任务2三段式电流保护.ppt

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1、任务 三段式电流保护 学习要点n掌握无时限电流过电流保护的工作原理、整定原则、接线图、特点 n限时电流过电流保护的工作原理、整定原则、接线图、特点 n定时限过电流保护的工作原理、整定原则、接线图、特点 n阶段式电流保护几个基本概念几个基本概念系统最大运行方式系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。短路电流为最大的运行方式。系统最小运行方式：系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短就是被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路时，系统等

2、值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。路电流为最小的运行方式。最最大大短短路路电电流流：在在最最大大运运行行方方式式下下三三相相短短路路时时，通通过过保护装置的短路电流为最大。保护装置的短路电流为最大。最最小小短短路路电电流流：在在最最小小运运行行方方式式下下两两相相短短路路时时，通通过过保护装置的短路电流为最小。保护装置的短路电流为最小。保保护护装装置置的的起起动动值值：对对应应于于电电流流升升高高而而动动作作的的电电流流保保护护，使使保保护护装装置置起起动动的的最最小小电电流流值值称称为为保保护护装装置置的的起动电流，记作起动电流，记作IOP。保保护护装装置置整整定定：就就

3、是是根根据据对对继继电电保保护护的的基基本本要要求求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。n线路相间短路的电流保护有以下几种：无时限电流速断保护 定时限过电流 保护阶段式电流保护电流电压连锁保护反时限过电流保护三段式电流保护n无时限电流速断保护n限时电流速断保护 三段式电流保护n定时限过电流保护由于各保护的整定方法不一样，因此动作值、动作时限、范围、灵敏度均不一样知识一知识一无时限电流速 断保护(电流I段 保护)一、无时限电流速断保护n无时限电流速断保护：又称为电流I段保护，指仅反映电流的增大而瞬时动作的电流保护。n1、无时限电流速断保护

4、依靠动作电流来保证其选择性，n1）即被保护线路外部短路时流过该保护的电流总小于其动作电流，不能动作；2）而只有在内部短路时流过保护的电流才有可能大于其动作电流，使保护动作。3）故无时限电流速断保护不必外加延时元件即可保证保护的选择性。n2、无时限电流速断保护的灵敏度是通过保护范围的大小来衡量的，即它所保护的线路长度的百分数来表示。保护在不同运行方式下和不同短路类型时，保护的灵敏度即保护范围各不相同。应采用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度，一般要求保护范围不小于线路全长的15%。n当系统运行方式变化很大，或者保护线路的长度很短时，无时限电流速断保护的灵敏度就会不满足要求甚至没有保护范

5、围，此保护不宜使用，此时可采用无时限电流电压联锁速断保护。电流电压联锁速断保护是采用电流、电压元件相互闭锁实现的保护，只要有一个元件不动作，保护即被闭锁。3.工作原理工作原理发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：结结论论：流流过过保保护护安安装装地地点点的的短短路路电电流流值值随随短短路路点点的的位位置置变化，变化，且与系统的运行方式和短路类型有关。且与系统的运行方式和短路类型有关。n动作电流的整定动作电流的整定要求：无时限，为满足选择性保护范围不能超出本线路，（即被保护线路末端故障时保护不能动作，否则下一线路首端故障，保护会动作，失去选择性）。整

6、定原则整定原则：动作电流按躲过本线路末端最大短路电流整动作电流按躲过本线路末端最大短路电流整定即定即 I Iop1op1I Ik1maxk1max 保护不动保护不动即 I Iop1op1=K=KrelrelIIk1maxk1max Krel可靠系数，取 Ik1max在最大运行方式下，本线路末端三相短路，流过本保护的短路电流值。写出保护2的动作电流计算公式。4.整定计算整定计算动作电流动作电流为为保保证证选选择择性性，保保护护装装置置的的起起动动电电流流应应按按躲躲开开下下一一条条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即结结论论:电电流

