繼電保護(hù)原理

1、第三章 電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護(hù),第四節(jié) 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù),定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（電流保護(hù)III段）,定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)定義：其動(dòng)作電流按躲過(guò)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流整定，其動(dòng)作時(shí)間一般按階梯原則進(jìn)行整定以實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作選擇性，并且其動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)。,思考問(wèn)題：無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)只能保護(hù)本線路一部分，限時(shí)電流速斷能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，但不能做為相鄰線路的后備保護(hù)。要想實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)，怎么辦？,1. 工作原理,反應(yīng)電流增大

2、而動(dòng)作,它要求能保護(hù)本條線路的全長(zhǎng)和下一條線路的全長(zhǎng)。作為近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)，其保護(hù)范圍應(yīng)包括下條線路或設(shè)備的末端。過(guò)電流保護(hù)在最大負(fù)荷時(shí)，保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作。,k,2.整定計(jì)算,（1）動(dòng)作電流按躲開(kāi)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流，且在自起動(dòng)電流下繼電器能可靠返回進(jìn)行整定：,繼電器的動(dòng)作電流：,k,（２）靈敏度校驗(yàn),近后備:,遠(yuǎn)后備:,,,對(duì)保護(hù)1的定時(shí)限電流保護(hù)，其靈敏系數(shù)為：,k,低電壓繼電器正常時(shí)（得電）常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。當(dāng)

3、電壓低于整定值時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。,正常運(yùn)行時(shí):KV觸點(diǎn)打開(kāi)，KA觸點(diǎn)打開(kāi)。,最大負(fù)荷電流：KV觸點(diǎn)打開(kāi)，KA觸點(diǎn)閉合。,短路時(shí)：KV觸點(diǎn)閉合，KA觸點(diǎn)閉合。,思考：當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí)，怎么辦？,可以采 用低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)。,（3） 時(shí)間整定,動(dòng)作時(shí)限是按階梯原則整定的，即本線路的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)應(yīng)比下一條線路的電流Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)時(shí)限階段△t:,k,4.對(duì)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的評(píng)價(jià),優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，不僅

4、能作近后備，而且能作為遠(yuǎn)后備。在放射型電網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用，一般在35千伏及以下網(wǎng)絡(luò)中作為主保護(hù)。,缺點(diǎn)：動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，而且越靠近電源端其動(dòng)作時(shí)限越大，對(duì)靠電源端的故障不能快速切除。,圖3-35電壓、電流聯(lián)鎖速斷保護(hù)原理接線圖,,第五節(jié) 電壓、電流聯(lián)鎖速斷保護(hù),第六節(jié) 三段式電流保護(hù)裝置,電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，限時(shí)電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路全長(zhǎng)，但卻不能作為下一相鄰線路的后備保護(hù)，因此，必須采用定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)作為本條線路和下一段相

5、鄰線路的后備保護(hù)。,1. 三段式電流保護(hù)： 由電流速斷保護(hù)，限時(shí)電流速斷保護(hù)及定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相配合構(gòu)成的一整套保護(hù)。,第六節(jié) 三段式電流保護(hù)裝置,圖3-40(a) 電流Ⅲ段保護(hù)的原理接線,,第六節(jié) 三段式電流保護(hù)裝置,圖3-40（b）三段式電流保護(hù)展開(kāi)接線圖,第六節(jié) 三段式電流保護(hù)裝置,圖3-40（b） 三段式電流保護(hù)展開(kāi)接線圖,思考：是不是所有的線路都要裝設(shè)三段式電流保護(hù)？,什么情況下過(guò)電流保護(hù)作為主保護(hù)？,什么

6、情況下可采用兩段組成一套保護(hù)？,第六節(jié) 三段式電流保護(hù)裝置,2.三段式電流保護(hù)的保護(hù)特性及時(shí)限特性,,優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，可靠，并且一般情況下都能較快切除故障。一般用于35千伏及以下電壓等級(jí)的單側(cè)電源電網(wǎng)中。缺點(diǎn)：靈敏度和保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式和短路類型的影響，此外，它只在單側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中才有選擇性。,3.三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià),4、例3-1,例3-1：在圖3-41所示的35kV單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)中，線路Ll和L2均裝設(shè)三段式電流保護(hù)，采用

