第二章电流保护

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,电网电流保护和方向性电流保护,了解： 1.其它继电器的工作原理 2.原理图、展开图、接线图 3.功率方向继电器的特性与测试方法 4.三段式零序电流保护的原理与方法 5.小电流接地系统单相接地故障的保护方法,第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护,主要内容 电流继电器 三段式电流保护的原理、整定计算、应用、特点等 三段式电流保护的接线,一。电磁型、晶体管型、集成电路型过电流继电器,常用继电器：电流继电器和电压继电器，时间继电器，信号继电器，中间继电器，差动继电器，功率方向继电器，阻抗继电器 1。定义 起动电流：对反应于电流升高而动作的电流保护而言，能使该保护装置启动的最小电流称为保护装置的起动电流。 返回电流：继电器动作后能够返回的条件是：Mdc<Mth-Mm，对应于这一电磁转矩、能使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流。 继电特性：无论启动和返回，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，这种特性我们称之为“继电特性”。,电流继电器,电压继电器,功率方向继电器,时间继电器,母线差动继电器,信号继电器,中间继电器,差动继电器,瓦斯继电器,系统最大运行方式：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，称之为最大运行方式。 系统最小运行方式：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，称之为系统最小运行方式。,2。电磁型过电流继电器,2。电磁型过电流继电器 电磁转矩 ：弹簧的反抗力矩： Mth=Mth*1+K3(1-) 继电器动作的条件： MdcMth+Mm 继电器的动作电流：能使继电器动作的最小电流值，称为（习惯上又成为起动电流），以 表示，此时的电磁转矩,电磁型电流继电器的原理结构,继电器能够返回的条件 MdcMth-Mm 返回电流 ：能使继电器返回原位的最大 电流值称为继电器的返回电流， 以 表示 ，此时的电磁转矩为：继电特性： 无论启动和返回，继电器的动作 都是明显干脆的，它不可能停留 在某一个中间位置，这种特性我们称之为“继电特性”。,电磁型电流继电器的转矩曲线,返回系数：返回系数不能太高也不能太低； 太高则影响可靠性，太低则影响灵敏性。起动电流的调整方法：（1）改变线圈匝数（串联，并联）（2）改变弹簧张力实验课上可进行调整。,3。晶体管型过电流继电器 （1）构成,晶体管型过电流继电器的原理接线图,（2）触发特性 正常情况下： UC2=E1 T1 饱和导通 T2 截至 动作时： UC2=0 T1 截至 T2 饱和导通,晶体管型过电流继电器触发特性曲线,12 正常 23 触发器翻转过程 34起动后继电器继续增大的过程 35起动之后电流继续减小的过程 56触发器的返回过程,4。集成电路型过电流继电器,集成电路形过电流继电器构成框图,二电流速断保护（段）,1。提出：基于速断性的要求，在简单可靠和保证选择性的前提下越快越好。 2。原理：仅反应电流增大而瞬时动作 四性：选择性、速动性、灵敏性、可靠性,当A-B线路发生短路故障时，流经保护2的电流增大，保护2瞬时动作。 当B-C线路发生短路故障时，流经保护2和1的电流都增大； 按照保护选择性的要求，保护1瞬时动作，保护2不动作。,如何保证选择性： a: 如何区分A-B线路末端发生短路B-C线路发生短路B-C线路首端发生短路 b: 当系统运行方式发生变化时如何保证选择性,3. 整定计算,下面看怎样保证在保护瞬时动作的情况下，保证选择性。 (1) 三相短路电流的计算：式中: E系统等效电源单相电势Zd短路点至保护安装处之间的阻抗Zs保护安装处到系统等效电源之间的阻抗,(2)两相短路电流的计算：(3)起动电流整定计算（考虑选择性问题）为保证选择性和速动性按本线路（A-B线路末端的最大短路电流计算（以保护2为例）,为最大短路电流（即系统最大运行方式下的三相短路电流）为可靠系数1.21.3 考虑以下原因： 实际电流大于计算电流 非周期分量的影响 装置实际启动电流可能小于整定电流 考虑必要的裕度 从而保证不误动。,(4)起动时间整定保护1同样可得。,电流速断保护单相原理接线,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）0.040.06s 避雷器放电时间0.060.08s ZJ动作时间（选择）,灵敏度校验,要求：按最小运行方式下发生两相短路情况校验 由公式：推出灵敏度,特点：,只能保护本线路的一部分 t=0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， 较大；当线路较短时其始端与末端短路电流差别较小， 较小，所以：短线路更受运行方式影响。,当 时采用电压电流连锁速断保护或纵差保护。 个别情况下可以保护线路全长。例如：当电网的终端线路采用线路变压器组接线时，电流速断保护可以保护线路全长和变压器的一部分。 优缺点：优点：是简单可靠，动作迅速；缺点：是不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。,作业题.,一。填空题 1瞬时电流速断保护的选择性是靠 获得的，保护范围被限制在以内。 