7、流速速断断保保护护只只能能保保护护本本条条线线路路的的一一部部分分，而而不不能能保护全线路，其最大和最小保护范围保护全线路，其最大和最小保护范围lmax和和lmin。10(一）无时限电流速断保护无时限电流速断保护灵敏性灵敏性n短路电流计算短路电流计算 Ik=Es/（ZSmin+Z1Lmax）Ik与运行方式、短路类型、短路地点有关。n保护范围：与短路类型、运行方式有关保护范围：与短路类型、运行方式有关 最大运行方式下，保护范围最大；最小运行方式下，保护范围最小。n灵敏性灵敏性：用保护范围占线路全长的百分数表示。要求无时限电流速断保护的最大保护范围不小于线路全长的50%，最小保护范围不小于线路全长

8、的15%-20%。动作时限动作时限 无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保护固有动作时间，由于动作时间较小可认为护固有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。4.电流速断保护的接线图电流速断保护的接线图 单相原理接线图单相原理接线图 原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气联接。联接。信号 +KM触点KS线圈QF1 YT-(一）无时限电流速断保护无时限电流速断保护动作分析动作分析1、正常运行，QF合闸状态，电流为IL较小，IKIopK KA不动，KM、KS均不动，即保护不动2、线路故障，电流为Ik，当I

9、KIopK，KA动作，KA触点闭合起动 KMKM动作KM触点闭合接通跳闸回路（+KM触点KS线圈QF1 YT-），QF跳闸，同时KS发信号。3、故障切除后，KA反回，KM反回，保护反回。KM的作用？保护是否动作，关键是KA是否动作，即看短路电流的大小是否满足动作条件IKIopK 线路中管型避雷器放电时间为线路中管型避雷器放电时间为0.040.06S，在避，在避雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速断保护装雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速断保护装置中加装一个保护置中加装一个保护出口中间继电器出口中间继电器。一方面扩大接点。一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型避雷器的放电时间，的容量

10、和数量，另一方面躲过管型避雷器的放电时间，防止误动作。防止误动作。电流速断保护装置为什么要加电流速断保护装置为什么要加中间继电器？中间继电器？5.对电流速断保护的评价对电流速断保护的评价 优点：优点：简单可靠，动作迅速。简单可靠，动作迅速。缺点：缺点：（1）不能保护线路全长；）不能保护线路全长；（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。）运行方式变化较大时，可能无保护范围。（3）在线路较短时，可能无保护范围。）在线路较短时，可能无保护范围。展开图展开图 展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。分为交流回路和直流回路。分为交流回路和直流回路。特殊情

11、况特殊情况 电电流流速速断断可可以以保保护护线线路路全全长长。在在采采用用线线路路变变压压器器组组的的接接线线方方式式的的电电网网中中，把把线线路路和和变变压压器器可可以以看看成成是是一一个个元元件件。速速断断保保护护按按躲躲开开变变压压器器低低压压侧侧短短路路出出口口处处d1点点短短路路来来整整定定，可可以以保保护线路的全长。护线路的全长。知识二知识二 限时电流速断 保护(电流I I段保 护)二、限时电流速断保护二、限时电流速断保护(电流电流II段段)电流速断保护在许多情况下均能保证选择性，且接线电流速断保护在许多情况下均能保证选择性，且接线简单，动作迅速可靠。但是电流速断保护不能保护本线简

12、单，动作迅速可靠。但是电流速断保护不能保护本线路的全长，怎么办？路的全长，怎么办？解决办法：解决办法：增设一套新的保增设一套新的保护护限时电流速断保护。限时电流速断保护。限时电流速断保护：限时电流速断保护：按按与与相相邻邻线线路路电电流流速速断断保保护护相相配配合合且且以以较较短短时时限限获获得得选选择择性性的电流保护。的电流保护。n作用：与无时限电流速断保护配合作为被保护线路相间短路的主保护n原理：反映被保护元件电流升高而带有较小时间动作的保护n限时电流速断保护定义：以较小动作时限切除全线范围内故障的电流保护，也称为电流段1.工作原理工作原理 （1）限时电流）限时电流速断保护的保护范速断保护

