三段電流保護(hù)

1、,電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院School of Electrical Engineering & Automation,電力系統(tǒng)繼電保護(hù),主講人：劉雪莉,第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù),2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù),繼電器單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量值特征電流速斷保護(hù)(I段保護(hù))限時(shí)電流速斷保護(hù)(II段保護(hù))定時(shí)限過電流保護(hù)(III段保護(hù))階段式電流保護(hù)的配合及應(yīng)用反時(shí)限特性的電流保護(hù)電流保護(hù)的接線方式,,,電磁型

2、 電流繼電器 啟動(dòng)繼電器 感應(yīng)型 電壓繼電器 度量繼電器 整流型 功率方向繼電器 時(shí)間繼電器 數(shù)字型 阻抗繼電器 信號繼電器 中間繼電器,,,,欠量型繼電器（反應(yīng)于測量量的減小而動(dòng)作） 過量型繼電器（反應(yīng)于測量量的增大而動(dòng)作）,,動(dòng)作原理,反映的物理量,回路中的作用,量度繼電

3、器,,電磁式繼電器,1－鐵心2－旋轉(zhuǎn)棱角 3－釋放彈簧4－調(diào)節(jié)螺母5－銜鐵6－動(dòng)觸點(diǎn)7－靜觸點(diǎn)8－非磁性墊片9－線圈,,電磁式繼電器工作原理,電磁繼電器是由纏繞于鐵心的線圈的“電磁鐵部分”，安裝于鐵片上的可動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)組合而成的“觸點(diǎn)部分”，共同結(jié)合構(gòu)成的。    當(dāng)電流流過線圈，鐵心變成電磁鐵?？蓜?dòng)鐵片被吸引，受到向下的力的作用?？蓜?dòng)觸點(diǎn)也向下方移動(dòng)，與固定觸點(diǎn)接觸構(gòu)成閉合電路。當(dāng)

4、線圈中無電流流動(dòng)，鐵心不再變成電磁鐵?？蓜?dòng)鐵片不再受到吸引，由于返回彈簧的作用，受到向上方的力的作用?？蓜?dòng)觸點(diǎn)也向上方移動(dòng)，于是與固定觸點(diǎn)脫離接觸而使電路斷開。,電磁式繼電器圖形符號和文字符號,,,2. 過電流繼電器的工作原理,,Ire：返回電流,Iop：啟動(dòng)電流,1、時(shí)間繼電器 建立必要的延時(shí)，以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性和某種邏輯關(guān)系。 ①延時(shí)動(dòng)作。線圈通電后主觸點(diǎn)經(jīng)過一段延時(shí)后閉合。 ②瞬時(shí)返回。對正在動(dòng)作的繼電器，一旦線圈所加電

5、壓消失，則迅速返回原始狀態(tài)。2、中間繼電器 起中間橋梁作用 ①觸點(diǎn)容量大，可直接用作于跳閘。 ②觸點(diǎn)數(shù)目多,其它幾種常見的繼電器,3、信號繼電器 作為裝置動(dòng)作的信號指示，標(biāo)示所處的狀態(tài)，或 接通燈光信號（音響）回路。信號繼電器的觸點(diǎn) 自保持，由值班人員手動(dòng)復(fù)歸或電動(dòng)復(fù)歸。,,,當(dāng)電路網(wǎng)絡(luò)中任意點(diǎn)發(fā)生三相或兩相斷路故障時(shí)，其短路工頻周期分量近似計(jì)算為：,流過保護(hù)安裝處電流的大小與哪些因素相關(guān),電力

6、系統(tǒng)運(yùn)行方式(Zs)的變化；電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)( )的變化；不同的短路類型( );隨短路點(diǎn)距等值電源的距離變化，短路電流連續(xù)變化，越遠(yuǎn)電流越小，并且在本線路末端和下級線路出口短路，電流沒有差別。,相關(guān)概念：,最大運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù) 裝置的短路電流最大的方式。最小運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù) 裝置的短路電流最小的方式。,結(jié)論：,系統(tǒng)運(yùn)行方式越大（Zs越?。?，短路電

7、流越大；故障點(diǎn)越近，短路電流越大，反之短路電流越小；在某種運(yùn)行方式下，同一點(diǎn)短路時(shí)，三相短路的短路電流大 于兩相短路的短路電流。,,,保護(hù)安裝處的短路電流隨短路點(diǎn)距離變化曲線,三段式電流保護(hù),2.1.3 電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段） 定義：僅反映電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)。,包括： 1、電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）； 2、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流Ⅱ段）； 3、定時(shí)限過電流保護(hù)（電流Ⅲ段）。,特點(diǎn)：在保證選擇性的前提下，動(dòng)作（跳閘

8、）速度越快越好。,為提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證向重要用戶的可靠供電，防止短路電流損壞故障設(shè)備，要求各種電氣設(shè)備必須配備電流速斷保護(hù)，以快速切除故障。,工作原理：不能全程保護(hù)(why?),,,整定原則,為了保證電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動(dòng)作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,=1.2~1.3,動(dòng)作時(shí)限整定值：,動(dòng)作時(shí)限整定

9、值：,動(dòng)作時(shí)限整定值：,動(dòng)作時(shí)限整定值：,為了保證電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動(dòng)作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,為了保證電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動(dòng)作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,為了保證電流速

10、斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動(dòng)作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,為了保證電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動(dòng)作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,是保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流，保護(hù)的二次側(cè)動(dòng)作電流為：,其中 是電

