电网的电流保护和方向性电流保护
电网的电流保护

第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
若 和E S 为Z常S 数,则短路电流将随着 L k 的减小而增大,经计算后可绘
出其变化曲线,如图2.2所示。若Z S 变化,即当系统运行方式变化时,短 路电流都将随着变化。 当系统阻抗最小时,流经被保护元件短路电流最大的运行方式称为最大运 行方式。 图2.2中曲线1表示系统在最大运行方式下短路点沿线路移动 时三相短路电流的变化曲线。 短路时系统阻抗最大,流经被保护元件短路电流最小的运行方式称为最小 运行方式。在最小运行方式下,发生两相短路时通过被保护元件的电流最 小,即最小短路电流为
E S ——系统等效电源的相电势,也可以是母线上的电压;
Z S — 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗,即系统阻抗;
Z 1 ——线路单位长度的正序阻抗,单位为;
1.10
L k ——短路点至保护安装处之间的距离。
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
图2.2 单侧电源辐射形电网电流速断保护工作原理图 1.11
1.2
第2章 电网的电流保护 本章内容
● 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 ● 2.2 电网相间短路的方向性电流保护 ● 2.3 大电流接地系统的零序电流保护 ● 2.4 小电流接地系统的零序电流保护 ● 思考题与习题
1.3
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流保护,即第一 段为无时限电流速断保护,第二段为限时电流速断保护,第三段为定时 限过电流保护。其中第一段、第二段共同构成线路的主保护,第三段作 为后备保护。
1. 工作原理
对于图2.2所示的单侧电源辐射形电网,为切除故障线路,需在每条线路的电源侧装
电网的电流保护和方向电流保护

2、对继电器的基本要求: 工作可靠,动作过程具有“继电特性”。
3、过电流继电器原理框图:
输入
电流交换
比较
I
Ir
小延时 ≥ 2~3ms
输出
Iop
整定值 调整
继电器电流<返回电流Ire,继电器返回; 继电器电流>动作电流Iop,继电器动作;
3
4、继电器的继电特性:
继电器的动作明确干脆
动作
不可能停留在某一中间
29
4.灵敏度校验 2)灵敏度不满足要求时的调整 可与下一条线路的限时电流速断保护配合。
I K I II
II II
s et .2
rel set.1
t
II 2
t1II
t
式中:K
II rel
1.1
~
1.2
30
5.限时电流速断保护的构成
YR QF
信号
KA
KT
KS
I
t
TA
限时电流速断保护的单相原理接线图
3.限时电流速断保护的动作配合
A
2
B1
C
QF2
QF1
Ik
II set.2
t
I II set.2
t
II 2
II set.1
l
t1II
t2I
t t1I
t
l
当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后,它们的联合工作就可以保证
全线路范围内的故障都能够在0.5s的时间以内予以切除
27
4.灵敏度校验
—为了能够保护本线路的全长,限时电流速断保护必须在系统最 小运行方式下,线路末端发生两相短路时,具有足够的反应能力。 —通常用灵敏系数来衡量
(完整版)电力系统继电保护辅导资料二

电力系统继电保护辅导资料二主题:课件第二章电网的电流保护第1-2节——单侧电源网络相间短路的电流保护、电网相间短路的方向性电流保护学习时间:2013年10月7日-10月13日内容:我们这周主要学习第二章的第1-2节,单侧电源网络相间短路的电流保护和电网相间短路的方向性电流保护的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深电网电流保护相关知识的理解。
一、学习要求1.掌握三段式电流保护的配合原则、整定计算,会阅读三段式电流保护的原理图;2.理解方向性电流保护中方向元件的作用,能正确按动作方向分组配合、整定计算。
二、主要内容(一)单侧电源网络相间短路的电流保护1.继电器(1)基本原理能自动地使被控制量发生跳跃变化的控制元件称为继电器。
当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时,继电器就动作,使被控制电路通断。
它的功能是反应输入信号的变化以实现自动控制和保护。
继电器的继电特性:(也称控制特性)继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。
图1 继电特性继电器的返回系数r K :返回值r X 与动作值op X 的比值。
即r r opX K X 过量继电器:反应电气量增加而动作的继电器。
其返回系数小于1,不小于0.85。
欠量继电器:反应电气量降低而动作的继电器。
其返回系数大于1,不大于1.2。
(2)继电保护装置的基本分类● 按动作原理:电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。
● 按反应的物理量:电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。
● 按作用:起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。
Y Y min 0(3)过电流继电器动作电流(I op ):使继电器动作的最小电流。
返回电流(I re ):使继电器由动作状态返回到起始位置时的最大电流。
2.单侧电源网络相间短路时电流量值特征正常运行:负荷电流短路:三相短路、两相短路k k s E I K Z Z ϕϕ=+式中,E ϕ——系统等效电源的相电动势;s Z ——保护安装处至系统等效电源之间的阻抗;k Z ——短路点至保护安装处之间的阻抗;K ϕ——短路类型系数(三相短路取1,两相短路取2)。
电网相间短路的方向性电流保护

