电力系统继电保护电子 电网的电流保护.pptx

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1、1. 继电器的分类和要求按照动作原理可分为：按照反应的物理量可分为：按照作用可分为：电磁型感应型整流型电子型数字型 电流继电器电压继电器功率方向继电器阻抗继电器频率继电器瓦斯（气体）继电器起动继电器量度继电器时间继电器中间继电器信号继电器出口继电器第1页/共96页2. 2. 过电流继电器过电流继电器过电流继电器是实现电流保护的基本元件，也是反映于一个电气量而动作的简单继电器的典型，它是一个量度继电器。 量度继电器过量继电器欠量继电器过电流继电器过电压继电器高周波继电器低电压继电器阻抗继电器低周波继电器反映故障参数增大而动作反映故障参数降低而动作第2页/共96页 电磁型电流继电器电磁型电流继电器

2、电磁型过电流继电器结构5. 可动触点5JI 1. 线圈12. 铁心23. 空气隙34. 被吸引的可动舌片46. 固定触点67. 弹簧78. 止档8第3页/共96页 铁心铁心, ,空气隙空气隙, ,可动舌片可动舌片组成的磁路组成的磁路. .舌片被舌片被磁磁 化后与铁心产生电磁吸力化后与铁心产生电磁吸力, ,吸引舌片向铁心吸引舌片向铁心靠靠 近近, ,当电磁吸力足够大时当电磁吸力足够大时, ,即可吸动舌片即可吸动舌片, ,并并 使触点接通使触点接通, ,称为称为继电器继电器“动作动作”. .,2成成反反比比而而与与比比成成正正就就与与磁磁通通表表示示空空气气隙隙长长度度设设气气隙隙中中假假定定磁磁

3、阻阻全全集集中中在在空空成成正正比比电电磁磁吸吸引引力力与与 JI22221JdcIKKM:,1通过由通过由产生磁通产生磁通中的电流中的电流线圈线圈 JI5 1234678JI第4页/共96页 正常情况下,线圈中流入负荷电流,为保证继电器 不动作可动舌片受弹簧7拉力的控制而保持在原 始位置.此时,弹簧产生的力矩Mth1称为初拉力矩.矩为则由弹簧产生的反抗力至减少由减小时故当舌片向左移动而使成正比弹簧的张力与其伸长为对应此时的空气隙长度,.,11 131KMMththK3:比例常数此外,舌片转动须克服由摩擦力所产生的摩擦力矩Mm,其值认为是一个常数.故阻碍继电器动作的全部机械反抗转矩就是Mth+

4、Mm.5JI 1234678第5页/共96页 为使继电器起动并闭合其触点为使继电器起动并闭合其触点, ,须须I IJ J变大变大, , M Mdcdc增大增大, ,继电器能够动作的条件继电器能够动作的条件为为: :把能使继电器动作的最小电流值,称为继电器的动作电流(起动电流).以Iop.J表示,对应此时的电磁转矩:mthdcMMM2.22op JdcIMK第6页/共96页mthdcMMM对应这一电磁转矩,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.以Ire.J表示,则此时的电磁转矩为：222re JhIMK在继电器动作之后,为使它重新返回原位.需使IJ减小以使Mdc减小,然后由弹簧的反

5、作用力把舌片拉回,这时摩擦力又起阻碍返回的作用.故返回的条件是:第7页/共96页:Jop JII当时继电器根本不动作:Jop JII当时继电器能够突然迅速地动作闭合其触点.继电器又能突然地返回原位,触点重新打开.:Jre JII当时re JI01E123456JIop JI 继电特性图 第8页/共96页re Jreop JIKIKre=0.850.9第9页/共96页5JI 1234678常开触点 5JI 1234678常闭触点5JI 12346786多组触点5JI 12346786既有常开触点也有常闭触点第10页/共96页电流继电器电流继电器 第11页/共96页II.晶体管型过电流继电器R1U

6、R1IJI2D1D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5第12页/共96页121.RIUR1)电压形成回路的作用是用中间交流器LB将加入继电器的电流转换成一个在电阻R1的电压降UR1,以便与电流互感器的二次回路相隔离,并取得晶体管回路所需要的信号电压.当整流滤波回路以后的负载电阻远大于R1时,R1UR1IJI2D1D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5LB第13页/共96页2)整流滤波回路由二极管D1D4和兀型滤波器(C1,C2,R2)组

