电力系统继电保护原理全套课程课件

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① 串联线路上两点接地时: 三相星形接线能保证只切除 后一接地点 两相星形接线只能保证2/3的 机会切除后一接地点
② 并联线路上两点接地时: 三相星形接线:若保护1,2时限相同, 则两接地点将同时被切除,扩大了 停电范围。 两相星形接线:即使保护1,2时限相同 (例如皆由I段动作,或皆由II段动 作),也能保证有2/3的机会只切除 任一条线路。 (3)作为Y/接线变压器后面短路的远后备保护的接线方式 Y/-11接线T:正序: 侧超前Y侧30° 负序: 侧落后Y侧30° 现以Y/-11接线的降压变压器为例:
(3) 电流III段:由动作时限的配合来保证动作的选择性, 动作电流按躲开负荷电流整定,其值较小,灵敏度较高, 然而动作时限较长,且越靠近电源短路,动作时限反而越 长,一般作为后备保护,但是在电网终端可作为主保护。
六、电流保护的接线方式 LJ —(接线)— TA 1、两种常用的接线方式 (1) 三相星形 (2) 两相星形
Id E E Z Zs Zd
Zd ()↑ → Id↓ 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
3 倍) 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
动作电流Idz.J:能使继电器刚好动作的最小电流值。
返回过程:
IJ↓≈< Idz.J时,由于剩余力矩ΔM 的存在,暂时还不能返回; IJ↓↓→Mdc↓→ Mdc≈< Mth-Mm →舌片开始返回 ┌ Mdc↓↓┐ 返回过程中:δ↑→│ │→舌片加速返回 └ Mth ↓ ┘
返回终止时出现剩余力矩:ΔM ’= Mth- Mdc
故用保护范围来衡量:
max:最大保护范围. min:最小保护范围.
E xx / 3 E xx / 3 3 I 由: Kk 2 Z s. max z1lmin Z s. min z1 L
可求得:lmin
3 Z s.min z1 L ( Z s. max ) / z1 I 2 Kk
(有利于接点可靠断开) 返回电流Ih.J:能使继电器刚好返回的最大电流值。
过电流继电器 表示符号: 继电器的返回系数: K h 返回量 I h. J
动作量 I dz. J
继电特性:无论起动或返回,继电器J的动作都是明确干脆的, 不会停留在某个中间位置,这种特性称为“继电特性”。
过量继电器(保护):反映电气量上升而使保护动作
应能wk.baidu.com。(保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量
相差越大→灵敏度↑) 一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度
四、可靠性:不拒动、不误动。
(主保护对动作快速性要求相对较高; 后备保护对灵敏性要求相对较高)
§2
电网的电流保护和方向性电流保护
(主要用于35KV及以下线路) §2-1 单侧电源网络反映相间短路的电流保护 一、过电流继电器 1、基本符号及特性参数 动作过程: IJ↑→Mdc↑→Mdc≈>Mth+Mm →舌片开始动作 ┌ Mdc↑↑┐ 动作过程中:δ↓→│ │→舌片加速动作 ( Mdc =K· (IJ /δ) 2 ) └ Mth ↑ ┘ 动作终止时出现剩余力矩: ΔM = Mdc-Mth (有利于接点可靠闭合)
以A-B线路为例:
规定电流正方向:保护处母线→被保护线路 规定电压正方向:母线高于中性点
1、外部d1点短路时:
(包括正常运行时)
( ) I d 1. B () I
d 1. A
2、内部d2点短路时:
() I d 2. B () I
d 2. A
() U B () U
A
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:
应保护的范围内发生金属性短路时的故障参数计算值 K lm 保护装置的动作参数 (电流保护的故障参数计算值:系统最小运行方式下被保护线
PB ( ) 180 PA ( )
() U B () U
A
PB ( ) 0 PA ( )
利用以上差别,可构成差动原理保护。
如:纵联差动保护;
方向高频保护; 相差高频保护 光纤差动保护等。 三、保护装置的组成部分 ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ 输入─→│测量│─→│逻辑│─→│执行│─→ 输出 信号 └──┘ └──┘ └──┘ 信号 ↑ └ 整定值
的继电器(保护),Kh<1 低量继电器(保护):反映电气量下降而使保护动作 的继电器(保护),Kh>1 2、集成电路型过电流继电器(晶体管型:略)
3ms延时:防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般<1ms) 12ms展宽:使输出动作信号展成连续高电平。
二、电流速断保护(电流I段) 电流速断保护:瞬时动作的电流保护。 1、整定计算原则 (1) 短路特性分析: 三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流:
《电力系统继电保护原理》教案
§1 绪论
§1-1 继电保护的作用 一、故障及不正常运行状态 ┌ Id↑ 危害 故 障 → │ U ↓ ---→ (各种短路) └ f ↕
┌ │ │ └
故障元件 非故障元件 用户 电力系统
┌过负荷 不正常运行状态→│过电压 危害 ┌元件不能正常工作 │f↓ ---→ │长时间将损坏设备 └系统振荡 └发展成故障 二、继电保护的任务 ┌故障时:自动、快速、有选择性地切除故障元件,保证非故障 系统事故→│ 部分恢复正常运行。 └ 不正常运行时:自动、及时、有选择地动作于信号、 减负荷或跳闸
路末端发生两相短路时,流过本保护的最小短路电流)
I ( 2) d .B. min 对保护1的电流II段:Klm= I II dz..1
要求:Klm 1.3~1.5
若Klm不满足要求,可继续延伸保护范围使得: IIIdz.1= KkII· IIIdz.2 (与下条线路的电流II段保护配合) 同时进一步提高时限: tII1=tII2+t≈2t (保证重叠区内故障的动作选择性) 四、定时限过流保护 (电流III段,主要作为后备保护,对灵敏性要求高) 1、动作电流的整定原则 按躲开流过保护的最大负荷电流来整定:IIIIdz > Ifh.max
(1)由前一级保护作为后备叫远后备.