二、方向过电流保护单相原理接线图
方向过电流保护装置构成: 启动元件 功率方向元件 时限元件
四、功率方向继电器的接线方式
1.含义: 继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式。
2.基本要求 ➢ 保证选择性和较高的灵敏性 ➢ 保证继电器正方向故障时动作,反方时制动。
原因分析:
➢ 反方向故障时,对侧电源提供的短路电流引起保护误动。
解决方法:
➢ 加装方向元件----功率方向继电器,构成方向性电流保护, 仅当方向元件和电流测量元件均启动时才启动逻辑元件。 双侧电源系统保护变成针对两个单侧电源的子系统。
发生正方向故障时,保护启动,反方向故障时,保护闭锁。
3、方向性电流保护的工作原理
引入分支系数:
Kfz
I'BC IAB
故障线障线路流过的 前一级保护护所在线路流过的流
I II op1
K II rel
I
I op
2
K fz
当仅有助增时:
I
' BC
I AB
K fz 1
仅有外汲时:I
' BC
I AB
K fz 1
无分支时:
I
' BC
I AB
K fz 1
既有助增,又有外汲时,可能大于1也可能小于1
第二节 电网相间短路的方向性电流保护
一、方向性电流保护的工作原理
1、问题的提出
为提高供电可靠性,出现了单电源环形供电网络、双电源 或多电源网络。但在这样的网络中简单的电流保护不能满足 要求。分析如下:
第二章电流保护和方向性电流保护

曲线 max :系统最大运行方式下发生三相 短路情况。 曲线min:系统最小运行方式下发生两相 短路情况。
(线路上某点两相短路电流
为该点三相短路电流的 倍)
3 2
(2) 动作电流整定
原则:按躲开下条线路出口(始端)短路时流过本保护的 最大短路电流整定(以保证选择性): IIdz.1 > I(3)d.B.max 取:IIdz.1= KБайду номын сангаасI· I(3)d.B.max IIdz.2 > I(3)d.c.max IIdz.2= KkI· I(3)d.C.max
可靠系数: KkII = 1.1~1.2
(Id中非周期分量已
衰减,故比K I稍小)
2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与
下条线路电流I段的保护范围
重叠区内短路时的动作选择 性,动作时限按下式配合: tII1=tI2+t≈t (t: 0.35s~0.6s,一般取0.5s) 3、保护装置灵敏性的校验 对于过量保护,灵敏系数:
(可靠系数:KkI = 1.2~1.3)
(3) 灵敏性校验
该保护不能保护本线路全长, 故用保护范围来衡量: max:最大保护范围. min:最小保护范围.
Exx / 3 Exx / 3 3 I 由: Kk 2 Z s.max z1lmin Z s.min z1L
3 Z s.min z1L 可求得:lmin ( Z s.max ) / z1 I 2 Kk
为保证动作选择性,动作
时限按“阶梯原则”整定:
tIII1=Max{tIII2,tIII3,tIII4}+t
对定时限过流保护,当故障越靠近电源端时,此时短路电
流Id越大,但过流保护的动作时限反而越长 ——— 缺点 ∴ 定时限过流保护一般作为后备保护,但在电网的终端可以 作为主保护。
第二章电流保护