2瞬时电流速断保护的动作电流按大于本路线末端 整定，其灵敏性通常用 来表示。 3瞬时电流速断保护的保护范围在被保护线路 端，在 运行方式下保护范围最小。4瞬时电流速断保护的保护范围随 和 而变。5校验电流保护的灵敏系数时，最小短路电流是指在被保护范围末端，在 运行方式下的 电流。,二。判断题,1瞬时电流速断保护可以单独作为线路保护。( ) 2瞬时电流速断保护在最小运行方式下保护范围最小。（ ） 3瞬时电流速断保护的保护范围为被保护线路全长。( ) 4瞬时电流速断保护可以作线路的主保护。( ) 5瞬时电流速断保护的保护范围不随运行方式而变。( ) 6瞬时电流速断保护的保护范围与故障类型无关。( ),三。简答题,1简述瞬时电流速断保护的优缺点？ 2瞬时电流速断保护中采用中间继电器的作用是什么? 3在图1-2-11所示网络中，指出对5QF的电流保护来说，在什么情况下具有最大和最小运行方式?4何谓最大运行方式、最小运行方式?对继电保护来说，最大运行方式和最小运行方式有什么意义?,四计算题,1如图所示网络已知：系统等效电源线电势为230KVXs.min8.86欧姆，Xs.max13.3欧姆，线路每公里长度的正序阻抗为0.4欧姆， 试求：A，B两处瞬时电流速断保护的动作电流和最小保护范围Lmin。,2,3,三限时电流速断保护（段）,提出：电流速断保护无法保护线路的全长，为了在线路任意点故障都能迅速切除故障。 保护原理： 靠整定电流和动作时间来实现选择性 为保证能保护整个线路，必须延伸到下一线路。 为了使t最小，以保护范围不超过下一线路段保护的范围，即与下一线路的速断保护相配合。（动作整定值和动作时间）,整定计算：,（1）动作电流值整定计算 按与下一级所有线路或元件的速断保护配合 例如下图:,（非周期分量已衰减）,然后取最大值作为整定值。,（2）时限,通常取0.5s。,通常取0.5s。 （1）断路器1跳闸时间 （2）时间继电器1实际动作时间比整定值大时才动作的情况 （3）时间继电器2实际动作时间比整定值小时才动作的情况 （4）保护2测量元件（电流继电器）的惯性时间，晶体管保护中滤波回路时间 （5）考虑一定的裕度,、段联合工作在一般情况下能够满足速动性的要求。具有这种性能的保护称为该线路的主保护。,灵敏度校验,能否反映本线路上所有故障 当小于1.3时需重新与下一级线路的段相配合。 原因（取1.31.5）（1）短路点过渡电阻（2）短路电流计算误差（3）互感器误差（4）继电器整定误差（5）一定裕度靠牺牲时间来增加灵敏度,特点：,保护线路的全长； t=0.51s 受运行方式的影响。,原理接线：,复习题,判断题 1限时电流速断保护必须带时限，才能获得选择性。（ ） 2限时电流速断保护可以作线路的主保护。 ( ) 3限时电流速断保护可以作相邻线路的完全 的远后备保护。( ) 4限时电流速断保护仅靠动作时限的整定即可保证选择性。( ),四定时限过电流保护（段）,1。提出：当段保护失灵以及过负荷时需要定时限过电流保护。不仅能保护线路全长，还能保护相邻线路的全长，作为后备保护。2。原理:其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护。靠时间来保证保护的选择性,假设d1点发生短路定时限过电流保护的保护3、2、1都可能动作，为保护选择性以时间来实现；即：t1>t2>t3 同理：d2、d3发生故障可得。 灵敏性比较 说明： 越靠近电源t 越长缺点； 属于后备保护； t与整定电流无关。,3.整定计算,(1)动作值整定计算： 原则一：按最大负荷电流整定原则二：最大负荷电流时能够返回即：,可靠系数1.151.25自起动系数>1由具体接线和负荷性质决定电流继电器返回系数0.85 说明： 为何不能太低？ 因为整定电流与电流继电器返回系数成反比所以当返回系数越大整定电流越大，则灵敏度降低，所以返回系数不能太小。而为了保证继电器的可靠性、返回系数又不能太高。,（2）时限整定,例： 设保护3、4、5、6、7的第段的时限分别为：0.5s、0.5s、2s、1s、0.5s 求：保护1、2第段的时限解：t2=1.5s t1=2.5s,4.灵敏度校验,近后备：按本线路末端最小两相短路电流校验应满足：保护1的近后备情况 远后备：按相邻线路末端最小两相短路电流校验应满足：保护1的远后备情况,5.特点：,（1）按时间来保证选择性 （2）t太长，越靠近电源越长 （3）灵敏度好 （4）可靠性高 6。原理接线区分各段保护接线的区别,三段式电流保护单相接线图,*反时限过电流保护(自学),1.工作原理:动作时限与被保护线路中电流大小有关的一种保护 2.整定计算 3.特点 4.应用:10KV及以下电路和电动机保护 5.与定时限过电流保护相比有何区别 *自适应电流保护（自学）,例题：求电流保护1的段、段、段的整定与灵敏度校验 ，并比较保护段灵敏度与长度的关系,解：1、段,所以可得：所以： 满足要求,2、段,所以先求,同理可得：,由此可见长线路的灵敏度比短线路的灵敏度高。,满足要求,3、段,满足要求,作业:,1.在下图所示的电网中，线路AB装有保护相间故障的三段式电流保护，变压器装设了保护整个变压器的无时限差动保护，并已知：AB线路的最大负荷电流为200A，自起动系数为1.8，电流继电器返回系数为0.85，求：AB线路保护各段的整定电流值、整定时间值和灵敏度。,五三段式电流保护的特点及应用,1。特点：,应用,35KV及以下单电源辐射性电网特殊情况可不必设全部三段: 线路变压器组段、段因为：段可以保护线路全长 短线路上段、段或纵差保护因为：段灵敏度太小，没有实际意义 在线路的次末端段、段因为：段保护的整定时间较短,