第二章电网的电流保护和方向性电流保护.pptx

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1、2.1 2.1 单侧电源电网相间短路的电流保护单侧电源电网相间短路的电流保护 继电器继电器 继电器是实现继电保护的基本元件，一套复杂的继电保护装置是由各种继电器组成的。若以P P代表继电器动作的逻辑状态，通常 继电器动作：P=1 P=1 （逻辑“1”1”）继电器返回：P=0 P=0 （逻辑“0”0”）第1页/共106页第2页/共106页第3页/共106页第4页/共106页DLDL型电流继电器结构图型电流继电器结构图第5页/共106页第6页/共106页返回电流动作电流Kre=0.8-0.9第7页/共106页目前，我国电力系统主要的电压等级：目前，我国电力系统主要的电压等级：1000kV,750k

2、V,500kV,1000kV,750kV,500kV,330kV,220kV,110kV,330kV,220kV,110kV,66kV66kV,35kV,10kV,35kV,10kV,6kV6kV,380/220V,380/220V。单侧电单侧电源网络相源网络相间短路时的电流特征间短路时的电流特征第8页/共106页大大第9页/共106页两种运行方式下的短路电流分布两种运行方式下的短路电流分布第10页/共106页继电保护整定计算的三步曲：1 1动作值的整定动作值的整定2 2动作时限的整定动作时限的整定3 3灵敏度校验灵敏度校验第11页/共106页 电流速断保护(I段)反应于电流增大而瞬时动作的电

3、流保护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，也称为电流称为电流速断保护，也称为电流I I段段ABC可靠系数第12页/共106页ABC第13页/共106页2.最小保护范围校验最小保护范围校验对保护A A要求:(1)(1)图解法图解法直接利用最大/最小短路电流曲线进行校验（见上图）(2)(2)解法析解法析令解得第14页/共106页动作时间动作时间保护本身没有设定人为的延时，即保护本身没有设定人为的延时，即t t1 1=0s=0s电流继电器延时一般小于电流继电器延时一般小于10ms10ms；保护出口中间；保护出口中间继电器延时继电器延时60-80ms60-80ms，中间继电器的延时中间

4、继电器的延时,一方面延时动作可以躲过线一方面延时动作可以躲过线路中避雷器的放电时间路中避雷器的放电时间40-60ms40-60ms，另一方面扩大，另一方面扩大触点容量和数量。可见，速断保护并不是瞬间触点容量和数量。可见，速断保护并不是瞬间完成的，也有一定的延时。完成的，也有一定的延时。第15页/共106页第16页/共106页4.4.电流速断保护的特点电流速断保护的特点 简单可靠，动作迅速，因而获得广泛应用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:系统运行方式变化很大时，速断保护可能没有保护范围被保护线路的长度很短时，速断保护可能没有保护范围当采用线路变压器组时也有可能保护线路全

5、长（见例1）第17页/共106页第18页/共106页电流定时限速断保护电流定时限速断保护(II(II段段)切除本线路速断范围以外的故障，保护本线切除本线路速断范围以外的故障，保护本线路的全长路的全长作为速断的后备作为速断的后备 动作原理动作原理保护范围延伸到下一条线路保护范围延伸到下一条线路为保证选择性，必须使保护的动作带有一定为保证选择性，必须使保护的动作带有一定的时限的时限为了使动作时限尽量缩短，考虑使它的保护为了使动作时限尽量缩短，考虑使它的保护范围不超出下一条线路速断保护的范围范围不超出下一条线路速断保护的范围其动作时限比下一条线路的速断高出一个时其动作时限比下一条线路的速断高出一个时

6、间阶段间阶段 第19页/共106页set.1123第20页/共106页t通常取0.5S121t通常取0.5S12123第21页/共106页senset第22页/共106页,可与下一级线路的可与下一级线路的IIII段配合段配合配合配合第23页/共106页4.4.限时电流速断保护的构成限时电流速断保护的构成第24页/共106页第25页/共106页保护本线路及相邻下条线路的全长保护本线路及相邻下条线路的全长 本线路本线路I I、IIII段保护的近后备（装置故障）段保护的近后备（装置故障）相邻线路的保护的远后备（装置故障及开关失相邻线路的保护的远后备（装置故障及开关失灵）灵）工作原理工作原理起动电流大