一、 单侧电源网络相间短路的电流保护 二、 电网相间短路的方向性电流保护 三、 大电流接地系统的单相接地保护 四、 小电流接地系统的单相接地保护
要求
掌握: 1.电流继电器的工作原理及相关定义。 2.三段式电流保护的基本原理 3.三段式电流保护的整定计算方法 4.三段式电流保护的接线方式 5.三段式电流保护的应用 6.方向性电流保护的原理和整定计算方法
其中增加ZJ的原因: ▪ 增大触点容量(ZJ继电器的触点容量大) ▪ 躲过管型避雷器放电时间(相当于瞬时接
地短路)
0.04~0.06s 避雷器放电时间 0.06~0.08s ZJ动作时间(选择)
5. 灵敏度校验 Klm
▪
要求:Klm
l m in LAB
100
%
(15%
~
20 %) LAB
按最小运行方式下发生两相短路情况校验
▪ 由公式:
I
(2) d
I
I dz
3 2
E Z smax Z0lmin
lmin
推出灵敏度 Klm
6. 特点:
▪ 只能保护本线路的一部分 ▪ t=0 ▪ Klm 可能很小
➢ 保护范围受系统运行方式影响,当运行方式 变化很大时,可能很小。
➢ 当线路较长时其始端与末端短路电流差别较 大, lmin 较大;当线路较短时其始端与末端 短路电流差别较小,lmin 较小,所以:短线路 更受运行方式影响。
R8
Ij
LB
. I2
R1
D1-D4
UR1
C1
R2 C2
a D5 I1I2
R3
Ib1
UR3
b
D6
C3
R9 R7
电网电流保护与方向电流保护

n% 1 ( ZAB
3 ES 2 IoIp.1Leabharlann ZS.ma)x2 ba
要求 lmin %( 15~20) %
l
I
I op.1
lmin lmax
Ik.B .max
l
8
3.电流速断保护的构成
TQ QF
KA
KM
I
TA
信号 KS
9
(二)限时电流速断保护
用来切除本线路上速断保护范围以外的故 障,同时也能作为速断保护的后备,它是 三段式电流保护的第 II 段
35
(一)问题的提出及解决办法
1.问题的提出
A
B
k1
C
D
QF1
QF2 QF3
QF4 QF5
QF6
I k1
对QF2的电流速断保护:IoIp.2
K I I rel k.A.max
当k1点短路时,若
Ik1
II op.2
则保护2误动
36
A
k2
B
QF1
QF2 QF3
I k2
C
QF4 QF5
D
QF6
对QF3电流速断保护:
(1)大于流过该线路的最大负荷电流 I L .m a x
IoIIpI KrIeIlIIL. max
式中 KrIIeIl1.15~1.25
(2)外部故障切除后电动机自起动时,应可靠返回
IMs .maxKMIsL.max
I III re rel
KMsIL.max
IoIIpIKIrree
KrIIeIK l MIsL.max Kre
5
A
QF1
k1 B k2
QF2
k3 C k4
供电系统中常见的保护

供电系统中常用的保护供电系统中常用的保护(1)电网的电流电压保护:包括:单侧电源网络的相间短路的电流电压保护、电网相间短路的方向性电流保护、大接地电流系统的零序电流保护、中性点不接地单相接地的保护;电网的距离保护输电线路的纵联保护包括:纵联差动保护、高频保护、高频闭锁方向保护、高频闭锁负序方向保护、高频闭锁距离保护和零序保护、高频相差动保护、光纤差动保护;输电线路的自动重合闸包括:三相自动重合闸、综合自动重合闸电力变压器的保护包括:主变压器内部故障的差动保护、主变压器零序保护、主变压器瓦斯保护、高压厂用变压器保护;发电机保护包括:相间短路的纵联差动保护、发电机定子绕组匝间短路保护、发电机定子绕组的单相接地保护、发电机低励失磁保护、励磁回路一点接地保护、励磁回路两点接地保护、转子表层过热(负序电流)保护、发电机的逆功率保护、发电机失步异常运行保护、定子绕组对称过负荷保护、发电机变压器组公用继电保护;母线的继电保护包括:母线差动保护、电流相位比较式母线保护;异步电动机和电容器的保护(2)供电系统的单端电网的保护:供电线路常见的故障对架空线来说,有断线、碰线、绝缘子被击穿、相间飞弧、短路以及杆塔倒塌等;对电缆来说,应其直接埋地或敷设在混凝土管、隧道等,受外界因素影响较少,除本身绝缘老化的原因外,只有某些特殊情况下,如的基下沉、土壤含有杂质、建筑施工破坏、热力网影响等,才会使相间或相地之间绝缘击穿或断裂,但是电缆接头连接不良或由于污垢而产生的故障,占其全部故障的70%以上。
工业企业供电线路基本上是开式单端供电网络,厂区内距离较短,所以线路保护并不复杂,常用的保护装置有:定时限或反时限的过电流保护;低电压保护;电流速断保护;中性点不接地系统的单相接地保护等。
一、过电流保护当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时就使断路器跳闸或给出报警信号的装置称为过电流保护装置,它有定时限和反时限两种。
⒈定时限过电流保护装置定时限过电流是电流继电器本身的动作时限是固定的,与通过它的电流大小无关。
方向性电流保护