7、兩相星形接線。已知線路WLl的正常最大工作電流為170A，電流互感器變比為300/5, 系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式及最小運(yùn)行方式時(shí)，K1、K2、K3點(diǎn)三相短路電流值見(jiàn)表3-1。路Ll線路L2的過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為2s。,表3-1 例題中各點(diǎn)短路電流數(shù)值,,解： 1、對(duì)線路保護(hù)1進(jìn)行無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 （1）保護(hù)1的一次側(cè)動(dòng)作電流,,,,,,,（2）繼電器動(dòng)作電流,（3）靈敏系數(shù)校驗(yàn)1）簡(jiǎn)化計(jì)算：,2）最小保護(hù)范圍：,,,繼

8、電器動(dòng)作電流,2、線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)：,II段保護(hù)時(shí)限,（3）靈敏系數(shù)校驗(yàn),,,(1)過(guò)流保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流：,（3）動(dòng)作時(shí)限：,(2)繼電器動(dòng)作電流：,3、過(guò)流保護(hù)裝置,（4）靈敏系數(shù)校驗(yàn)1）近后備保護(hù)：,2)遠(yuǎn)后備保護(hù),例3-2,例題3-2 如圖3-50所示網(wǎng)絡(luò)中每條線路的斷路器上均裝有三段式電流保護(hù)。已知電源最大、最小等值阻抗為Xs.max=9Ω，Xs.min=6Ω，線路阻抗XAB=10Ω，XBC=24Ω，線路WL2過(guò)流

9、保護(hù)時(shí)限為2.5S，線路WL1最大負(fù)荷電流為150A，電流互感器采用不完全星形接線,電流互感器的變比為300/5，試計(jì)算各段保護(hù)動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限，校驗(yàn)保護(hù)的靈敏系數(shù)，并選擇保護(hù)裝置的主要繼電器。,,,例3-2,解：（1）計(jì)算K2點(diǎn)、K3點(diǎn)最大、最小運(yùn)行方式下三相短路電流K2點(diǎn)：,,,K3點(diǎn),,,1)保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流IIop·1的計(jì)算,,,3）動(dòng)作時(shí)限,,例3-2 解:1、電流保護(hù)I段整定計(jì)算,,2）繼電器動(dòng)作電流

10、,4、靈敏系數(shù)校驗(yàn),2、電流保護(hù)II段整定計(jì)算,(1)II段動(dòng)作電流：,(2)II段保護(hù)時(shí)限,（3）II段保護(hù)靈敏系數(shù),3.定時(shí)限電流保護(hù)(III段)整定計(jì)算,（1）III段動(dòng)作電流：,,(2)III段保護(hù)靈敏度校驗(yàn)：,,,近后備保護(hù),遠(yuǎn)后備保護(hù),（3）保護(hù)時(shí)限,例3-2時(shí)限特性曲線,返回,第七節(jié) 反時(shí)限特性的過(guò)電流保護(hù),1、感應(yīng)型電流繼電器,2、反限過(guò)電流保護(hù),3、接線圖,4、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)應(yīng)用范圍,1.感應(yīng)型電流繼電器,（1）繼電

11、器結(jié)構(gòu) GL-10感應(yīng)式電流繼電器的結(jié)構(gòu)如下圖所示由感應(yīng)系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)組成，它們分別構(gòu)成反時(shí)限部和無(wú)時(shí)限部分。,,（2）工作原理 當(dāng)線圈通以交流電流I時(shí)，線圈的安匝磁勢(shì)IW在鐵芯中產(chǎn)生磁通Φ1，在鐵芯的一個(gè)分支上的短路環(huán)中的磁通Φ2不能突變，Φ2滯后于Φ1一個(gè)角度，在鋁盤產(chǎn)生Mdc，當(dāng)Mdc克服了彈簧的反轉(zhuǎn)矩Mf時(shí)，整個(gè)框架將繞軸順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪蝸桿嚙合，這時(shí)稱為繼電器起動(dòng)。所需的安匝數(shù)稱為繼電器的起動(dòng)安匝。繼電器起動(dòng)以后