13、的保护范围必须延伸到下一围必须延伸到下一条线路中去。条线路中去。（2）限限时时电电流流速速断断保保护护的的动动作作带带有有一定的时限。一定的时限。（3）为为了了保保证证速速动动性性，时时限限应应尽尽量量缩短。缩短。接线图（单相原理图）接线图（单相展开图）2.整定计算整定计算 （1）动作电流动作电流 动动作作电电流流按按躲躲开开下下一一条条线线路路无无时时限限电电流流速速断断保保护护的的动作电流进行整定：动作电流进行整定：(2)动作时限动作时限为为了了保保证证选选择择性性，限限时时电电流流速速断断保保护护比比下下一一条条线线路路无无时时限限电电流流速速断断保保护护的的动动作作时时限限高高出出一一

14、个个时时间间阶阶段段t，即即动作电流与动作时间整定原则n与相邻线路无时限电流速断保护（或主保护）配合n公式：0(3)灵敏度校验灵敏度校验 Ksen1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。（a）可能存在非金属性短路，使短路电流）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；较小；（b）实际的短路电流小于计算值；）实际的短路电流小于计算值；（c）电电流流互互感感器器有有负负误误差差，使使短短路路时时流流入入保保护护起起动动元元件件中的电流变小；中的电流变小；（d）继电器的实际起动值可能有正误差，使）继电器的实际起动值可能有正误差，使IOP.r变大；变大；(

15、e)考虑一定裕度。考虑一定裕度。灵敏度校验n基本出发点：选择在要求的保护区内短路最不利于保护动作的情况，来校验保护是否能够动作。n运行方式：最小n短路类型：两相n短路点：本线路末端n要求：限时电流速断保护评价n可靠性高，满足选择性，动作时限比电流段大；n保护范围能保护本线路全长，比电流段范围长，即灵敏性比电流段高；n保护范围仍然随运行方式而变。思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？（1 1）与下一条线路的限时电流速断相配合）与下一条线路的限时电流速断相配合(2)动动作作时时限限比比下下一一条条线线路路时时限限电电流流速速断断保保护护的的动动作作时限高出一个时间

16、阶段时限高出一个时间阶段t，即，即 作 业n无时限电流速断保护动作电流的整定原则是什么？写出整定计算公式。nP58 三 大题 1小题 二大题 3小题 知识三知识三 定时限电流速 断保护(电流电流III段段)三、定时限过电流保护（电流三、定时限过电流保护（电流III段）段）定时限过电流保护定时限过电流保护定定义义：其其动动作作电电流流按按躲躲过过被被保保护护线线路路的的最最大大负负荷荷电电流流整整定定，其其动动作作时时间间一一般般按按阶阶梯梯原原则则进进行行整整定定以以实实现现过过电电流流保保护护的的动动作作选选择择性性，并并且且其其动动作时间与短路电流的大小无关。作时间与短路电流的大小无关。思

17、思考考问问题题：无无时时限限电电流流速速断断保保护护只只能能保保护护本本线线路路一一部部分分，限限时时电电流流速速断断能能保保护护本本线线路路全全长长，但但不不能能做做为为相相邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？n定时限过电流保护的作用是做本线路主保护的近后备，并做相邻下一线路或元件的远后备，因此它的保护范围要求超过相邻线路或元件的末端。由于定时限过电流保护的动作值只考虑在最大负荷电流情况下保护不动作和保护能可靠返回的情况，而无时限电流速断保护和带时限电流速断保护的动作电流则必须躲过某一个短路电流，因此，电流保护第段的动作电流通常比电流保