保护2、4、6只反映由右侧电源提供的短路电流,它们之间相互配合,
矛盾得以解决;
20
电流保护
+
功率方向判断元件
方向性电流保护
21
(4)方向性电流保护的原理接线
22
2. 功率方向继电器
23
功率方向继电器:用于判别短路功 率方向或测定电压电流间的夹角的 继电器,简称方向元件。由于正、 反向故障时短路功率方向不同,它 将使保护的动作具有一定的方向。
17
(3)原因分析
规定:短路功率的正方向为从母线流向线路
S EA A
k2
SB S
S
C
S
1
2 3 误动 4 5
S D EB 6
I k2 A
I k2B
结论:误动的保护,其短路电流的 方向总是为反方向。
18
(4)解决方法 —利用方向元件和电流元件结合 就构成了方向性电流保护; —由于元件动作具有一定的方向, 可在反向故障时把保护闭锁; —正方向故障时方向电流保护可 能动作,按正方向分组。
EA A
K1
B
K2
C
K3
D EB
1
2
3
4
5
6
1为正方向;1、3为正方向;1、3、5为正方向;
2、4、6为正方向 4、6为正方向 6为正方向 19
这样,双侧电源系统的保护系统转换为成针对两个单侧电源的子系统
EA A
B
C
D EB
1
2
3
4
5
6
A
EA A
B
2
C
4
+
B
C
6 D EB
D
继电保护讲解第二章-电流保护[1]
![继电保护讲解第二章-电流保护[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8431b5ea8114431b90dd891.png)
线路限时速断保护配合。
Id"z
KK"
I '' dz.next
,
t本''
t '' next
0.5
❖ 限时电流速断保护的单相原理接线图
TQ
信
+
号
_
+
+
I
t
LH
_
❖ 对限时电流速断保护的评价
➢优点
✓结构简单,动作可靠 ✓能保护本条线路全长
➢缺点 ✓不能作为相邻元件(下一条线路)的后备 保护,只能对相邻元件的一部分起后备保 护作用。
(3)灵敏度校验
(2)
I ''
d.B.min
K lm
''
I dz.1
3 2
I (3) d.B.min
I '' dz.1
=
3 3550
2
1.58 f 1.5
1950
3、对保护1进行定时限过电流保护的整定计算
(1)起动电流 (2)灵敏度校验
I "' dz.1
K
"' K
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
1150A
(1)起动电流
I '' dz.1
K I'' ' K dz.next
K I'' ' K dz.2
K K I '' ' (3) K K d.C.max
=1.21.31250 1950(A)
(2)动作时限 t1'' t2' t 0 0.5 0.5(s)
3.2 输电线路相间短路的方向电流保护详解

➢ 由于正、反向故障时,短路功率方向不同,它将使保护的 动作具有一定的方向性。 ➢ 在常规保护中,方向元件有电磁型、感应型、整流型、晶 体管型、集成电路型等,常用的是整流型和晶体管型。
➢ 母线电压参考方向为“母线指向大地”,电流参考方向为 “母线指向线路”。
其之输间出的(相转位UC矩差或的电大压小24)而00 值改随变两。U者当B
输出为最大时的相位差称为最大
灵敏角。
arg
U K IK
Network Optimization Expert Team
k23
U
1
EI
Ik 2
k1处短路(对保护1为正方向)
U Ik1 Z1lk1
U
Ik1
k1
0 k1 90
第三章 电网的相间电流、电压保护 和方向性相间电流、电压保护
一、单侧电源网络的相间电流、电压保护 二、电网相间短路的方向性电流、电压保护
2021/4/6
1
问题的提出
2
1
A
B
C
三段式电流保护是以单侧电源网络为基础进行分析 的,各保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧,或 者说线路的始端。
仅利用相间短路后电流幅值增大的特征来区分故障 与正常运行状态的,以动作电流的大小和动作时限的 长短配合来保证有选择地切除故障。
动作范围: senmax 900 ∵ 过渡电阻、线路阻抗角会变化, k最大0灵~敏90线
+j ∴ 功率方向继电器在正方向故障时,动作的角度应该是一个
范围。
动作区 .
考虑实现的方便性,这个角度通常U 取为:
电力系统继电保护——22电网相间短路的方向性电流保护