(2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.
二、速动性:故障后 ,为防止并列运行的系统失步 ,减少用户
在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度,应尽 量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期,微机保护:30ms以下) 三、灵敏性:保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反
假设低压侧(侧)发生AB两相短路:
I ; I A B 0 I C
Y 2 I Y 2 I Y 则:I B A C ,灵敏系数K 较大 三相星形:能反映I B lm 两相星形:不能反映I B,只能反映I A和I C
∴两相星形的Klm比三相星形降低一半
实际整定原则:考虑到外部故障切除后,电压恢复时电动 机的自启动过程中,保护要能可靠地返回,则要求: IIIIh > Izq.max= Kzq· Ifh.max (电动机负荷自启动系数Kzq > 1) 又:IIIIh = Kh· IIIIdz (继电器返回系数Kh <1)
则:I
III dz

K zq I fh. max Kh
§1-3 对电力系统继电保护的基本要求 一、选择性:保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中 切除,使停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分 仍能继续安全运行。
d3点短路:6动作:有选择性; 5动作:无选择性 如果6拒动,5再动作:有选择性(5作为6的远后备保护) d1点短路:1、2动作:有选择性; 3、4动作:无选择性 后备保护(本元件主保护拒动时):
提高两相星形接线Klm的方法:在两
最大短路电流整定(以保证选择性): IIdz.1 > I(3)d.B.max IIdz.2 > I(3)d.c.max
取:IIdz.1= KkI· I(3)d.B.max
IIdz.2= KkI· I(3)d.C.max
(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,
校验保护范围:(min/ L)· 100% 15% ~ 20%
2、电流速断保护的评价 优点:动作迅速(主要优点),简单可靠。 缺点:不能保护本线路全长(主要缺点), 直接受系统运行方式的影响, 受线路长度的影响。
三、限时电流速断保护(电流II段) 限时电流速断保护:以较小的动作时限切除本线路全线范 围内的故障 1、动作电流的整定:与下条线路的电流I段配合。 即:保护范围延伸到下条线路,但不超出下条线路电流I段 保护范围的末端。 即:躲开下条线路电流I段保护范围末端短路时(即流过下 条线路的短路电流刚好为其电流I段整定值时),流过本保 护的最大短路电流。 IIIdz.1= KkII· IIdz.2 = KkII· 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KkI稍小)
要求 Klm 1.3~1.5
(2) 作为远后备时(相邻线路的后备),按相邻线路末端 短路流过本保护的最小短路电流来校验:
I ( 2) d . xm. min K lm I III dz
要求Klm 1.2
(3) 要求各保护之间Klm互相配合
对同一故障点,越靠近故障点的保护,其Klm要求越大 Klm.1 < Klm.2 < Klm.3 < Klm.4 < …
即要求:IIIIdz.1 > IIIIdz.2 > IIIIdz.3 > …
(单侧电源辐射网,此条件自然满足)
五、阶段式电流保护的应用及评价
(1) 电流I段:由动作电流的整定来保证动作选择性,按躲 开某点的短路电流整定,动作迅速(无时限),但不能保 护本线路全长,作为主保护的一部分。 (2) 电流II段:由动作电流整定与时限配合来保证动作选 择性,动作电流按躲开某点的短路电流整定,能保护本线 路全长,动作时限较小,作为主保护的另一部分(电流I段 的补充)
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。
3、定时限过流保护灵敏系数的校验 (1) 作为本线路主保护或近后备时,按本线路末端短路流过 本保护的最小短路电流来校验:
I ( 2) d .bm. min K lm I III dz
III 取:I dz
K kIII K zq Kh
I fh. max (可靠系数KkIII取:1.15~1.25)
2、按选择性要求确定过流保护动作时限
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
各相LJ出口采用“或”逻辑。 继电器动作电流 Idz.J=Idz/nTA 2、两种接线方式的性能分析比较 (1) 对中性点接地或不接地网中各种相间短路两种接线方式
均能正确反映这些故障.
(2) 对中性点非直接接地网中的异地两点接地短路
(不同线路上两点接地) ∵这种电网允许带一个接地点继续运行
串联线路上两点接地时,只需切除后一接地点 则: 并联线路上两点接地时,只需任切除一接地点
§1-2 继保的基本原理和保护装置的组成
一、反应系统正常运行与故障时电气元件(设备)一端所测 基本参数的变化而构成的原理(单端测量原理,也称阶段 式原理)
运行参数:I、U、Z∠φ 反应 I↑→过电流保护
反应 U↓→低电压保护
反应 Z↓→低阻抗保护(距离保护)
二、反应电气元件内部故障与外部故障(及正常运行)时两端 所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理(双端测量原 理,也称差动式原理)
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