电力系统继电保护——单侧电源相间短路的电流保护.pptx

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1、2.电网的电流保护和方向性电流保护第1页/共77页2.电网的电流保护和方向性电流保护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 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护2.4 中性点非直接接地电网中单相接地短路的零序电压、电流及方向保护第2页/共77页什么是电流保护电流保护主要是反应故障时电流量的不正常状态（增大）而动作的 针对相间故障 2.1 单侧电源网络相间短路电流保护2.2 电网相间短路的方向性电流保护针对接地故障2.3 中性点直接接地电网接地短路的电流保护2.4 中性点非直接接地电网单相接地的电流保护第3页/共77页2.1 单侧电源网络相间

2、短路的电流保护电流继电器电流速断保护限时电流速断保护定时限过电流保护阶段式电流保护电流保护的接线方式三段式电流保护的接线图第4页/共77页电流继电器第5页/共77页电流继电器的工作原理继电器动作条件：使继电器返回的最大电流值，称为返回电流返回电流使继电器刚刚能够动作的最小电流值，称为继电器的启动电流第6页/共77页继电特性和返回系数继电特性要点：1)永远处于动作或返回状态，无中间状态2)动作电流不等于返回电流，防止触点抖动返回系数：第7页/共77页电流速断保护（电流段保护）电流速断保护的定义仅仅反映于电流的增大而动作的保护。第8页/共77页单侧电源网络的特点电流的流向固定，由电源流向负荷在35

3、kV以下的配网当中非常普遍，特别是10kV网络，基本上是辐射状供电的随着对供电可靠性要求的提高，网络单侧电源供电的方式将越来越少 在负荷转移时，可能存在短时的双电源或多电源供电一般还存在分支第9页/共77页短路电流特征分析第10页/共77页补充概念最大运行方式最小运行方式区内故障区外故障保护范围内保护范围外第11页/共77页大方式和小方式当负荷较大时，由三个电源一起供电，则属于大方式 大方式和小方式是相对而言的 当发生短路时，大方式下短路电流大，而小方式下短路电流小 第12页/共77页电流速断保护的目的和原理目的：反应本线路的相间短路故障目的：反应本线路的相间短路故障考虑各种误差的影响，仅靠短

4、路电流幅值无法分辨k1和k2两处短路以保护2为例，当本线路末端k1点短路时，希望速断保护2能够瞬时动作切除故障，而当相邻线路B-C的始端k2点短路时，按照选择性要求，速断保护2就不应该动作，因为该处的故障应由速断保护1动作切除。然而，保护2是无法从短路电流的数值区分d1点和d2点短路的。第13页/共77页整定原则保证选择性为短路电流 为继电保护的整定值 是指本线路末端发生短路时可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下发生三相短路时的短路电流 为可靠系数，一般取1.21.3 动作判据：又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定第14页/共77页引入可靠

5、系数确保不误动实际短路电流大于理论计算值对瞬时动作保护还应考虑非周期分量使总电流增大的影响电流继电器的实际起动电流可能小于整定值考虑最不利的情况，留有必要的裕度第15页/共77页整定原则保护的二次侧整定值为继电保护的一次侧整定值 保护安装处电流互感器的变比为电流保护的接线系数，与电流保护的接线方式有关计算出保护的一次动作电流后，还需要求出继电器的二次动作电流第16页/共77页仪用互感器的讨论-作用实现一次与二次系统的电的隔离，不影响一次系统的正常工作；将变电所或者电厂的高电压和大电流按比例降低；便于改变保护的整定值；实现信号的综合-变成相应的电压量以进行比较。第17页/共77页电流互感器-等值

6、电路 主要作用是将一次系统高电压电路上的大电流，准确地变换为二次低电压电路上的小电流（额定值为5A或1A）；同时，它还具有高、低电压电路的隔离作用，以保障二次设备和工作人员的安全。第18页/共77页电流互感器-向量图电流互感器的两个基本误差：一是变比误差另一个是角度误差第19页/共77页电流互感器-误差分析（幅值）（1）变比误差 定义 10%由于误差 一般很小，所以变比误差可近似写成当 ，即二次侧为纯阻性负荷时，变比误差最小；当 ，即二次侧为纯感性负荷时，变比误差最大。第20页/共77页电流互感器-10%的误差曲线第21页/共77页电流互感器-误差分析（角度）（2）角度误差 由于角度误差 很小