EC UC
U KC U KB
IB EB UB
B相继电器动作行为分析
EA UA IC
30 30
U CA
U AB EBC
k
EC UC
U KC U KB
IB EB UB
ImB IB ,UmB ECA ,mB k 1200
UCAIB cos(k 1200 a) 0 300 a 1200
反方向短路时电压电流相位关系
U
K2
EI
1
K1
Ir
2
EII
Ik1 Ik 2
U
k 2
mA
Ik2
arg UmA ImA
arg
UA Ik 2A
1800
k 2
Im Ik2
180 k 2
1800 1800 k2 2700
UmAImA cosmA U AIk 2A cos(1800 k 2 ) 0
a) 0度接线方式 b) 90度接线方式
功率方向继电器的基本要求
a) 具有明确的方向性,故障类型,故障点的位置都
不影响功率方向继电器的动作特性;
b) 故障时,继电器具有足够的灵敏度
90度接线方式
90°接线方式是指在三相对称且功率因数cos 1 的
情况下,Im 超前 Um90 的接线方式。
UA
AB C
KW
EA
EC
EB
IB
K
IC
ZS
ZS
ZK
Zd
正方向远处BC两相短路向量图
IB
IC
EB EC 2(Zk ZS
)
EA UA IC
电力系统继电保护-2 电网的电流保护

1、电力系统运行方式( Z s)的变化; 2、电力系统正常运行状 态(E)的变化; 3、不同短路类型( K)的变化; 4、随短路点距等值电源 的距离变化,短路电流 连续变化,越远电流越 小, 并且在本线路末端和下 级线路出口短路,电流 没有差别。
(图解:电力系统艰苦的工作环境)
2.1.3 电流速断保护
最大运行方式- 在相同的地点发生相同 类型的短路时流过保护 安装处电流最大, 对继电保护而言称为系 统最大运行方式,对应 的系统等值阻抗最小, Z s Z s min。 最小运行方式- 在相同的地点发生相同 类型的短路时流过保护 安装处电流最小, 对继电保护而言称为系 统最小运行方式,对应 的系统等值阻抗最大, Z s Z s max。
根据继电器的安装位置和工作任务给定动作值, 为使继电器有普遍的使用价值,动作值可以调整。
图2-1: 过电流继电器框图
2.1.1 继电器
(电流继电器图)
(电压继电器DY-28C图)
(时间继电器DS-31图)
(LDB-I型电流保护综合继电器图)
2.1.1 继电器
• 3 继电器的继电特性
• 继电特性——无论起动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,它不 可能停留在某一个中间位置。
2.1.4 限时电流速断保护
• (图2-9: 限时电流速断动作时限的配合关系)
由上图可见,在保护 1 电流速断范围以内的故障,将以 t1I 的时间被切除,此时保
II 护 2 的限时电流速断虽然可能起动,但由于 t 2 较 t1I 大一个 t ,保护 1 电流速断
动作切出故障后,保护 2 返回,因而从时间上保证了选择性。
• • • •
2.1.1 继电器
• 2 过电流继电器原理框图
电力系统继电保护——3-方向(2-2)