7、于（躲开）最大负荷电流起动电流大于（躲开）最大负荷电流 起动电流大于（躲开）最大负荷自起动电起动电流大于（躲开）最大负荷自起动电流流,外部故障能可靠返回外部故障能可靠返回 保护定值不能保证选择性保护定值不能保证选择性为保证选择性，必须使保护的动作带有一为保证选择性，必须使保护的动作带有一定的时限定的时限与相邻线路动作时限配合：阶梯时限特性与相邻线路动作时限配合：阶梯时限特性第26页/共106页1.1.动作电流的动作电流的整定整定动作电流:躲过最大负荷电流 在外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。自启动系数第27页/共106页第28页/共106页第29页/共106页第30页/共106页第3

8、1页/共106页4.4.定时限过电流保护的构成定时限过电流保护的构成第32页/共106页第33页/共106页阶段式电流保护的配合及应用阶段式电流保护的配合及应用第34页/共106页第35页/共106页第36页/共106页电流保护的接线方式电流保护的接线方式接线方式：电流互感器二次侧和继电器之间的联接方式第37页/共106页第38页/共106页第39页/共106页第40页/共106页第41页/共106页ABC第42页/共106页第43页/共106页第44页/共106页第45页/共106页第46页/共106页第47页/共106页第48页/共106页6.6.三段式电流保护的接线图举例三段式电流保护的

9、接线图举例三段式电流保护的原理接线图三段式电流保护的原理接线图第49页/共106页三段式电流保护的展开图三段式电流保护的展开图第50页/共106页2.2 2.2 双双侧电源电网相间短路的方向性电流保侧电源电网相间短路的方向性电流保护护 双侧电源网络相间短路的功率方向双侧电源网络相间短路的功率方向 1.问题的提出问题的提出第51页/共106页第52页/共106页两种情况矛盾！第53页/共106页2.2.解决办法分析解决办法分析第54页/共106页3 3 采取的措施采取的措施第55页/共106页方向性电流保护的基本原理方向性电流保护的基本原理分解为二个单电源网络分解为二个单电源网络第56页/共10

10、6页方向性电流保护的单相原理接线图方向性电流保护的单相原理接线图第57页/共106页功率方向判断元件功率方向判断元件1.1.功率方向元件的工作原理和要求功率方向元件的工作原理和要求第58页/共106页对功率方向元件的基本要求：对功率方向元件的基本要求：1 1）有明确的方向性）有明确的方向性2 2）有足够的灵敏度）有足够的灵敏度第59页/共106页怎么才能让正向故障时方向元件获得最大灵敏性呢？怎么才能让正向故障时方向元件获得最大灵敏性呢？采用移相，使采用移相，使考虑相应动作范围，则有考虑相应动作范围，则有根据根据2.2.功率方向元件的动作特性功率方向元件的动作特性灵敏度角灵敏度角第60页/共10

11、6页可在实际使用中，又有一个问题：按上式，故障发可在实际使用中，又有一个问题：按上式，故障发生在保护出口处时，因电压为生在保护出口处时，因电压为0 0，出现死区！，出现死区！解决思路：把故障相的电压改成另外两相的电压，如解决思路：把故障相的电压改成另外两相的电压，如A相相元件采用元件采用BC相电压。相电压。第61页/共106页此时的最大灵敏角变为此时的最大灵敏角变为(线路阻抗角为线路阻抗角为6060度）度）动作方程为表示动作方程为表示用功率形式表示用功率形式表示A A相功率形式表示相功率形式表示令称为功率方向元件的内角称为功率方向元件的内角第62页/共106页K第63页/共106页3.3.功率