7、成,它将交流输出电压UR1变成一个比较平滑的直流电压加于电位器R3上,从R3活动头取出的电压以UR3表示,它与加入继电器的电流IJ成正比.23IURR1UR1IJI2D1D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5第14页/共96页bRUU33)比较回路由R4和稳压管W组成,W两端给出稳定的电压Ub(一般为3V左右),称为比较电压.继电器能够动作的条件:故调节UR3就可调整Idz.JR1UR1IJI2D1D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5

8、Ua= Ub+UR3第15页/共96页4)执行回路是由T1,T2组成单稳触发器.T2集电极输出Uc2的变化,即表示继电器的不同工作状态.R1UR1IJI2D1D4C1C2R2R3R4R5R6R8R7R9D5D6T1T2W0V+E1UC2+-UR3abI1I2Ib1Ib2ID5第16页/共96页I.正常工作时, IJIdz.J,调节电位器R3使UR3Ub，故触头输入端的a点具有正电位.D5截止,I3=0,输入信号回路对触发器的工作不产生影响.此时,T1的基极电流由两部分组成:Ib1=I1+I25151,RERI约约等等于于供供给给经经偏偏流流电电阻阻98192,RRERI约约等等于于供供给给经经

9、反反馈馈电电阻阻在Ib1的作用下: T1处于饱和导通状态,其集电极电压UC1=0.10.2V 不足以使T2导通,故T2处于截止状态. T2集电极输出电压UC2约等于E1,对应于继电器的 不动作状态第17页/共96页II.当IJ增大到Idz.J时,UR3开始大于Ub,a点电位由正变为负,D5导通,故T1的Ib1被输入回路所分流而开始减少,随着Ib1的减少,T1开始由饱和经放大区而向截止状态过渡.由于反馈电阻R9的存在,使这一过程进行得很迅速,故具有触发器特性.触发器翻转过程Ib1T1进入放大区Vc1升高Ib2T2由截止区向放大区过渡Vc2下降Ib1T1截止Vc2下降T2导通对应于继电器的动作状态

10、02CU输出电压输出电压第18页/共96页 电流继电器过电压继电器正常运行及电压低时和停电时继电器不动作，触点闭合，电压高时继电器动作，触点断开常闭触点功率方向继电器Z阻抗继电器JJ极化继电器I-I 电流差动继电器第19页/共96页t时间继电器信号继电器中间继电器辅助继电器第20页/共96页 主要作用是主要作用是在继电保护装置和自动装置中用以增加触点数量以及容量在继电保护装置和自动装置中用以增加触点数量以及容量，该类，该类继电器一般都有几对触点，可以是常开触点或常闭触点。继电器一般都有几对触点，可以是常开触点或常闭触点。 （3 3）中间继电器）中间继电器中间继电器中间继电器DZB-10B系列第

11、21页/共96页 其作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系。其应其作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系。其应能能延时动作、瞬时返回延时动作、瞬时返回。 （4 4）时间继电器）时间继电器t时间继电器第22页/共96页 用作继电保护装置和自动装置动作的信号指示，标示装置所处的状态或接用作继电保护装置和自动装置动作的信号指示，标示装置所处的状态或接通灯光（音响）信号回路通灯光（音响）信号回路。信号继电器动作之后触点自保持，不能自动返回，需。信号继电器动作之后触点自保持，不能自动返回，需由值班人员手动复归或电动复归。由值班人员手动复归或电动复归。信号继电器（5

12、）信号继电器信号继电器DX-30系列第23页/共96页数字型继电器（微机保护）第24页/共96页数字型继电器（微机保护）第25页/共96页单侧电源网络相间短路时电流量值特征 12ABCD.maxB C fI21Il.maxA B fI.maxC D fI正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是靠近电源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时都接入时，流过线路的是最大负荷电流。功率因数角一般小于300第26页/共96页根据电力系统短路分析,当电源电势一定时,短路电流的大小决定于短路点和电源之间的总阻抗 , 三相短路电流可表示为:Z 3kskEEI