二、相位比较原理与幅值比较原理的关系
•
若以为
UA
动作量,UB 为制动量,则当UC与UD相
位作差的临θ=界9状0°态时;,当UθA=<9U0B°,动时作,量等UA>于制U动B 动量作,动量 大于制动量,继电器处于动作状态;当θ>90°
时, 作。
<UA ,U动B 作量小于制动量,继电器不动
K2
K1
图2.26 功率方向继电器工作原理说明图
Ik 2
U res k1 IK1
r1 k1
r2 180 k1
图2.26 正反故障时电压、电流相量图
18/43
•结论:在保护装置动作的正方向和反方向发生短 路时,功率方向继电器测量的功率方向相反。
• 以母线电压 U r 为参考相量,电压高于地时为正,
C2
C2
KP
C4
C3
· UB=
··
KI Ir-
··
KUUr
10 KP
11
R7
C5
(b)
12
27/43
继电器输入电压Ur ,输入电流Ir 。
Ir 通过电抗变换器UX的一次绕组W1,二次绕组W 2和W 3端获得电压分量
KI Ir ,它超前Ir 的相角就是转移阻抗KI 的阻抗角I,绕组W 4可用来调整
• 而其中按动作方向时限最短的保护3和4动作,跳开 断路器3、4,将故障线路WL2切除
• 保护1和6便返回,从而保证了动作选择性。
K1
WL2
IK1
IK2
10/43
• WL1上K2点短路时,只有保护1、2、4和6能启动 • 其中按动作方向时限最短的保护1和2动作,跳开
继电保护 第2章 电网的电流保护
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第二章 电网的电流保护
五、方向性电流保护的应用特点 1.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流, 保护可以不用方向元件
第二章 电网的电流保护
2. 外汲电流的影响(略) 3.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时,本保护可不用方向元件
3 2
)
Ik K
E
Zs
Z k
工频 周期 分量
短路点至保护安装处之间的阻抗
第二章 电网的电流保护
三、电流速断保护
1.工作原理
电流速断保护 (1)动作电流的整定
I
set
Ik. L.min
3 2
E Zs.max z1Lmin
原则:保护装置的动作电流要躲过本线路末端的最大短路电流。
第二章 电网的电流保护
五、定时限过电流保护
作为下级线路主保护的远后备保护、本线路主保护的近后备保护、过负荷保护
1.工作原理 2.定时限过电流保护的整定 (1)动作电流的整定
原则:保护装置的动作电流要躲过本线路出现的最大负荷电流,返回电流也应大于
负荷自启动电流
保护
继电保护的一次动作电流IIIIset
由线路流向母线,要求保护不动作 二、方向性电流保护的基本原理 双侧电源网络相间短路的电流保护在原有电流保护的基础上增加 功率方向元件,在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作
双侧电源网络相间短路的电流保护
功率方向元件
可以看成两个单侧电源网络相间短路的电流保护
第二章 电网的电流保护
三、功率方向判别元件
90
arg
Uer j Ir
电网的电流保护和方向电流保护

动作
不可能停留在某一中间
位置,这种特性称为“继
返回
电特性”。
I I re I op
*继电器的动作电流:使继电器动作的最小电流;
*继电器的返回电流:使继电器返回的最大电流;
* 返回系数:
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K re
I re I op
1 (0.85~0.9)
4
2.1 单侧电源网络的相间电流保护
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k1
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37
3.灵敏性的校验 (1)作为近后备时
采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的 电流来校验;
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38
3.灵敏性的校验 (1)作为远后备时
采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时 的电流来校验;
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在各个过电流保护之间,要求灵敏系数互相配合;
对同一故障点而言,要求越靠近故障点的保护灵敏 系数越高;
15
3、电流速断保护的构成
无时限电流速断保护的单相原理接线图
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4、评价
优点:动作速度快,接线简单; 缺点:不能保护线路全长,保护范围受运 行方式的影响,保护线路长度不同,保护 范围也不同。
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II se t.2
运行方式变化对电流速断保护范围的影响
17
4、评价
优点:动作速度快,接线简单; 缺点:不能保护线路全长,保护范围受运 行方式的影响,保护线路长度不同,保护 范围也不同。
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阶段式电流保护的配合及应用
㈡阶段式电流保护的配合关系
过电流保护
过电流保护靠时间元件逐级配合满足选择性要求 过电流保护的电流元件不具备选择性
国网考试电力系统继电保护-题库