12、方向判别元件的构成框图功率方向判别元件的构成框图第64页/共106页潜动潜动第65页/共106页相间短路功率方向判别元件的接线方式相间短路功率方向判别元件的接线方式第66页/共106页第67页/共106页1.接线方式接线方式2.极性问题极性问题功率方向继电器采用功率方向继电器采用9090度接线时度接线时,三相式方向三相式方向过电流保护的原理接线图过电流保护的原理接线图第68页/共106页1.1.正方向发生三相短路正方向发生三相短路三相对称三相对称,取取A A相分析相分析 9090度接线方式下正方向度接线方式下正方向发生三相短路时的相量图发生三相短路时的相量图为使继电器最灵敏为使继电器最灵敏当当

13、时，得时，得900a9090度接线方式的动作行为分析度接线方式的动作行为分析第69页/共106页2.2.正方向发生两相短路时正方向发生两相短路时以以B、C两相短路构成的两种极端情况为例两相短路构成的两种极端情况为例(1)短路点位于保护安装地点的附近短路点位于保护安装地点的附近第70页/共106页对于对于A A继电器继电器第71页/共106页对于对于B B相继电器相继电器第72页/共106页对于对于C C相继电器相继电器第73页/共106页(2)(2)短路点远离保护安装点短路点远离保护安装点对于对于B B相相继电器动作条件是继电器动作条件是第74页/共106页对于C相第75页/共106页第76页

14、/共106页第77页/共106页弥补措施：采用记忆回路第78页/共106页2.2.5 2.2.5 方向性电流保护的特点方向性电流保护的特点1.1.电流速断保护可以取消方向元件的情况电流速断保护可以取消方向元件的情况例如例如:这样整定的结果这样整定的结果,虽然保证了选择虽然保证了选择性性,但使位于小电但使位于小电源的保护源的保护2 2的保护的保护范围缩小范围缩小第79页/共106页 保护保护2 2装上方向元件后，只要躲过装上方向元件后，只要躲过K1K1短路电流即可，保护范围增加，保护短路电流即可，保护范围增加，保护1 1不需装方向元件不需装方向元件第80页/共106页2.2.限流速断保护整定时分

15、支电路的影响限流速断保护整定时分支电路的影响分支系数的概念（助增）分支系数的概念（助增）第81页/共106页分支系数的概念（外汲）分支系数的概念（外汲）第82页/共106页(1)1)助增电流的影响助增电流的影响第83页/共106页(2)(2)外汲电流的影响外汲电流的影响整定计算公式同助增电流整定计算公式同助增电流第84页/共106页 3.3.对方向性电流保护的评价对方向性电流保护的评价多电源网络中，必须采用方向性保护才有多电源网络中，必须采用方向性保护才有可能保证各保护的选择性可能保证各保护的选择性应用方向元件以后将使接线复杂，投资增应用方向元件以后将使接线复杂，投资增加，同时保护出口附近正方

16、向发生三相短加，同时保护出口附近正方向发生三相短路时，出现方向保护的路时，出现方向保护的“死区死区”只在必需时使用方向元件，如：只在必需时使用方向元件，如：(1)(1)电流速断保护定值不能保证选择性电流速断保护定值不能保证选择性 (2)(2)过电流保护动作时限不能保证选择性过电流保护动作时限不能保证选择性第85页/共106页2.3 2.3 中性点直接接地系统中接地短路的中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护零序电流及方向保护接地短路时零序电压、电流和功率的分布接地短路时零序电压、电流和功率的分布第86页/共106页第87页/共106页第88页/共106页第89页/共106页第90页/

17、共106页第91页/共106页零序电压、电流滤过器零序电压、电流滤过器第92页/共106页第93页/共106页第94页/共106页第95页/共106页电缆线的零测量第96页/共106页零序电流速断保护（零序电流速断保护（I I段）段）第97页/共106页第98页/共106页第99页/共106页零序电流带时限速断保护（零序电流带时限速断保护（IIII段）段）第100页/共106页第101页/共106页零序电流零序电流IIIIII段保护段保护第102页/共106页按照相邻元件末端接地短路时按照相邻元件末端接地短路时,流过本保护的最小零序电流流过本保护的最小零序电流第103页/共106页第104页/共106页第105页/共106页感谢您的观看！第106页/共106页