电力系统继电保护原理PPT 2-1三段电流保护

电气工程与自动化学院SchoolofElectricalEngineering&Automation电力系统继电保护主讲人：刘雪莉第二章电网的电流保护

2.1单侧电源网络相间短路的电流保护继电器单侧电源网络相间短路时电流量值特征电流速断保护(I段保护)限时电流速断保护(II段保护)定时限过电流保护(III段保护)阶段式电流保护的配合及应用反时限特性的电流保护电流保护的接线方式

电磁型电流继电器启动继电器感应型电压继电器度量继电器整流型功率方向继电器时间继电器数字型阻抗继电器信号继电器中间继电器

欠量型继电器（反应于测量量的减小而动作）过量型继电器（反应于测量量的增大而动作）

动作原理

反映的物理量回路中的作用量度继电器电磁式继电器

1－铁心2－旋转棱角

3－释放弹簧4－调节螺母5－衔铁6－动触点7－静触点8－非磁性垫片9－线圈

电磁式继电器工作原理

电磁继电器是由缠绕于铁心的线圈的“电磁铁部分”，安装于铁片上的可动触点与固定触点组合而成的“触点部分”，共同结合构成的。

当电流流过线圈，铁心变成电磁铁。可动铁片被吸引，受到向下的力的作用。可动触点也向下方移动，与固定触点接触构成闭合电路。当线圈中无电流流动，铁心不再变成电磁铁。可动铁片不再受到吸引，由于返回弹簧的作用，受到向上方的力的作用。可动触点也向上方移动，于是与固定触点脱离接触而使电路断开。电磁式继电器图形符号和文字符号

2.过电流继电器的工作原理Ire：返回电流Iop：启动电流1、时间继电器建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系。①延时动作。线圈通电后主触点经过一段延时后闭合。②瞬时返回。对正在动作的继电器，一旦线圈所加电压消失，则迅速返回原始状态。2、中间继电器起中间桥梁作用①触点容量大，可直接用作于跳闸。②触点数目多其它几种常见的继电器3、信号继电器作为装置动作的信号指示，标示所处的状态，或接通灯光信号（音响）回路。信号继电器的触点自保持，由值班人员手动复归或电动复归。当电路网络中任意点发生三相或两相断路故障时，其短路工频周期分量近似计算为：-系统等效电源的相电动势；-短路点至保护安装处之间的阻抗；-保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；-短路类型系数，三相短路取1，两相短路取流过保护安装处电流的大小与哪些因素相关电力系统运行方式(Zs)的变化；电力系统正常运行状态()的变化；不同的短路类型();随短路点距等值电源的距离变化，短路电流连续变化，越远电流越小，并且在本线路末端和下级线路出口短路，电流没有差别。相关概念：最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流最大的方式。最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流最小的方式。结论：系统运行方式越大（Zs越小），短路电流越大；故障点越近，短路电流越大，反之短路电流越小；在某种运行方式下，同一点短路时，三相短路的短路电流大于两相短路的短路电流。保护安装处的短路电流随短路点距离变化曲线三段式电流保护2.1.3电流速断保护（电流Ⅰ段）

定义：仅反映电流增大而瞬时动作的保护。包括：

1、电流速断保护（电流Ⅰ段）；

2、限时电流速断保护（电流Ⅱ段）；

3、定时限过电流保护（电流Ⅲ段）。特点：在保证选择性的前提下，动作（跳闸）速度越快越好。为提高系统运行的稳定性，保证向重要用户的可靠供电，防止短路电流损坏故障设备，要求各种电气设备必须配备电流速断保护，以快速切除故障。工作原理：不能全程保护(why?)整定原则为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1来讲，其整定的动作电流IIset.1必须大于K2点短路可能出现的最大短路电流，即大于在最大运行方式下变电所B母线上的三相短路电流Ik.B.max。=1.2~1.3动作时限整定值：动作时限整定值：动作时限整定值：动作时限整定值：为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1来讲，其整定的动作电流IIset.1必须大于K2点短路可能出现的最大短路电流，即大于在最大运行方式下变电所B母线上的三相短路电流Ik.B.max。为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1来讲，其整定的动作电流IIset.1必须大于K2点短路可能出现的最大短路电流，即大于在最大运行方式下变电所B母线上的三相短路电流Ik.B.max。为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1来讲，其整定的动作电流IIset.1必须大于K2点短路可能出现的最大短路电流，即大于在最大运行方式下变电所B母线上的三相短路电流Ik.B.max。为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1来讲，其整定的动作电流IIset.1必须大于K2点短路可能出现的最大短路电流，即大于在最大运行方式下变电所B母线上的三相短路电流Ik.B.max。是保护一次侧动作电流，保护的二次侧动作电流为：其中是电流互感器变比。是接线系数，一般取1.0。保护范围的校验保护范围：在已知保护的动作电流后，大于一次动作电流的短路电流对应的短路点区域。最小的保护范围为在系统最小运行方式下两相短路时出现。