7、，所以可近似表示为当 ，即二次侧为纯阻性负荷时，变比误差最大；当 ，即二次侧为纯感性负荷时，变比误差最小。一般来说，角度误差小于第22页/共77页电压互感器 将电力系统的高压电在二次侧准确地变换为继电保护及仪表所允许电压，使继电器和仪表既能在低电压情况下工作，又能准确地反应电力系统中高电压设备的运行情况；同时它还具有高、低电压电路的隔离作用，以保障二次设备和工作人员的安全。幅值误差和角度误差都非常小，一般来说，幅值误差小于1%第23页/共77页 电流速断保护的保护范围（灵敏性）第24页/共77页保护范围的校验电流速断保护的目的是反应本线路的相间短路故障，因此应按照如下标准校验灵敏度：在系统最小

8、运行方式下发生相间短路时，电流速断保护的保护范围应不小于1520%第25页/共77页讨论保护范围受哪些因素影响系统的运行方式故障类型三相短路和两相相间短路最大运行方式下的保护范围的求取最小运行方式下的保护范围的求取第26页/共77页电流速断保护（I段）的动作时限一般情况下，可以认为0S，实际上的动作时间为0.02-0.06S第27页/共77页单相原理接线图采用闭锁的原因：某些特殊情况下继电保护需要闭锁跳闸回路，设置闭锁环节。以前是采用中间继电器：1)增大继电器触点容量，以驱动跳闸2)增大保护装置固有动作时间(0.060.08s)，防止避雷器放电(0.040.06s)时误动第28页/共77页保护

9、评价优点：简单可靠，动作迅速 缺点：不能保护线路的全长，保护范围直接受系统运行方式变化的影响。特例：当系统运行方式变化很大或者被保护线路的长度很短时，可能没有保护范围当应用于线路-变压器组时，可按躲开变压器低压侧线路出口处短路来整定，其保护范围可保护线路全长第29页/共77页 运行方式变化对保护范围的影响 第30页/共77页 线路长短不同时，对保护范围的影响 第31页/共77页 用于线路-变压器组的电流速断保护第32页/共77页限时电流速断保护（电流段保护）限时电流速断保护-既反映于电流的增大，同时又限定动作时间的保护，可以保护线路的全长的保护。第33页/共77页 限时电流速断保护的目的和原理

10、目的：反应本线路速断保护范围以外的相间故障第34页/共77页动作电流的整定为限时电流速断保护的可靠性系数，一般为1.11.2 第35页/共77页动作时限的整定通常取0.5s，保证保护的选择性，保证保护以可靠返回第36页/共77页动作时限的配合关系电流段和段保护联合工作，能够保证全线路范围内的相间故障都能够在段时限内切除，构成该线路的主保护第37页/共77页灵敏性校验对于过量保护，灵敏性的定量计算方法：灵敏性：按最小方式下，线路末端两相短路时的短路电流进行校验第38页/共77页灵敏度不满足时灵敏度不满足要求时，在发生内部故障时保护可能不动作第39页/共77页灵敏度不满足时整定值调整需要进一步延伸

11、限时电流速断保护的保护范围，按照下一线路的限时电流速断保护来整定第40页/共77页灵敏性不满足时时限调整当按照下一线路的限时电流速断保护来整定时，需要进一步增加延时，以同时满足选择性的要求，即：第41页/共77页单相原理接线图第42页/共77页保护评价限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长与段保护配合，可在较短时间内切除全线路范围内任何点相间故障可作为线路的主保护优点：可保护本线路全长；可作为段的近后备缺点：速动性差（有延时）第43页/共77页定时限过电流保护（电流段保护）定义：按照躲开最大负荷电流的一种电流保护，可以保护本线路和相邻线路的全长，同时又具有确定的动作时限的保护。第44页/共7