13、zzz E系统等效电源的相电势kZ短路点到保护安装处的阻抗sZ保护安装处至系统的等效阻抗sZ在一定的系统运行方式下, 和 等于常数,可经计算绘出 的变化曲线. E kIf当系统运行方式及故障类型改变时,Ik均将随之变化.kI kIf0第27页/共96页单侧电源网络相间短路时电流量值特征 12k1ABCDk2k3k4.maxB C fI321Il.maxA B fI.maxC D fI随整个电力系统开机方式、保护安装处到电源之间电网的网络拓扑、负荷水平的变化， Zk和Zs都会变化，造成短路电流的变化。随短路点距离保护安装处远近的变化和短路类型的不同，Zk和Zs的值不同，短路电流也不同。 第28页

14、/共96页v对每一套保护装置来讲对每一套保护装置来讲, ,通过该保护装置的短通过该保护装置的短路电流为最大路电流为最大( (保护安装处到系统等效电源之间的系统保护安装处到系统等效电源之间的系统等效阻抗最小等效阻抗最小, ,即即Zs=Zs.min)Zs=Zs.min)的方式的方式, ,称为称为系统最大系统最大运行方式运行方式, ,而短路电流为最小而短路电流为最小( (系统等值阻抗系统等值阻抗ZsZs最大最大, ,即即Zs=Zs.max)Zs=Zs.max)的方式的方式, ,则称为则称为系统最小运行方式系统最小运行方式. .在最大运行方式下,三相短路时,通过保护装置的短路电流为最大,而在最小运行方

15、式下,两相短路时,则短路电流为最小.(电流保护一般用于35kV以下配电网中.在35kV和10kV以下的低压线路中,采用中性点不接地方式,所以当单相接地,系统影响不大.)I系统运行方式变化举例开机方式网络拓扑第29页/共96页12Ik:最大运行方式下三相短路 :最小运行方式下二相短路 短路点的位置不同,流经保护2的短路电流也不同。运行方式不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同。故障类型不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同。第30页/共96页v流过保护安装处短路电流的大小与以下因素紧密相关： 1. 电力系统运行方式（Zs）的变化； 2. 电力系统正常运行状态（E）的变化；3. 不同的短路类型

16、；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处短路，短路电流没有差别。第31页/共96页电流速断保护装置Iv概念:对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护,称为电流速断保护第32页/共96页12假设在每条线路上均装有电流速断保护假设在每条线路上均装有电流速断保护, ,则当线路则当线路A-BA-B上发生故障时上发生故障时, ,希望希望保护保护2 2能瞬时动作能瞬时动作, ,而当线路而当线路B-CB-C上故障时上故障时, ,希希望望保护保护1 1能瞬时动作能瞬时动作, ,并且它们的保护范并且它们的保护范围最好能达到本线路全长的围最好能达到本线

17、路全长的100%100%。 第33页/共96页 以以保护保护2 2为例为例, ,当本线路末端当本线路末端k k1 1点发生故障时希点发生故障时希望望保护保护2 2能够瞬时动作切除故障能够瞬时动作切除故障. .而当相邻而当相邻线路线路B BC C的始端的始端k k2 2点短路时点短路时, ,按选择性的要求按选择性的要求, ,速断速断保保护护2 2不应动作不应动作, ,而应由速断而应由速断保护保护1 1动作切除。动作切除。k1k212但实际上,k1点和k2点短路时从保护安装2处看所流过的短路电流的数值几乎一样.因此,希望k1点短路时速断保护2能动作,而k2点短路时速断保护2又不动作的要求就不可能同

18、时得到满足。第34页/共96页解决方法优先保证动作的选择性.即从保护装置起动参数的整定上保证下一线路出口处短路时不动作(继保中称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定)采用无选择性的速断保护,而以自动重合闸来纠正这种无选择性动作(继保中称按本线路末端处短路的条件整定).牺牲灵敏性保选择性牺牲选择性保灵敏性第35页/共96页对反应电流升高而动作的电流速断保护对反应电流升高而动作的电流速断保护而言而言, ,能使该保护装置起动的最小电流值能使该保护装置起动的最小电流值称为保护装置的整定电流称为保护装置的整定电流. .以以I Isetset表示表示. .保护装置的起动值 Iset 是用电力系统 一次侧

19、的参数表示的.显然必须当实际的短路电流 保护装置才能起动. ksetII它所表示的意义是:当在被保护线路的 一次侧电流达到这个数值时,安装在该 处的保护装置就能够起动.第36页/共96页 四性中选择性是第一位的四性中选择性是第一位的. . 为保选择性为保选择性, ,对对保护保护1 1,I,Isetset. .1 1须整定得大于须整定得大于k k4 4短短路时路时, ,可能出现的最大短路电流可能出现的最大短路电流. .（保选择性）（保选择性）k3k412 31. .maxsetk cII 3. .maxk cI1)下一线路出口处短路2)最大运行方式3)三相短路引入可靠系数:Krel=1.2-1.