18、护第段和第段的动作电流小得多，其灵敏度比电流保护第、段更高。n当网络中某处发生短路时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第段的电测量元件均可能动作。为了保证选择性，各线路第段电流保护均需增加延时元件，且各线路第段保护的延时必须互相配合。n两相邻线路电流保护第段动作时间之间相差一个时间阶段的整定方式称为按阶梯原则整定。n当定时限过电流保护灵敏度不满足要求时，可采用低电压启动的过电流保护。所谓低电压启动的过电流保护是指在定时限过电流保护中同时采用电流测量元件和低于动作电压动作的低电压测量元件来判断线路是否发生短路故障的保护。1.工作原理工作原理反应电流增大而动作反应电流增大而动作,它要求能保护

19、本条线路的全它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，长和下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。在最大负荷时，保护不应该动作。2.整定计算整定计算（1）动作电流）动作电流按按躲躲开开被被保保护护线线路路的的最最大大负负荷荷电电流流，且且在在自自起起动动电电流流下继电器能可靠返回进行整定：下继电器能可靠返回进行整定：（）灵敏度校验（）灵敏度校验近后备近后备远后备远后备（3）时间整定时间整定 为为保保证证保保护护动动作作的的选选择择性

20、性，过过电电流流保保护护动动作作延延时时是是按按阶阶梯梯原原则则整整定定的的，即即本本线线路路的的过过电电流流保保护护动动作作延延时时应应比比下下一条线路的电流一条线路的电流段的动作时间长一个时限阶段段的动作时间长一个时限阶段t:3.3.接线图接线图 电电流流段段保保护护的的原原理理接接线线、展展开开图图与与电电流流段段保保护相同。护相同。4.对定时限过电流保护的评价对定时限过电流保护的评价 优点：优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能作本线路的近后备（有时作能保证有选择性的动作。不仅能作本线路的近后备（有时作为主

21、保护），而且能作为下一条线路的远后备。在放射型电为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保千伏及以下网络中作为主保护。护。缺缺点点：动动作作时时间间长长，而而且且越越靠靠近近电电源源端端其其动动作作时时限限越越大，对靠电源端的故障不能快速切除。大，对靠电源端的故障不能快速切除。知识四知识四 三段式电流保护一、阶段式电流保护的应用 组成：无时限电流速段保护 限时电流速段保护 定时限过电流保护 应用：无时限速段加过电流 限时速段加过电流 三者同时应用一、阶段式电流保护的应用一、阶段式电流保护的应用n电网末端的保护

22、4：装设瞬时动作的过电流保护；n保护3：装设过电流保护（t=0。5s），若要求瞬时动作，再加装电流段；n保护2：可装设两段保护（+），或装三段保护（+）n保护1：装三段保护（+）二、三段式电流保护的原理接线二、三段式电流保护的原理接线-接线图接线图二、三段式电流保护的原理接线二、三段式电流保护的原理接线-组成组成n接线方式：两相不完全星形接线n段：1KA、2KA、3KM、4KS、XB；n段：5KA、6KA、7KT、8KS、XB；n段：9KA、10KA、11KA、12KT、13KS、XB。nXB作用：投入或退出保护二、三段式电流保护的原理接线二、三段式电流保护的原理接线-原理原理n被保护线路首端

23、发生AB相间短路时，如何动作？n被保护线路末端发生BC相间短路时，如何动作？二、阶段式电流保护的特点二、阶段式电流保护的特点n优点：简单、可靠，满足快速切除故障要求。n缺点：保护范围受电网的接线和运行方式变化的影响，难以满足灵敏度和保护范围的要求。n应用：35kV及以下的电网中。三、展开图（补充）三、展开图（补充）n二次接线图分为：原理接线图、展开图、安装图。n原理接线图：元件以整体形式出现，用以表示动作原理。但接线复杂时，难以绘制，接线内部端子无法表示，不便于查线和调试。展开图展开图n作用：表明动作原理，便于查线、调试，在生产中应用广泛。n定义：以电气回路为基础，将继电器和元件用展开的形式表

24、示的接线图。n绘制、阅读原则：1、回路顺序：先交流回路，后直流、信号回路展开图展开图 2、各回路排列顺序：交流回路：a、b、c相序；直流回路：动作顺序自上而下排列。3、每一行：按实际情况绘制。同一个元件的不同部分属于哪个回路，就画到哪个回路，但同一元件标相同符号。四、电流三段保护小结四、电流三段保护小结 电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本条线路和保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下