第一章绪论习题1-1在图1—1所示的网络中,设在d点发生短路,试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况:(1)保护1按整定时间先动作跳开1DL,保护2起动并在故障切除后返回;(2)保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1DL和2DL;(3)保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL;(4)保护1起动但未跳闸,保护2动作跳开2DL;(5)保护1未动,保护2动作并跳开2DL;(6)保护1和保护2均未动作图1-1 习题1-1图第二章电网的电流保护和方向性电流保护一、三段式相间电流保护例题例题2。
1欲在图2-1所示的35KV中性点不接地电网中变电所A母线引出的线路AB上,装设三段式电流保护,保护拟采用两相星形接线。
试选择电流互感器的变比并进行I段、II 段、III段电流保护的整定计算,即求I、II、III段的一次和二次动作电流(I'dz、I'dz·J、I’’dz、I''dz·J、I dz、I dz·J)、动作时间(t'、t’’、t)和I段的最小保护范围l min%,以及II段和III段的灵敏系数K’'lm、K lm(1)、K lm(2).对非快速切除的故障要计算变电所母线A的残余电压。
已知在变压器上装有瞬动保护,被保护线路的电抗为0.4Ω/km,可靠系数取K’k=1.3,K'’k=1。
1,K k=1.2,电动机自启动系数K zq=1.5,返回系数K h=0。
85,时限阶段△t=0.5s,计算短路电流时可以忽略有效电阻.其他有关数据按3种方案列于表1中。
图2—1 例题2.1图表1 三种方案解参见图2-1。
已知X s=0.3Ω,l =10km,S B=2×10 MV A,U d%=7。
5,S fh=15MV A,t10=2。
5s.1 求电流I段定值(1) 动作电流I’dzI’dz=K’k×Id·B·max=1。
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第二章 电网的电流保护和方向性电流保护 第一节 单测电源网络相间短路的电流保护配置:一、电流速断保护(第Ⅰ段):对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护,称为电流速断保护。
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ds ds d l Z Z E Z Z E I 1)3(+=+=φφ ds d d l Z Z E I I 1)3()2(2323+==φ 可见,I d 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。
(Z s.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。
(Z s.max ) 2、整定值计算及灵敏性校验为了保护的选择性,动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定max ..1.B d k dz I K I ⋅=I I 注①)参看15(3.1~2.1p K k =I保护装置的动作电流:能使该保护装置起动的最小电流值,用电力系统一次测参数表示。
(I dZ )I1.dz I 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三段式主保护 后备保护灵敏性:用保护范围的大小来衡量 l max 、l min 一般用l min 来校验、%100min⨯ll 要求:≥(15~20)% 希望值50% 方法:① 图解法② 解析法:min.1max 1.23d s dZ l Z Z E I+=I φ 可得)23(1%100max 1.min s dZ L Z I E Z l l -⋅=⨯I φ式中 Z L =Z 1l ――被保护线路全长的阻抗值 动作时间t =0s 3、构成中间继电器的作用:① 接点容量大,可直接接TQ 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 4、小结 ① 仅靠动作电流值来保证其选择性 ② 能无延时地保护本线路的一部分(不是一个完整的电流保护)。
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。
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第Ⅰ段配合。
动作电流:I ∏∏⋅2.1.dZ k dZ I K I = 非周期分量已衰减)(2.1~1.1=∏k K 动作时间:t t t t ∆=∆+=I ∏21 Δt 取0.5",称时间阶梯,其确定原则参看P18.灵敏性:∏=1.min.dZ dB lm I I K 要求:≥1.3~1.5 若灵敏性不满足要求,与相邻线路第Ⅱ段配合。
此时:动作电流:∏∏∏⋅2.1.dZ k dZ I K I = 动作时间:t t t ∆+=∏∏213、 构成:与第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段的金后备保护。
三、定时限过电流保护(第Ⅲ段) 1、 作用:作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。
其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护,此保护不仅能保护本线路全长,且能保护相邻线路的全长。
2、 整定值的计算和灵敏性校验:1)、动作电流:①躲最大负荷电流 max .1.f k dZ I K I ⋅ⅢⅢ= (1)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K Zqmax .max f Zq Zq I K I = m a x.m a x f Zq k Zq k h I K K I K I ⋅⋅=⋅=ⅢⅢ max f hZq k h hdZI K K K K I I ⋅⋅=ⅢⅢ= (2)式中,25.115.1~=Ⅲk K 3~3.1=Zq K 85.0=h K显然,应按(2)式计算动作电流,且由(2)式可见,K h 越大,I dZ 越小,K lm 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) 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d 1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。