20、3, 则有: 31. .maxsetrelk cIKI第37页/共96页因此因此, ,有选择性的电流速断保护不可有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长能保护线路的全长。选择性选择性: :只要大于只要大于I Isetset, ,故障肯定在被保护故障肯定在被保护范围以内范围以内, ,保护装置一定动作保护装置一定动作, ,以外不动作以外不动作。速动性速动性: :t=0,t=0,速度非常快速度非常快( (由于继电器闭合由于继电器闭合, ,跳闸线圈的熄弧时间跳闸线圈的熄弧时间, ,其固有延时其固有延时101030ms)30ms)。灵敏性灵敏性: :15%15%的范围内的范围内, ,具有灵敏性具有灵敏

21、性. .一般整一般整定值选好后定值选好后, ,再来校验灵敏性再来校验灵敏性。可靠性可靠性: :只要大于只要大于I Isetset, ,肯定动作肯定动作, ,小于小于I Isetset不动作不动作。第38页/共96页a.优点:非常简单,动作速度快。b.不足:保护范围太小(15%),受故障类别、运行方式影响大,不能单独作为主保护。c.在系统(辐射型网络)末梢线路,电流速断满足“四性”。D第39页/共96页单相原理接线单相原理接线Isel.2=Krel.Ik.B.maxIk12 TQ+-第40页/共96页保护范围校验保护范围校验12IkNMIset.11) 在最大运行方式的最小保护范围为:最大运行方

22、式下两相短路M点短路电流等于Iset.1在M点发生三相短路时: 3.max.min1k MsMEIZz 在M点发生二相短路时 23.max.min10.86632k Mk MsMEIIZz M点为最大运行方式下的最小保护范围未端. 2.max1.min10.866k MsetsMEIIZzmin110.8661MssetEZzImaxI(2)k.maxI(2)k.min第41页/共96页2) 在最小运行方式的最小保护范围为：最小运行方式下两相短路N点短路电流等于Iset.1在N点发生三相短路时: 3. .min.max1k NsNEIZz 在N点发生二相短路时 23. .min. .min.m

23、ax10.86632k Nk NsNEIIZz N点为最小运行方式下的最小保护范围未端. 2.min1.max10.866k NsetsNEIIZzmax110.8661NssetEZzI3) 要求:m in .m a x%5 0 %m in . m in%1 5 %第42页/共96页概念:有选择性的电流速断不能保护本线路的全长,增加一级保护,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，这就是限时速断保护。 延时一段时间,启动继电器动作It第43页/共96页1.1.原理原理: : 由于要求限时速断必须由于要求限时速断必须保护本线路的全保护本线路的全长长, ,因此它的保护

24、范围必然要延伸到下一条线因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去路中去。这样这样，当下一条线路出口处发生短当下一条线路出口处发生短路时路时, ,它就要起动它就要起动，满足不了选择性满足不了选择性。为了保为了保证动作的选择性证动作的选择性, ,就必须使保护的动作带有一就必须使保护的动作带有一定的时限定的时限, ,为使这一时限尽量缩短为使这一时限尽量缩短，一般首先一般首先考虑使它的考虑使它的保护范围不超出下一条线路速断保护范围不超出下一条线路速断保护的范围保护的范围，而动作的时限则比而动作的时限则比下一条线路下一条线路的速断保护延时的速断保护延时一个时间阶段一个时间阶段t t。第44页/共96页

25、2. 2. 整定整定2IkIset.2tIset.2Iset.11保护1,速断保护起动电流Iset.1 ,从B至M为保护1电流速断的保护范围,保护2的限时速断不应超出Iset.1,因此,保护2限时速断的起动电流应整定为:Iset.2Iset.1引入可靠系数:KrelI(3)k.max保护2限时速断范围保护2电流速断范围M保护1电流速断范围第45页/共96页2IkIset.2tMIset.2Iset.11I(3)k.max限时速断电流速断k2k1 当线路B-C的k2点故障时，保护1处的电流速断和限时速断以及保护2处的限时速断均启动，这时由保护1的电流速断以t1的时间切除k2点故障，在k2点故障切