12、7页定时限过电流保护的目的和原理目的：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第45页/共77页动作电流的整定 为可靠性系数，一般为1.151.25 为电动机的自启动系数，跟电动机的数目有关，一般取1.5按照躲开最大负荷电流来整定外部故障切除后电动机自起动时，应可靠返回为最大负荷电流 第46页/共77页动作时限的整定按阶梯原则来整定按阶梯原则来整定第47页/共77页动作时限的整定保护4既要与相邻线路上的保护3配合，也要和相邻元件（电动机、变压器）的保护配合第48页/共77页灵敏性校验近后备(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第4

13、9页/共77页灵敏性校验远后备(2)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第50页/共77页保护评价段保护的动作电流比段、段的小得多，因此灵敏性更高保护范围是本线路和相邻下一线路的全长可作为本线路的近后备和相邻元件的远后备故障越靠近电源端时，短路电流越大，但是过电流保护的动作时限反而越长段保护处于电网终端附近时，其动作时限并不长，可作为主保护兼后备保护第51页/共77页阶段式电流保护的总结及评价第52页/共77页阶段式电流保护“四性”的讨论电流段：按躲开本线路末端的最大短路电流来整定；不能保护线路全长电流段：按躲开下一级相邻元件速断保护的动作电流来整定；不能作为相邻

14、元件的后备电流段：按躲开最大负荷电流来整定；动作时限较长阶段式电流保护：为保证选择性和速动性，将电流段、段和段联合起来工作第53页/共77页 阶段式电流保护的配合-定值的配合第54页/共77页 阶段式电流保护的配合-动作时限的配合第55页/共77页阶段式电流保护的单相原理图第56页/共77页优点和缺点优点：简单、可靠，广泛应用于35kV及以下较低电压的网络中缺点：直接受电网接线和运行方式变化的影响整定值必须按系统最大运行方式选择灵敏性必须用系统最小运行方式来校验第57页/共77页电流保护的接线方式电流保护接线方式的定义：电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式第58页/共77页三相星型接线

15、方式继电器上的起动电流：第59页/共77页两相星型接线方式第60页/共77页两相三接线方式测量B相电流，提高灵敏度第61页/共77页 两种接线方式的性能分析(1)对各种相间短路相同之处：均能正确反应不同之处：动作的继电器个数不同对单相接地短路需要区分中性点直接接地系统（单相接地立即跳闸）和非直接接地系统（单相接地允许继续短时运行）第62页/共77页两种接线方式的性能分析(2)中性点直接接地系统的单相接地短路三相星型接线可反应各种单相接地故障两相星型接线不能反映B相接地故障第63页/共77页两种接线方式的性能分析(3)非直接接地系统串联线路的异地两点接地短路采用三相星型接线时，100%有选择地切

16、除B-C采用两相星型接线时，有2/3的机会有选择地切除B-C第64页/共77页第65页/共77页两种接线方式的性能分析(4)非直接接地系统的放射线路两点接地短路采用三相星型接线时，若t1=t2，将同时切除两条线路采用两相星型接线时，有2/3的机会仅切除一条线路第66页/共77页第67页/共77页在Y,d11接线变压器后两相短路时(1)第68页/共77页在Y,d11接线变压器后两相短路时(2)过电流保护接在降压变压器的高压侧，以作为低压侧线路故障的后备保护采用三相星型接线时，由于B相继电器能够测量到比其他两相大一倍的电流，因而灵敏性高采用两相星型接线时，由于B相没有装设继电器，因而灵敏性只能由其

17、他两相的电流决定，在同样情况下，比采用三相星型接线时降低一半第69页/共77页两相三接线方式测量B相电流，提高灵敏度第70页/共77页两种接线方式的应用三相星型接线能提高保护动作的可靠性和灵敏性，广泛应用于发电机、变压器等贵重设备两相星型接线简单经济，广泛应用于中性点直接接地和非直接接地系统中，作为相间短路电流保护的接线方式当电网中采用两相星型接线时，所有线路都应该配置在相同的两相上，否则可能造成保护拒动第71页/共77页两点接地时造成保护拒动第72页/共77页三段式电流保护的接线图第73页/共77页原理图第74页/共77页第75页/共77页内容提要和要求电流保护的概念和分类单侧电源网络相间短路的电流保护电流速断保护，也称为电流I段限时速断保护，也称为电流II段定时限过电流保护，也称为电流III段三段式电流保护要求：掌握三段式电流保护的原理和整定方法第76页/共77页感谢您的观看！第77页/共77页