即ⅢⅢⅢⅢ4321t t t t >>>、t t t ∆+ⅢⅢ=43 、t t t ∆+ⅢⅢ=32、t t t ∆+ⅢⅢ=21 ―――――阶梯时间特性注: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:3.1min.11≥=ⅢⅢdZd lm I I K I d 1.min ―――本线路末端短路时的短路电流远后备:2.1min.22≥=ⅢⅢdZd lm I I K I d 2min ―――相邻线路末端短路时的短路电流 3、 构成:与第Ⅱ段相同Ⅲ 4、 小结: ① 第Ⅲ段的I dZ 比第Ⅰ、Ⅱ段的I dZ 小得多,其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高; ② 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; ③ 保护范围是本线路和相邻下一线路全长; ④ 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;末级线路保护亦可简化(Ⅰ+Ⅲ或Ⅲ),越接近电源,t Ⅲ越长,应设三段式保护。
四、电流保护的接线方式1、 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。
2、 常用的两种接线方式:三相星行接线和两相星行接线。
1)、三相星行接线的特点:① 每相上均装有CT 和LJ 、Y 形接线 ② LJ 的触点并联(或) 2)、两相星行接线的特点:① 某一相上不装设CT 和LJ 、Y 形接线 ② LJ 的触点并联(或)(通常接A 、C 相)上述两种接线方式中,流入电流继电器的电流I J 与电流互感器的二次电流I 2相等。
接线系数: 12==I I K Jc o n 3、 I dZ 与I dZ..J 之间的关系:21I I n l =l J dZ dZ n I I =∴. 或ldZ J dZ n I I =. 4、 比较:① 对各种相角短路,两种接线方式均能正确反映。
② 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。
串联线路a 、 三相星行接线:保护1和保护2之间有配合关系,100%切除NP 线b 、 两相星行接线:2/3机会切除NP 线。
(即1/3机会无选择性动作) 并行线路上:(可能性大)a 、三相星行接线:保护1和保护2同时动作,切除线路Ⅰ、Ⅱ。
b 、 两相星行接线:2/3机会只切一条线路。
③ Y /△接线变压器后d (2)以Y /△-11接线降压变为例 )2(AB d∆∆-=B A I I .. 0.=∆C I∆==A c a I I I ...31 ∆-=A b I I ..32Y C Y A I I ..= YA YB I I ..2-=结论:滞后相电流是其它两相电流的两倍并与它们反相位Y /△-11升压变:超前相电流是其它两相电流的两倍,并与它们反相位。
(作业:推得此结果) ④ 经济性:两相星行接线优于三相星行接线 三相星行接线灵敏度是两相星行接线的两倍针对措施:在两相星行接线的中线上再接入一个LJ ,其电流为:l YB l YC Y A n I n I I //)(...-=+,以提高灵敏性。
5、 应用三相星行接线:发电机、变压器等(要求较高的可靠性和灵敏性)。
两相星行接线:中性点直接接地电网和非直接接地电网中。
(注:所有线路上的保护装置应安装在相同的两相上。
) 五、评价: 1、 选择性:在单测电源辐射网中,有较好的选择性(靠I dZ 、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 例: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(I f 增大,I d 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 六、应用范围:35KV 及以下的单电源辐射状网络中;第Ⅰ段:110KV 等,辅助保护 作业:习题集:P11,题1;预习实验一、二第二节 电网相间短路的方向性电流保护一. 问题的提出双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新问题。
对电流速断保护:d1处短路,I dz I dz I I I 213>> d2处短路,I dz I dz I I I 312>> 对过电流保护:d1处短路,23t t >d2处短路,32t t >有选择性,但是产生了矛盾。
上述矛盾的要求不可能同时满足。
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。
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。
二、功率方向继电器的工作原理电流规定方向:从母电流向线路为正。
电流本身无法判定方向,需要一个基准——电压。
d1处短路 d2处短路111d A d NA l Z I U ∙=∙∙212d NA l Z I U ∙-=∙∙11arg d Ad NA I U φφ==∙∙180arg 21+==∙∙d Ad NAI U φφ 900<<φ 270180<<φ 0cos >=φA A I U P 0cos <=φA A I U P因此:利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系,就可以判别发生故障的方向。
实现:1、最大灵敏角:在UJ 、IJ 幅值不变时,其输出(转矩或电压)值随两者之间的相位差的大小而改变。
当输出为最大时的相位差称最大灵敏角lm φ。
2、 动作范围: 90±lm φ动作方程:90arg90≤≤-∙-∙Jj J I e U lmφ或lm JJ lm I U φφ+≤≤+-∙∙90arg 903、 动作特性:当,60,,1 ===∙∙∙∙d A J A J I I U U φ线路发生三相短路 所以 601==d lm φφ4、 死区:当正方向出口短路时,0≈=A J U U ,GJ 不动——电压死区。