26、除短路电流消失后，保护1和保护2的限时速断自动返回。k3线路A-B末端k1点故障时，只有保护2处的限时速断启动，其以t2=t1+t的时间切除k1点故障。当线路B-C的k3点故障时,哪些保护启动？由哪个保护动作切除故障呢？第46页/共96页v动作时限选择限时速断的动作时限t2,应选择比下一线路速断保护的动作时限t1高出一个t. 即 t2 = t1+t(t:)从速动性讲, t越小越好,为保证选择性, t又不能太少,通常t=0.350.6s.多取t=0.5st=tQF.1+tt.1+tt.2+tg.2+tyttQF.1:包括故障线路断路器的跳闸时间、灭弧时间 tt.1 :故障线路保护1中时间继电器的

27、实际动作时间比整定时间大的正误差 tt.2 :保护2中时间继电器可能比预定时间提早动作的负误差 tg.2 :保护2中的测量元件（电流继电器）在外部故障切除后，由于惯性的影响而不能立即返回的延时 ty :考虑一定的裕度 第47页/共96页v当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护后,它们的联合工作就可以保证本线路范围内的故障都能够在0.5s的时间内予于切除,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”。:第48页/共96页限时电流速断保护必须在限时电流速断保护必须在系统最小运行方式系统最小运行方式下，下，线路末端线路末端发生发生两相短路两相短路时，具有足够的反应能力，时，具有足

28、够的反应能力，用灵敏系数用灵敏系数K Ksensen来衡量。来衡量。v灵敏性校验对于反应数值上升而动作的过量保护装置，灵敏系数Ksen定义为：Ksen保护范围内发生金属性短路时故障参数的最小计算值保护装置的动作参数第49页/共96页对保护2限时速断，应采用系统最小运行方式下线路A-B末端发生两相短路时的短路电流作为故障参数的计算值，设此电流为I(2)k.B.min，则：KsenI(2)k.B.minIset.2要求 Ksen1.31.5第50页/共96页v单相原理接线限时速断的单相原理接线图TQt +信号TA2KA2KT2KS-经t时间后时间继电器2KT动作，触点闭合.当电流达到整定值后电流继

29、电器2KA动作，触点闭合。保护用直流经其触点加入时间继电器2KT绕组，启动时间继电器2KT保护用直流经其触点再经信号继电器绕组驱动跳闸线圈跳闸。线路流过一次电流经TA二次电流流入电流继电器绕组第51页/共96页v灵敏性不满足怎么办?若不满足 Ksen1.31.5则：Iset.2 Krel Iset.1t2= t1+t第52页/共96页v概念:过电流保护通常指其起动电流按照躲开流过本线路的最大负荷电流来整定的一种保护装置，它不仅能保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。限时电流速断不能作为下一条线路的远后备It第53页/共96页定时限过电流保护既可作为下级线路主保护拒

30、动和断路器拒动时的远后备保护。同时又可作为本线路主保护拒动时的近后备保护。同时也可作为过负荷时的保护 。第54页/共96页 为保证在正常运行情况下过电流保护绝不动作,保护装置的起动电流整定应大于该线路上可能出现的最大负荷电流IL.max,在实际中还须考虑在外部故障切除后,保护装置能否返回.当k1点短路时,短路电流将通过保护5、4、3。这些地方装设的过电流保护都要起动。但按选择性要求应由保护3动作切除故障，然后保护4、保护5由于电流减小而立即返回原位。实际上当外部故障切除后，流经保护4的电流是仍在继续运行中的负荷电流。MM54321k1第55页/共96页由于短路时电压降低,变电所B母线上所接负荷

31、的电动机被制动,因此在故障切除后电压恢复时，电机的自起动电流要大于它正常的工作电流，故引入一个自起动系数Kss来表示自起动时最大电流Iss.max与正常运行时最大负荷电流IL.max之比。. m a x. m a x1s ss sLIKI自起动系数最大自起动电流最大负荷电流第56页/共96页.max.maxrerelssrelssLIKIKKIreresetIKI.max1relsssetreLrereKKIIIKK由继电器的返回系数定义:同时引入可靠系数Krel:Kss:自启动系数,大于1。应视网络具体接线和负荷性质确定.Kre:电流继电器返回系数； Kre=0.85;Krel=1.15-1