Lmin是电流速段保护的最小保护范围；

z1是线路单位长度的正序阻抗。灵敏度校验：用保护范围的大小来衡量，规程规定，其最小的保护范围一般不应小于被保护线路全长的(15~20)%。电流速断保护一般没有时间继电器运行方式变化很大，没有保护范围Forexample:线路短，保护范围内始端和末端电流差别不大终端采用线路-变压器接线方式，保护全长。2.1.4限时电流速断保护（电流Ⅱ段）

保护线路的全长尽可能短的动作时限满足保护的选择性要求其保护范围不超过下级速断保护的范围动作时间比下级速断保护高出一个时间阶梯，保证保护的选择性M=1.1~1.23.灵敏度定义一般指的是在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路故障时，保护装置的反应能力当灵敏度不满足要求时，考虑降低限时电流速断的整定值，动作时限再增加一个主要区别是增加了时间继电器KT电流Ⅱ段保护优缺点：

优点：灵敏度好，能保护线路全长。缺点：带0.5秒左右的延时，速动性较差；不能做下一段线路的远后备,加装定时限过电流保护。

电流Ⅰ、Ⅱ段联合工作就可以保证全线路的故障在0.5秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为“主保护”。过电流保护的分类定时限过电流保护:动作时限与短路电流的大小无关,动作时限是人为事先整定的。定时限过电流保护（电流Ⅲ段）由于时限的配合原因，造成故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故障的时间越长，这是其缺陷。反时限过电流保护:出口动作时间与过电流倍数相关，电流越大，出口动作越快。是瞬时动作电流；是起动电流；是瞬时动作触点闭合时间。-可靠系数，一般采用1.15-1.25Kss-自启动系数，数值大于1，应由网络接线和负荷性质决定Kre－电流继电器的返回系数，一般采用0.85-0.95几点说明：电动机的自启动电流要大于它的正常电流，故引入自启动系数Kss；为了保证选择性，返回电流Ire’应大于自启动电流Iss.max;由于保护装置的启动和返回是通过电流继电器来实现的，因此继电器的返回电流与启动电流之间的关系就代表着保护装置的返回电流与启动电流的关系；电流继电器的返回系数Kre越小，则保护装置启动电流越大，因而其灵敏性越差，这是不利的。K1K2原因：故障K1发生时，按照保护选择性要求，应该只有保护1动作与限时速断保护装置同过电流保护的结论三段保护结论

电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护的区别：按照不同原则来选择启动电流速断按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定；限时速断按照躲开下几个相邻元件电流速断保护的最大动作范围来整定；过电流保护按照躲开本元件最大负荷电流来整定。保护1采用瞬时动作的过电流保护，其启动电流按照躲开电动机启动时的最大电流整定，与电网其它保护没有定值和时限关系；保护2(过电流保护(0.5s)+电流速断保护(根据要求));保护3（过电流保护(1~1.2s)+电流速断保护或电流速断保护和限时速断保护）；越靠近电源端，过电流保护的动作时限越长，一般需要装设三段保护；全系统任一点发生短路故障一般可以在0.5s以内的时间予以切除；35kV的低压网络中一般采用三段保护。接线方式：电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。（a）三相星形接线方式；（b）两相星形接线方式①每相上均装有CT和LJ、Y形接线

②LJ的触点并联（或）①一相上不装设CT和LJ、Y形接线②LJ的触点并联（或）（接A、C相）1.三相星形接线和两相星形接线的性能比较（1）相间短路中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够正确动作，但动作的继电器数目不同。（2）中性点直接接地电网单相接地短路