继电保护原理基础_第二章

k
Δt取0.5“，称时间阶梯（时限级差），其确定 原则参看P18.
灵敏性： 要求：≥1.3～1.5 若灵敏性不满足要求，与相邻线路第Ⅱ段 t t 配合： I dZ ＝ K I 1 2 t .1 k dZ .2
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K lm
I dB. min I dZ .1
( 3) d

E Zs Zd

E Z s Z1l d
I
( 2) d
E 3 ( 3) 3 Id 2 2 Z s Z1l d
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2、整定值计算及灵敏性校验
为了保护的选择性，动作 动作电流： 电流按躲过本线路末端短 路时的最大短路电流整定 I K dz .1 k I d . B. max 保护装置的动作电流：能 使该保护装置起动的最小 K k 1.2 ~ 1.3(参看p15注①） 电流值，用电力系统一次 动作时限： 侧参数表示。 TdzI= 0 s 在图中为直线3，与曲线1、 2分别交于a、b点 可见，有选择性的电流速 断保护不可能保护线路的 全长
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Y／△接线变压器后d(2) 以Y／△－11接线降压变为例
d
( 2) AB
I A IB
.
.
IC 0
.
1 . Ia Ic I A 3
. .
I A IC
.Y
.Y
I B 2 I A
.Y
2 . Ib I A 3 Y
.
.
结论：B相电流是其它两相电流的两倍 并与它们反相位
I
I
t t2
d2处短路，
t 2 t3
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原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引 起误动。 解决办法：加装方向元件——功率方向继电器（fig228）。仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元 件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电 源子系统。
保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。 而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合， 矛盾得以解决
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电流保护的接线方式
定义：指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间 的连接方式。 常用的接线方式：三相星形接线和两相星形接线。 1）、三相星形接线的特点： ① 每相上均装有CT和LJ、Y形接线 ② LJ的触点并联 2）、两相星形接线的特点： ① 某一相上不装设CT和LJ、Y形接线 ② LJ的触点并联 （通常接A、C相） 上述两种接线方式，流入电流继电器的电流IJ与电流互 感器的二次电流I2相等。接线系数： K I J 1
con
I2
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IdZ与IdZ..J之间的关系：
I1 nl I2
I dZ nl I dZ . J
I dZ . J
比较：
I dZ nl
对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。 在小接地电流系统中，在不同线路的不同相上 发生两点接地时，一般只要求切除一个接地点， 而允许带一个接地点继续运行一段时间。
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灵敏性
灵敏性：用保护范围的大小来 衡量 lmax 、lmin 一般用lmin来校验： 要求：≥（15～20）％ 希望值50％ 方法： ① 图解法 ② 解析法： 可得 式中 ZL=Z1l――被保护线路 全长的阻抗值
l min 100% l
dZ .1
I
E 3 2 Z s max Z1l d . min
l min 1 3 E 100% ( Z s max ) l Z L 2 I dZ .1
式中 ZL=Z1*L 被保护线路全长的阻抗值
四川大学电气信息学院 吕飞去跳闸 ② 当线路上装有管型避雷 器时，利用其固有动作时 间（60ms）防止避雷器放 电时保护误动
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二、限时电流速断保护（第Ⅱ段）
1、要求： （1）任何情况下能保护线路全长，并具 有足够的灵敏性 （2）在满足要求（1）的前提下，力求动 作时限最小。 因动作带有延时，故称限时电流速断保护。
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2、整定值的计算和灵敏性校验
为保证选择性及最小动作时限，首先考虑 其保护范围不超出下一条线路第Ⅰ段的保 护范围。即整定值与相邻线路Ⅰ段配合。 I ＝ K I 动作电流： dZ .1 k dZ .2 K 1.1 ~ 1.2 t t 动作时间：1 2 t t
3、构成： 与Ⅰ段相同：仅中间 继电器 变为时间继电器。 4、小结：
①限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长 ②依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性 ③与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作 第Ⅰ段的近后备保护。
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三、定时限过电流保护（第Ⅲ段）
1、作用：

第Ⅰ段:电流速断保护 第Ⅱ段:限时电流速断保护
主保护
三段式
第Ⅲ段：过电流保护
后备保护
应用领域：35KV、10KV单侧电源网络线路保护
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一、电流速断保护（第Ⅰ段）
仅反应于相电流增大而瞬时动作的电流保 护。 1、短路电流的计算：
图中 1――最大运行方式下d(3) 2――最小运行方式下d(2) 3――保护1第一段动作电流
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二、功率方向继电器的工作原理
电流正方向：从母线流向线路。 d1处短路
U NA I d 1 A Z 1l d 1 d2处短路