32、.25;保护装置的返回电流大于最大自启动电流第57页/共96页当k1点短路时,保护15在短路电流的作用下,均可能起动,但要满足选择性,应只有保护1起动,切除故障,而保护25在故障切除后应立即返回,这个要求只有靠各保护装置不同的时限来满足.M45321k1tt4ttttt3t2t1t5第58页/共96页保护1位于电网末端,只要电机内部故障,它便可以瞬时动作切除,t1为保护装置本身的固有动作时间,对保护2,为保证k1点短路时动作的选择性,则应整定其动作时限,t2t1,引入时间阶段t,则应保护2的动作时限为t2=t1+t.保护2的时限确定后,当k2点短路时,它将以t2的时限切除故障,此时,为了保证保

33、护3动作的选择性,则必须整定t3t2,t3=t2+t.同理, t4=t3+t,t5=t4+t.M45321k1tt4ttttt3t2t1t5k2第59页/共96页任一过电流保护的动作时限,应选择得比相邻各元件保护的动作时限均高出至少一个t，只有这样才能充分保证动作的选择性。称为阶梯型时限特性第60页/共96页当故障越靠近电源端时，短路电流越大，而此时过电流保护动作切除故障的时间反而越长。故在电网中,广泛采用电流速断和限时电流速断作为本线路的主保护，以快速切除故障，利用过电流保护作为本线路和相邻元件的后备保护。由于它作为相邻元件后备保护的作用是在远处实现的，因此属于远后备保护。第61页/共96页

34、作为本线路的主保护和近后备作为相邻线路的远后备保护( 2 ).m in.1.3 1.5k Bsen AsetIKI( 2 ). m in.1 .2k Cs e nAs e tIKI第62页/共96页在各个过电流保护之间，还必须要求灵敏系数互相配合，即对同一故障点而言，要求越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏系数。 例如当k1点短路时，应要求各保护的灵敏系数之间具有下列关系: . 1. 2. 3. 4.sensensensenKKKK在后备保护之间，只有当灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能切实保证动作的选择性，这一点在复杂网络的保护中，尤其应该注意。以上要求同样适用于以后的零序段和距离段保护。第

35、63页/共96页电流速断保护只能保护线路始端的一部分。限时电流速断保护虽能保护本线路的全长,但不能作为相邻线路的后备。定时限过电流保护能保护本线路的全长及相邻下一条线路的全长,然而动作时限太长,且越靠近电源,动作时间越长。第64页/共96页v概念:为了迅速可靠地切除被保护线路的故障,将三种电流保护组合在一起构成一整套保护,称为阶段式电流保护.电流速断段,限时电流速断段,由、段共同构成主保护.过电流段,近后备和远后备.注:不一定三段全用,也可只用两段即用电流速断或限时速断做为段，过电流作为段一般对于电网末梢线路,只装带0.5s延时的过电流保护,而对靠近电源处的线路,因过电流保护时限太长,需装设三

36、段式电流保护.第65页/共96页具有电流速断，限时电流速断和过电流的单相原理接线图+-+TATQ+-+123456789信号信号信号KTKAKAKAKTKSKSKS电流段电流段电流段第66页/共96页+TAA TQTAC +-+12456789111213DLLPLPLP310信号信号信号KAaKAcKAaKAcKAKAKAKTKTKSKSKS具有电流速断，限时电流速断和过电流的三相原理接线图电流段电流段电流段A相二次电流两相不完全星形接线第67页/共96页LP交流电流回路TAATACKAaKAaKAaKAcKAcKAcKAb电流速断保护限时电流速断保护过电流保护跳闸及信号回路KAaKAcKA

37、aKAcKTKKKTKAaKAbKAbKSKSKTKTKTQF+-两相三继电器接线第68页/共96页常用电流保护接线方式三相完全星形接线方式二相不完全星形接线方式三相完全星形接线方式q可反应各种相间短路和中性点接地系统的单相接地短路。 +AIBICIaIbIcInabcIIII2IIKaKII1bKII2cKII3cbanIIII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第69页/共96页（2）两相不完全星形接线方式 +AIBICIaIcInacbIIII2IIKaKII1cKII2bcanIIIIq可反应各种相间短路,但不反应B相单相接地短路第70页/共96页可反应各种相间短路和中性

