2022年单侧电源网络三段式相间电流保护设计方案.docx

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1、精品学习资源单侧电源网络三段式相间电流爱护设计作者：冯江勇（三峡电力职业学院新能源工程学院20213096 班 2021309605 号）；摘要：电网相间短路的电流爱护是依据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采纳阶段式电流爱护，它由无时限电流速断爱护、限时电流速断爱护、定时限过电流爱护组成，可依据实际情形采纳两段式或三段式；无时限电流速断爱护、限时电流速断爱护共同构成电流的主爱护，定时限过电流爱护是本线路的近后备爱护和相邻线路的远后备保 护；关键词：继电爱护、整定运算、故障分析、设计原理引言：电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电

2、能的同一系统；电能是现代社会中最重要、也是最为便利的能源；而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并安排电能，再通过各种设备转换为用户需要的其它形式的能量；在输送电能的过程中电力系统期望线路有比较好的牢靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，爱护线路的各种继电装置应当有比较牢靠的、准时的爱护动作，从而切断故障点，极大限度的降低电力系统供电范 围；电力系统继电爱护就是为达到这个目的而设计的；电网相间短路的电流爱护是依据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采纳阶段式电流爱护，它由无时限电流速断爱护、限时电流速断爱护、定时限过电流爱护组成，可依据实

3、际情形采纳两段式或三段式；无时限电流速断爱护、限时电流速断爱护共同构成电流的主爱护，定时限过电流爱护是本线路的近后备爱护和相邻线路的远后备保 护；设计第一是对爱护原理进行分析，爱护的整定运算及灵敏性效验；设计内容包括原理分 析、短路电流的运算、距离爱护的整定运算、灵敏性校验和对所挑选的爱护装置进行综合评判；一、继电爱护概论1.1 继电爱护的作用电力系统继电爱护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置；继电爱护的基本任务是：电力系统发生故障时，自动、快速、有挑选地将故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备连续运行，尽量缩小停电范畴；电力系统显现反

4、常运行状态时，依据运行爱护的要求能自动、准时、有挑选地发出告警信号或者减负荷、跳闸；1.2 对电力系统继电爱护的基本要求欢迎下载精品学习资源1.2.1 挑选性继电爱护动作的挑选性是指爱护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范畴尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能连续安全运行；图1-4 三段爱护线路1.2.2 速动性继电爱护的速动性是指继电爱护装置应以尽可能快的速度切除故障设备；故障后, 为防止并列运行的系统失步 ,削减用户在电压降低情形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；1.2.3 灵敏性继电爱护的灵敏性是指爱护装置对于其应爱护的范畴内发生故障的反应才能；（般用

5、灵敏系数 Ksen来衡量灵敏度）1.2.4 牢靠性继电爱护的牢靠性是指爱护装置在电力系统正常运行时不误动；再规定的爱护范畴内发生故障时，应牢靠动作；而在不属于该爱护动作的其他任何情形下，应牢靠的不动作；（主爱护对动作快速性要求相对较高；后备爱护对灵敏性要求相对较高；）三段式过流爱护包括：1、无时限电流速断爱护（又称电流段爱护）2、限时电流速断爱护（电流段爱护）3、定时限过电流爱护（电流段爱护）；三段的区分主要在于起动电流的挑选原就不同；其中速断和限时速断爱护是依据躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流爱护是依据躲开最大负荷电流来整定的；1、无时限电流速断爱护：爱护范畴小于被爱护线路的全长一

6、般设定为被爱护线路的全长的85%2、限时电流速断爱护：爱护范畴是被爱护线路的全长或下一回线路的15%3、定时限过电流爱护：爱护范畴为被爱护线路的全长至下一回线路的全长二、短路的电流爱护通常输电线路电流爱护采纳阶段式电流爱护，采纳三套电流爱护共同构成三段式电流保护；可以依据详细的情形，只采纳速断加过流爱护或限时速断加过流爱护，也可以三段同时采纳；2.1.1 无时限电流速断爱护的工作原理欢迎下载精品学习资源瞬时电流速断爱护又称段电流爱护，它是反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流爱护；当系统电源电势肯定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗（忽视电阻）及短路类型有关，

7、三相短路和两相短路时，流过爱护安装地点的短路电流可用下式表示式中 系统等电源相电势；系统等效电源到爱护安装处之间的电抗；线路千 M长度的正序电抗；短路点至爱护安装处距离；由式（ 2.1-1 ）、式（ 2.1-2 ）可见，当系统运行方式肯定时，和是常数，流过爱护安装处的短路电流，是短路点至爱护安装处距离的函数；短路点距离电源越远（越大），短路电流值越小；图2-1 瞬时电流速断爱护原理接线图瞬时电流速断爱护单相原理接线，如图（2.1 1）所示，它是由电流继电器KA（测量元件）、中间继电器 KM、信号继电器 KS组成；2.2 限时电流速断电流爱护2.2.1 限时电流速断爱护的单相原理接线限时电流速断