U NA Id 2 Z1ld 2


arg
U NA I d1A

d1
I d1A 180 270
式中，
K Zq 1.3 ~ 3
K h 0.85
K＝ 1.15～1.25
Ⅲ k
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K K I Zq Ⅲ h I dZ＝ I f max Kh Kh
Ⅲ k
Kh越大，IdZ越小，Klm越大。 因此，为了提高灵敏系数，要求有较高的返回系数。 （过电流继电器的返回系数为0.85～0.9）
arg
第二章 电网的电流保护和方向性电流保护
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第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护
一、电磁型、晶体管型和集成电路型电流继电 器 继电特性,以过电流继电器为例： I I 动作 ；I J I hJ 返回。
J dzJ
继电器的动作电流IdzJ ：
能使继电器动作的最小电流值。
3、构成：与第Ⅱ段相同Ⅲ
Ⅲ K lm 2
I d 2. min 1.2 Ⅲ I dZ
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4、小结
① 第Ⅲ段的IdZ比第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多，其灵敏度比第Ⅰ、 Ⅱ段更高； 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时， 才能保证选择性； 保护范围是本线路和相邻下一线路全长； 电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动 作时间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保护；
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2）、动作时间
在网络中某处发生短路故障时， 从故障点至电源之间所有线路 上的电流保护第Ⅲ段的测量元 件均可能动作。例如：下图中 d1短路时，保护1～4都可能起 动。为了保证选择性，须加延 时元件且其动作时间必须相互 配合。
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Ⅲ Ⅲ Ⅲ t1Ⅲ t 2 t3 t4
②在外部故障切除后，电动机自起动时， 应可靠返回。 电动机自起动电流要大于它 正常工作电流，因此引入自起动系数KZq
I Zq max K Zq I f . max
Ⅲ Ⅲ I h Kk I Zq max K k K Zq I f . max
Ⅲ K I k K Zq Ⅲ h I dZ＝ I f max Kh Kh
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串联线路
三相星形接线：保护1和保护2之间有配合关系，100 ％切除NP线 两相星形接线：2/3机会切除NP线。（即1/3机会无选 择性动作）
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并行线路上：（可能性大）
三相星形接线：保护1和保护2同时动作，切除线路Ⅰ、Ⅱ。
两相星形接线：2/3机会只切一条线路。
Ⅲ Ⅲ t3 ＝t 4 t Ⅲ Ⅲ t2 ＝t 3 t
Ⅲ t1Ⅲ＝t 2 t
阶梯时间特性 当相邻有多个元件，应选 择与相邻时限最长的配合
3）、灵敏性
近后备：
K
Ⅲ lm1
Id1.min―本线路末端短路时的短路电流
I d 1. min Ⅲ 1.3 I dZ
远后备： Id2min ―相邻线路末端短路时的短路电流
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可见，Id的大小与运行 方式、故障类型及故 障点位置有关 最大运行方式：对每 一套保护装置来讲， 通过该保护装置的短 路电流为最大的方式。 （Zs.min） 最小运行方式：对每 一套保护装置来讲， 通过该保护装置的短 路电流为最小的方式。 （Zs.max）
I
②
③ ④
⑤
末级线路保护亦可简化（Ⅰ＋Ⅲ或Ⅲ），越接近电源，tⅢ越 长，应设三段式保护。
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五、三段式电流保护评价
① 选择性： 在单测电源辐射网中，有较好的选择性（靠IdZ、t），但在多 电源或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。 ② 灵敏性： 受运行方式的影响大，往往满足不了要求。——电流保护的缺 点 第Ⅰ段：运行方式变化较大且线路较短，可能失去保护范围； 第Ⅲ段：长线路重负荷（If增大，Id减小），灵敏性不满足要求。 ③ 速动性： 第Ⅰ、Ⅱ段满足； 第Ⅲ段越靠近电源，t越长——缺点 ④ 可靠性： 线路越简单，可靠性越高——优点 ⑤ 应用范围： ⑥ 35KV及以下的单电源辐射状网络中；第Ⅰ段：110KV等，辅助 保护