38、点接地系统的单相接地短路。（3）两相三继电器接线2IIKaKII1cKII2bKII3 +AIBICIaIcI acII第71页/共96页当采用以上两种接线方式时流入继电器的电流就是互感器的二次电流，设电流互感器的变比为 ，则 。12TAInIsetopTAIInTAKnIII.12称为二次动作电流setI因此，当保护装置的起动电流整定为 时，则反应到继电器上的起动电流即应为:第72页/共96页两相电流差接线法把流入继电器的电流与电流互感器的二次电流之比称为接线系数.2KjxIIK在求得保护的动作电流之后 则:.setset jjxTAIIKna. 正常运行和三相短路时:33jxaKKIIb.

39、 AC两相短路时:c. AB和BC两相短路时:22jxaKKII1jxaKKIIcaKIIIAIBICIaIcIKII第73页/共96页 试对线路AB进行三段式电流保护整定,计算保护各段的一次动作电流,二次动作电流,最小保护范围,灵敏系数和动作时限.已知:采用两相星形接线方式,Kss=2线路的最大负荷电流IL.max=100A,互感器变比nTA=300/5,保护2的过电流保护动作时限为2.2s,母线ABC等处三相短路时流过线路AB的短路电流值为(kA):ABC最大运行方式下最大运行方式下I Ik k(3)(3)5.345.341.5251.525 0.5620.562最小运行方式下最小运行方式

40、下I Ik k(3)(3)4.274.271.4241.424 0.5480.548ABC1225km80kmZ1=0.4/km第74页/共96页1) 段a) 动作电流: 3. .maxsetrel k BIKI 3. .max1.525k BIkA1.3relK1.3 1.5251.983setIkA1 jxK 31.983 10333005setopjxTAIIKAnb) 灵敏性校验最小运行方式下：527.4337maxsZ其中:37为35kV电网的平均线电压. (351.05=37 电网始端调高)min.maxmin11ssetEZzI最大运行方式下Ik最大根据A点短路数据可求出A点背后

41、等效电源的等值阻抗最大运行方式下： Zmins434.5337.第75页/共96页最小运行方式下最小保护范围:m in m in3713510.81.9830.432km%50%2 .53%100253 .13%100%maxminmaxmin AB%15%3 .43%100258 .10%100%minminminmin AB满足要求c) 动作时限整定 t=0skm3.13423983.13374.01maxmin最大运行方式下最小保护范围:第76页/共96页2) 段a) 动作电流:AB的段应与BC的段配合(3)1.2. .max1.1 1.3 0.5620.8setrelsetrelrel

42、k cIKIKKIkAb) 继电器动作电流:3.10.81013.43005setopjxT AIIKAnc) 灵敏性校验: 2min.131.42421.541.50.8k BsensetIKI 满足要求d) 动作时限:120.5ttts 第77页/共96页3) 段a) 动作电流的整定:.1max1.221002820.85relsssetLreKKIIAKb) 继电器的动作电流:.12824.73005jxsetopTAIIKAnc) 灵敏性:近后备远后备 2min.131.42424.3731.50.282k BsensetIKI 满足要求 2min.130.54821.6831.50.

43、282k CsensetIKI 满足要求第78页/共96页对Y , d接线变压器一侧两相短路流过另一侧保护中电流的分析+aYIbYIcYII3I1I2IABI(a) 接线图 Y ，d11接线降压变压器两相短路时的电流分析及过电流保护的接线对线路变压器组，一般保护到变压器低压侧出口。主要是保护变压器。保护安装在高压侧，反应变压器绕组和引出线故障。也作为低压侧线路故障的后备保护高压侧低压侧第79页/共96页 （Y，d 11）接线的降压变压器，分析当三角形（低压）侧发生AB两相短路时在星（高压）侧各相电流的关系。ABII 0CI由此可求出: 13acAIII2233bABIII 设 侧各相绕组中的电

44、流分别为 ， 和 ，则:aIbIcIabAIIIbcBIIIcacIIIABII 0cIcaIIbIAIBI0三角形侧电流向量图AYIBYICYI0CIAIBIcIbIaI 电流分布图当三角形（低压）侧发生AB两相短路时：第80页/共96页根据变压器的工作原理，即可求得星形（高压）侧电流的关系为:YYACII2YYBAII 当Y , d 11接线的降压变压器低压侧A-B两相短路时，在高压侧各相的电流具有 和 的关系； YcYAIIYAYBII2而当Y , d 11接线的升压变压器高压（星型）侧BC两相短路时，在低压（三角）侧各相的电流为 和 。cAIIABII2CYAYIIBYI0YAI /a