8、爱护的单相原理接线图1所示；它与瞬时电流速断爱护相像，只是时间继电 器KT代替了中间继电器 KM；当爱护范畴内发生短路故障时，继电器KA动作后，必需经时间继电器的延时，启动信号继电器，动作于断开断路器；图2-2 限时电流速断爱护单相原理接线图限时电流速断爱护灵敏性较高，能爱护线路的全长，并且仍可作为本线路瞬时电流速断爱护的后备爱护；2.2.2 总结1. 限时电流速断爱护作为线路的主爱护，要求应能爱护被爱护线路全长；为了缩短爱护的动作时间，动作值与相邻线路、元件速断爱护协作2. 限时电流速断爱护的挑选性是依靠动作值、动作时间来保证；3. 当灵敏度不满意要求时，可与相邻线路限时电流速断爱护协作；欢

9、迎下载精品学习资源2.3 定时限过电流爱护定时限过电流爱护是指按躲过最大负荷电流整定，并以动作时限保证其挑选性的一种保 护；输电线路正常运行时它不应启动，发生短路且短路电流大于其动作电流时，爱护启动延时动作于断路器跳闸；过电流爱护不仅能爱护本线路的全长，也能爱护相邻线路的全 长，是本线路的近后备和相邻线路的远后备爱护；图2- 3 定时限过电流爱护的工作原理准时限特性2.4 电流三段爱护小结使用 1段、 2段或 3段组成的阶段式电流爱护的主要优点是简洁、牢靠，并且在一般情形下能够满意快速切除故障的要求，因此在35kv 及以下的中、低压网络中得到了广泛应用；其缺点是它直接受电网的接线及电力系统运行

10、方式的影响，例如整定值必需按电网最大运行方式整定，而灵敏性必需用电网最小运行方式来校验，这就难以满意灵敏系数和爱护范畴的要求；无时限电流速断、限时电流速断和定时限过电流爱护构成三段式电流爱护；主要由继电器KA1、 KA2、KCO和KS1组成第 I爱护，由 KA3、KA4 、KT1 和KS2组成第 II 段爱护，过电流部分就由 KA5、KA6、KA7KT2 和KS3组成；由于三段电流爱护的动作电流和动作时限整定均不相同，必需分别使用不同的电流继电器和时间继电器，而信号继电器KS1、KS2和KS3就分别用以发出 I、II 、III 段爱护动作的信号；接线图三设计方案3.1 、原始数据及爱护方案的挑

11、选3.1.1 原始数据35kV 单侧电源辐射网络，已知：1、变电所 B、 E中变压器连接组别为Y， d11 ，并且装设差动爱护；2、线路 AB的最大传输功率 Pmax=9MW ，功率因数 cos =0.9，系统中的发电机均装设了自动励磁调剂器，自启动系数1.3 ；3、图中电抗为归算至 37kV 电压级的出名值，各线路正序电抗为X1=0.4 /km；4、系统等值阻抗 Zs.max=9.4， Zs.min=6.3；5、设第三段动作时间为 1s欢迎下载精品学习资源3.1.2 爱护方案的挑选选三段式电流爱护作为线路AB的爱护方案四、爱护整定运算4.1 无时限电流爱护的整定运算B母线短路时流过线路AB的

12、最大三相短路电流为线路 AB的无时限电流速断爱护的动作电流为其最大爱护范畴可见，最大爱护范畴满意要求；校验，最小爱护范畴可见，最小爱护范畴满意要求；4.2 限时电流速断爱护的整定运算4.2.1 最大三相短路电流整定与变压器 T1协作，按躲过变压器的低压侧母线三相短路时，流过线路AB的最大三相短路电流整定，4.2.2 与相邻线路的电流速断爱护相协作取较大值作为动作电流；4.2.3 灵敏度校验；欢迎下载精品学习资源B母线短路时，流过线路 AB的最小两相短路电流灵敏系数为灵敏系数满意要求4.3 定时限过电流爱护的整定运算4.3.1 流过线路 AB的最大负荷电流动作电流为灵敏度校验4.3.2 过电流爱

13、护作为本线路的近后备时4.3.3 过电流爱护作为相邻线路的远后备时线路 BC末端发生两相短路时流过线路AB的最小两相短路电流变压器 T1低压侧发生两相短路时，流过线路AB的最小两相短路电流（采纳两相三继电器接线时）定时限过电流爱护的灵敏系数均满意要求五、三段式电流爱护的评判优点：使用 1段、 2段或 3段组成的阶段式电流爱护的主要优点是简洁、牢靠，并且在一般情形下能够满意快速切除故障的要求，因此在35kv 及以下的中、低压网络中得到了广泛应用；缺点：它直接受电网的接线及电力系统运行方式的影响，例如整定值必需按电网最大运行方式整定，而灵敏性必需用电网最小运行方式来校验，这就难以满意灵敏系数和爱护范畴的要求；欢迎下载精品学习资源六：总结我国电力系统继电爱护技术的进展经受了4个阶段；随着电力系统的高度进展和运算机技术、通讯技术的进步，继电爱护技术面临着进一步进展的趋势；其进展将显现原理突破和 应用革命，有数字时代跨入信息化时代，进展到一个新的水平；这对继电爱护工作者提出 了艰难的任务，也开创了活动的宽阔天地；参考文献系统继电爱护主编：许建安陕春玲欢迎下载