11、流互感器變比。,是接線系數(shù)，一般取1.0。,保護(hù)范圍的校驗(yàn),保護(hù)范圍：在已知保護(hù)的動(dòng)作電流后，大于一次動(dòng)作電流的短路電流對應(yīng)的短路點(diǎn)區(qū)域。最小的保護(hù)范圍為在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)出現(xiàn)。 Lmin是電流速段保護(hù)的最小保護(hù)范圍；

12、 z1是線路單位長度的正序阻抗。靈敏度校驗(yàn)：用保護(hù)范圍的大小來衡量，規(guī)程規(guī)定，其最小的保護(hù)范圍一般不應(yīng)小于被保護(hù)線路全長的(15~20)%。,,,,電流速斷保護(hù)一般沒有時(shí)間繼電器,,運(yùn)行方式變化很大，沒有保護(hù)范圍,For example:,,線路短，保護(hù)范圍內(nèi)始端和末端電流差別不大,,終端采用線路-變壓器接線方式，保護(hù)全長。,2.1.4 限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流Ⅱ段）,保護(hù)線路的全長 盡可能短的動(dòng)作時(shí)限 滿足保護(hù)的選擇

13、性要求,,,,,,,,其保護(hù)范圍不超過下級速斷保護(hù)的范圍,動(dòng)作時(shí)間比下級速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階梯，保證保護(hù)的選擇性,M,,,=1.1~1.2,,3. 靈敏度定義,一般指的是在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路故障時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力,,,當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí)，考慮降低限時(shí)電流速斷的整定值，動(dòng)作時(shí)限再增加一個(gè),,,主要區(qū)別是增加了時(shí)間繼電器KT,電流Ⅱ段保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度好，能保護(hù)線路全長。 缺點(diǎn)：

14、 帶 0.5 秒左右的延時(shí)，速動(dòng)性較差； 不能做下一段線路的遠(yuǎn)后備, 加裝定時(shí)限過電流保護(hù)。,電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線路的故障在0.5秒內(nèi)予以切除，一般情況下能夠滿足速動(dòng)性的要求，可以作為“主保護(hù)”。,,過電流保護(hù)的分類,定時(shí)限過電流保護(hù):動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無關(guān),動(dòng)作時(shí)限是人為事先整定的。 定時(shí)限過電流保護(hù)（電流Ⅲ段）由于時(shí)限的配合原因，造成故障靠電源越近，短路電流越大，過電流保護(hù)切除故障

15、的時(shí)間越長，這是其缺陷。反時(shí)限過電流保護(hù):出口動(dòng)作時(shí)間與過電流倍數(shù)相關(guān)，電流越大，出口動(dòng)作越快。,是瞬時(shí)動(dòng)作電流；,是起動(dòng)電流；,是瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)閉合時(shí)間。,,-可靠系數(shù)，一般采用1.15-1.25,Kss-自啟動(dòng)系數(shù)，數(shù)值大于1，應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)接線和負(fù)荷性質(zhì)決定,Kre－電流繼電器的返回系數(shù)，一般采用0.85-0.95,幾點(diǎn)說明：電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流要大于它的正常電流，故引入自啟動(dòng)系數(shù)Kss；為了保證選擇性，返回電流Ire’應(yīng)大于自啟動(dòng)電

16、流Iss.max;由于保護(hù)裝置的啟動(dòng)和返回是通過電流繼電器來實(shí)現(xiàn)的，因此繼電器的返回電流與啟動(dòng)電流之間的關(guān)系就代表著保護(hù)裝置的返回電流與啟動(dòng)電流的關(guān)系；電流繼電器的返回系數(shù)Kre越小，則保護(hù)裝置啟動(dòng)電流越大，因而其靈敏性越差，這是不利的。,,K1,K2,原因：故障K1發(fā)生時(shí)，按照保護(hù)選擇性要求，應(yīng)該只有保護(hù)1動(dòng)作,,,,,與限時(shí)速斷保護(hù)裝置同,過電流保護(hù)的結(jié)論,三段保護(hù)結(jié)論,電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)的區(qū)別：按照不同

17、原則來選擇啟動(dòng)電流 速斷按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定； 限時(shí)速斷按照躲開下幾個(gè)相鄰元件電流速斷保護(hù)的最大 動(dòng)作范圍來整定； 過電流保護(hù)按照躲開本元件最大負(fù)荷電流來整定。,,,保護(hù)1采用瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)，其啟動(dòng)電流按照躲開電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的最大電流整定，與電網(wǎng)其它保護(hù)沒有定值和時(shí)限關(guān)系；保護(hù)2(過電流保護(hù)(0.5s)+電流速斷保護(hù)(根據(jù)要求));保護(hù)3（過電流保護(hù)(1~1.2s)+電流

18、速斷保護(hù)或電流速斷保護(hù)和限時(shí)速斷保護(hù)）；越靠近電源端，過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長，一般需要裝設(shè)三段保護(hù)；全系統(tǒng)任一點(diǎn)發(fā)生短路故障一般可以在0.5s以內(nèi)的時(shí)間予以切除；35kV的低壓網(wǎng)絡(luò)中一般采用三段保護(hù)。,,接線方式：電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。,,1.三相星形接線和兩相星形接線的性能比較,（1）相間短路 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)，都能夠正確動(dòng)作，但動(dòng)作的繼電器數(shù)目不同。（2）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)單

19、相接地短路 兩相星形接線不能反應(yīng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的B相接地短路。,中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，接地相故障電流很大。 中性點(diǎn)非直接（不）接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，接地相故障電流很小。,（3）中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)（異相）兩點(diǎn)接地短路 由于中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中允許單相接地時(shí)繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行，為了保證供電可靠性，希望只切除一個(gè)故障點(diǎn)。,串聯(lián)線路,輻射線路,性能比較,,,,在中性線上再接入一個(gè)繼電器,5. 兩種接線方式