45、BIn第81页/共96页 当过电流保护接于降压变压器的高压侧以作为低压侧线路故障的后备保护时，如果保护采用三相星形接线，则接于B相上的继电器由于流有较其它两相大一倍的电流，因此灵敏系数增大一倍，这是十分有利的。 如果保护采用的是两相星形接线，则由于B相上没有装设继电器，因此灵敏系数只能由A相和C相的电流决定，在同样的情况下，其数值要比采用三相星形接线时降低一半。 第82页/共96页ABC12D101230303 . 6minxtX4 . 9maxxtXT1T2例：如图所示，35kV单侧电源辐射网，确定线路AB的保护方案，变电所B，C中变压器连接组别为Y，d11,且在变压器上装设差动保护，线路A

46、B的最大传输功率为Pmax=9MW, cos =0.9,KSS=1.3。网络中阻抗为归算至37kV电压级有名值。线路AB的过流保护要保护到变压器T1低压侧短路。第83页/共96页解：暂选三段式电流保护作为AB线路的保护方案（1）电流速断保护B母线短路最大三相短路电流：(kA)31. 1103 . 63/37ZEIABxt.mink.B.max(3)X1.638(kA)1.311.25IKIk.B.max(3)relset.A灵敏度校验：最小运行方式15%处两相短路灵敏度：set.AABxt.mink.min(2)I(kA)37. 2%15103 . 63/3723Z%15E23IX故灵敏度满足

47、要求第84页/共96页（2）限时电流速断保护1）按躲开变压器T1低压侧母线短路整定：(kA)461. 030103 . 63/37Ik.T1.max(3)0.6(kA)0.4611.3IKIk.T1.max(3)relset.A2）与相邻线路电流速断保护配合：(kA)755. 012103 . 63/37ZZBCABxt.mink.C.max)3(XEI1.085(kA)0.7551.251.15Iset.A选取较大值作为动作电流，则：1.085(kA)Iset.A3）灵敏度校验：(kA)954. 0104 . 93/3723ZE23IABxt.maxk.B.min(2)X第85页/共96页

48、5 . 188. 0085. 1954. 0min2AsetBksenIIK不满足要求改用与T1低压侧母线短路配合，则0.6(kA)Iset.A 5 . 159. 16 . 0954. 0min2AsetBksenIIK动作时间取1s,即：stttT111（3）定限时过电流保护cos9 . 03Pmax.L.maxLeIU)(1749 . 0379 . 03109I3L.maxA)(31917485. 03 . 12 . 1max.AIKKKILressrelAset第86页/共96页灵敏度校验：1）作为本线路近后备保护：2）作为相邻线路远后备保护：3）作为相邻元件变压器远后备保护：(kA)5

49、89. 012104 . 93/3723ZZ23BCABxt.maxk.C.min)2(XEI(kA)432. 030104 . 93/3723ZZ23T1ABxt.maxk.T1.min)2(XEI 5 . 199. 2319. 0954. 0.min2.AsetBkjsenIIK灵敏度满足要求 2 . 199. 2319. 0589. 0.min2.AsetCkysenIIK灵敏度满足要求 2 . 135. 1319. 0432. 0.min12.AsetTkysenIIK灵敏度满足要求第87页/共96页 2-1 瞬时电流速断的保护范围随_和_而变。2-2 瞬时电流速断保护的保护范围在被保

50、护线路_端，在_运行方式下，保护范围最小。2-3 本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超过相邻下线路的_保护的保护范围， 故只需带_延时即保证选择性。2-4 线路装设过电流保护一般是为了作本线路的_及作相邻下一条线路的_。第88页/共96页2-5 为使过电流保护在正常运行时不动作，其动作电流应大于_，为使过电流保护在外部故障切除后能可靠返回，其返回电流应大于_。2-6 为保证选择性，过电流保护的动作时限应按_原则整定，越靠近电源处的保护，动作时限越_。2-7 在段式电流保护中，电流段又称为_保护，电流段又称为_保护，电流三段又称为_保护，并且由电流段和电流段的联合工作构成本线路的_。第89页