25、一段相邻线路的后备保护。下一段相邻线路的后备保护。1.三段式电流保护：三段式电流保护：由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护。流保护相配合构成的一整套保护。思考：思考：是不是所有的线路都要装设三段式电流保护？是不是所有的线路都要装设三段式电流保护？什么情况下过电流保护作为主保护？什么情况下过电流保护作为主保护？什么情况下可采用两段组成一套保护？什么情况下可采用两段组成一套保护？总 结电流电流电流动作电流Iop1=KrelIk1max（最大）（最大）Iop1=KrelIop2（中间）（中间）Iop=（Krel Kast

26、/Kr）ILmax（最小）（最小）动作时限 0（最快）（最快）t1=t2+t（中间）（中间）t1=t2+t（最长）（最长）保护范围本线路首端部分本线路全长并延伸至相邻下一线路本线路全长及相邻线路全长并延伸至下下线路灵敏度最低中间最高知识五知识五 相间短路电流保护相间短路电流保护 的接线方式的接线方式n电流保护接线方式电流继电器与电流互感器之间的连接方式。n常用接线方式有：1、三相完全星形接线方式 2、两相不完全星形接线方式 3、两互感器三继电器接线方式一、三相完全星形接线方式一、三相完全星形接线方式接线图接线图一、三相完全星形接线方式一、三相完全星形接线方式n特点特点(1)正常运行及相间短路时

27、，中性线电流 n=A+B+C=0；(2)反应各种类型的短路故障（相间、接地）；(3)接线系数Kcon=IK/I2=1二、两相不完全星形接线方式二、两相不完全星形接线方式接线图接线图二、两相不完全星形接线方式二、两相不完全星形接线方式n特点：（1）中性线电流n=A+C；正常及相间短路时，n=-B；（2）能反应各种相间短路，但不能完全接地短路；（3）接线系数Kcon=IK/I2=1三、不同故障情况下的性能分三、不同故障情况下的性能分析析1、大电流接地系统和小电流接地系统相间短路时，两种接线都能反应，但动作的继电器数目不同：三相完全星形接线动作的继电器数目多，可靠性高，但接线复杂；2、小电流接地系统

28、允许单相接地运行1-2h，不同线路两点接地时，只要求切除一条线路即可。n三相完全星形接线100%100%切除两条线路，停电范围大；n两相不完全星形接线2/32/3机会切除一条线路，停电范围小，可靠性高；三、不同故障情况下的性能分三、不同故障情况下的性能分析析3、Y，d11接线变压器后的两相短路（ab两相短路）三相电流关系为：A=C；B=-2 A=-2 C B相电流大，因此B相的灵敏度高三、不同故障情况下的性能分三、不同故障情况下的性能分析析（1）两相不完全星形对B相不能反应，其灵敏度只能由A或C相决定；（2）三相完全星形接线每相都反应，其灵敏度可由B相决定。（3）在Y，d11接线变压器后的两相

29、短路时，三相完全星形接线的灵敏度比两相不完全星形的灵敏度高一倍。四、两互感器三继电器接线方四、两互感器三继电器接线方式式1、为了提高两相不完全星形在Y，d11接线变压器后两相短路的灵敏度，可采用两互感器三继电器接线2、两互感器三继电器接线：在两相不完全星形的中性线上加接一个继电器3KA而构成，3KA通过的电流为B相电流，因此该两互感器三继电器接线的灵敏度可由B相决定，因此灵敏度与三相完全星形接线一样。四、两互感器三继电器接线四、两互感器三继电器接线五、三种接线的应用五、三种接线的应用n三相完全星形接线用于发电机、变压器等贵重电气设备中，以提高可靠性和灵敏性；n两相不完全星形接线用于小电流接地系统；n两互感器三继电器接线用于Y，d11变压器接线，以提高灵敏度。