12、，扇形輪隨蝸轉(zhuǎn)動(dòng)而上升，扇形輪升高到一定程度時(shí)，接點(diǎn)閉合。,,(3) 時(shí)限特性,扇形輪在最低位置與最高位置，繼電器動(dòng)作時(shí)間與電流的關(guān)系曲線如下圖所示。當(dāng)電流增大時(shí)，動(dòng)作時(shí)限減少，如圖中ab部分,具有反時(shí)限特性。,,當(dāng)電流大到一定值時(shí)，鐵芯飽和，在圖上出現(xiàn)曲線1、2的平直部分，具有定時(shí)限特性。 當(dāng)電流繼續(xù)增大時(shí)，銜鐵瞬時(shí)被吸下，橫擔(dān)將接點(diǎn)閉合，如圖中de部分，具有速斷特性。,（1）工作原理 反應(yīng)電

13、流增大而動(dòng)作，其延時(shí)與通入電流的平方成反比，一般可作6~10kV線路或電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。,,,（2）整定計(jì)算 動(dòng)作電流的整定原則與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相同，即,靈敏度校驗(yàn) ：,,,2.反時(shí)限過(guò)電流保護(hù),時(shí)間整定,① 兩級(jí)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的配合:若已知保護(hù)2反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定參數(shù)，其反時(shí)限動(dòng)作曲線2。在保護(hù)1、保護(hù)2反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)重疊保護(hù)區(qū)內(nèi)，只要在d1處用動(dòng)作延時(shí)保證選擇性，重疊保護(hù)區(qū)的其他部分都能保證選擇性，d1點(diǎn)叫配合

14、點(diǎn)，在配合點(diǎn)的 為已知，則,,,,② 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)與電源側(cè)的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)配合,已知1QF定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定參數(shù)，1QF過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍到d1點(diǎn)，2QF反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間特性如下圖中的t2QF所示。重疊保護(hù)區(qū)的末端d1叫配合點(diǎn)。在配合點(diǎn)d1,,,3. 接線圖,反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)多用于10kV線路及電動(dòng)機(jī)保護(hù)。電流互感器采用兩相星型接線，如右圖所示。,,4. 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)應(yīng)用范圍,優(yōu)點(diǎn)：在線路靠近電源處

15、短路時(shí)，短路電流大，動(dòng)作時(shí)限短且保護(hù)接線簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：時(shí)限的配合較復(fù)雜，當(dāng)短路點(diǎn)存在較大的過(guò)渡電阻時(shí)，或在最小運(yùn)行方式下遠(yuǎn)處短路時(shí)，由于Ik較小，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限可能較長(zhǎng)。因此，反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)主要用在6~10千伏的網(wǎng)絡(luò)中，作為饋線和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。對(duì)10千伏以上的網(wǎng)絡(luò)，由于上述缺點(diǎn)一般都不采用。,布置作業(yè),81頁(yè)3-18題,補(bǔ)充習(xí)題：,1.在下圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，試對(duì)線路AB進(jìn)行三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算。 已知線路的最大負(fù)荷電流IL

16、.max=100A，電流互感器變比為300/5，保護(hù)2的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.2S,母線A.B.C等處短路時(shí)流經(jīng)線路AB的三相短路電流計(jì)算值如下表所示(單位:KA),短路點(diǎn) A B C最大運(yùn)行方式 5.34 1.525 0.562最小運(yùn)行方式 4.27 1.424 0

17、.548,2.在下圖所示網(wǎng)絡(luò)中,試對(duì)保護(hù)1進(jìn)行三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算。計(jì)算中取K?rel=1.3,K"rel=1.1，K"?rel=1.2，返回系數(shù)Kre=0.85,自起動(dòng)系數(shù)Kss=1，線路阻抗為0.4Ω/KM。,補(bǔ)充習(xí)題：,3.在下圖所示網(wǎng)絡(luò)中,試對(duì)保護(hù)1進(jìn)行三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算。計(jì)算中取K?rel=1.25,K"rel=1.15，Ⅲ段可靠系數(shù)K"?rel=1.2，返回系數(shù)Kre=0.8