单侧电源网络相间短路的电流保护ppt课件

第二章电网的电流保护,1,第一节单侧电源网络相间短路的电流保护,继电器是一种能自动执行断续控制的部件，当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭合或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现“通”、“断”控制的作用。,2.1.1继电器,2,1.继电器的分类和要求,按照动作原理可分为：,按照反应的物理量可分为：,按照作用可分为：,电磁型感应型整流型电子型数字型,电流继电器电压继电器功率方向继电器阻抗继电器频率继电器瓦斯（气体）继电器,起动继电器量度继电器时间继电器中间继电器信号继电器出口继电器,3,2.过电流继电器,过电流继电器是实现电流保护的基本元件，也是反映于一个电气量而动作的简单继电器的典型，它是一个量度继电器。,量度继电器,过量继电器,欠量继电器,过电流继电器过电压继电器高周波继电器,低电压继电器阻抗继电器低周波继电器,反映故障参数增大而动作,4,电磁型过电流继电器结构,电磁型过电流继电器,5,铁心,空气隙,可动舌片组成的磁路.舌片被磁化后与铁心产生电磁吸力,吸引舌片向铁心靠近,当电磁吸力足够大时,即可吸动舌片,并使触点接通,称为继电器“动作”.,因此,由电磁力作用到舌片上的电磁转矩为:,5,1,2,3,4,6,7,8,6,正常情况下,线圈中流入负荷电流,为保证继电器不动作可动舌片受弹簧7拉力的控制而保持在原始位置.此时,弹簧产生的力矩Mth1称为初拉力矩.,此外,舌片转动须克服由摩擦力所产生的摩擦力矩Mm,其值认为是一个常数.故阻碍继电器动作的全部机械反抗转矩就是Mth+Mm.,5,1,2,3,4,6,8,7,为使继电器起动并闭合其触点,须IJ变大,Mdc增大,继电器能够动作的条件为:,把能使继电器动作的最小电流值,称为继电器的动作电流(起动电流).以Iop.J表示,对应此时的电磁转矩:,8,对应这一电磁转矩,能使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流.以Ire.J表示,则此时的电磁转矩为,在继电器动作之后,为使它重新返回原位.需使IJ减小以使Mdc减小,然后由弹簧的反作用力把舌片拉回,这时摩擦力又起阻碍返回的作用.故返回的条件是:,9,由此可知:,继电器根本不动作,继电器能够突然迅速地动作闭合其触点.,继电器又能突然地返回原位,触点重新打开.,继电特性图,10,无论起动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,它不可能停留在某一个中间位置,这种特性称为“继电特性”.,返回电流与起动电流的比值称为继电器的返回系数,由于剩余转矩以及摩擦转矩的影响,Kre恒小于1,一般要求Kre=0.850.9,Kre=0.850.9,11,12,晶体管型过电流继电器,R1,UR1,IJ,I2,D1D4,C1,C2,R2,R3,R4,R5,R6,R8,R7,R9,D5,D6,T1,T2,W,0V,+E1,UC2,+,-,UR3,a,b,I1,I2,Ib1,Ib2,ID5,13,电压形成回路的作用是用中间交流器LB将加入继电器的电流转换成一个在电阻R1的电压降UR1,以便与电流互感器的二次回路相隔离,并取得晶体管回路所需要的信号电压.当整流滤波回路以后的负载电阻远大于R1时,LB,14,整流滤波回路由二极管D1D4和兀型滤波器(C1,C2,R2)组成,它将交流输出电压UR1变成一个比较平滑的直流电压加于电位器R3上,从R3活动头取出的电压以UR3表示,它与加入继电器的电流IJ成正比.,15,比较回路由R4和稳压管W组成,W两端给出稳定的电压Ub(一般为3V左右),称为比较电压.继电器能够动作的条件:,故调节UR3就可调整Idz.J,Ua=Ub+UR3,16,执行回路是由T1,T2组成单稳触发器.T2集电极输出Uc2的变化,即表示继电器的不同工作状态.,17,正常工作时,IJt1,引入时间阶段t,则应保护2的动作时限为t2=t1+t.保护2的时限确定后,当k2点短路时,它将以t2的时限切除故障,此时,为了保证保护3动作的选择性,则必须整定t3t2,t3=t2+t.同理,t4=t3+t,t5=t4+t.,M,4,5,3,2,1,A,B,C,D,t4,t,t,t,t,t3,t2,t1,t5,48,任一过电流保护的动作时限,应选择得比相邻各元件保护的动作时限均高出至少一个t,只有这样才能充分保证动作的选择性.,结论:,当故障越靠近电源端时,短路电流越大,而此时过电流保护动作切除故障的时间反而越长.故在电网中,广泛采用电流速断和限时电流速断作为本线路的主保护,以快速切除故障,利用过电流保护作为本线路和相邻元件的后备保护.由于它作为相邻元件后备保护的作用是在远处实现的,因此属于远后备保护.,称为阶梯型时限特性,49,过电流保护灵敏系数的校验,作为本线路的主保护和近后备,作为相邻线路的远后备保护,思考,为什么段不考虑Kss,Kre而段要考虑？,什么情况下，过电流动作时限可以整定为0s？,50,注意：,在各个过电流保护之间，还必须要求灵敏系数互相配合，即对同一故障点而言，要求越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏系数。,例如当k1点短路时，应要求各保护的灵敏系数之间具有下列关系:,在后备保护之间，只有当灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能切实保证动作的选择性，这一点在复杂网络的保护中，尤其应该注意。以上要求同样适用于以后要讲的零序段和距离段保护。,51,电流速断保护只能保护线路始端的一部分。限时电流速断保护虽能保护本线路的全长,但不能作为相邻线路的后备。定时限过电流保护能保护本线路的全长及相邻下一条线路的全长,然而动作时限太长,且越靠近电源,动作时间越长。,2.1.6阶段式电流保护,52,概念:为了迅速可靠地切除被保护线路的故障,将三种电流保护组合在一起构成一整套保护,称为阶段式电流保护.,电流速断段,限时电流速断段,由、段共同构成主保护.过电流段,近后备和远后备.,注:不一定三段全用,也可只用两段即用电流速断或限时速断做为段，过电流作为段,一般对于电网末梢线路,只装带0.5s延时的过电流保护,而对靠近电源处的线路,因过电流保护时限太长,需装设三段式电流保护.,53,具有电流速断，限时电流速断和过电流的单相原理接线图,+,-,+,TA,TQ,+,+,+,-,-,+,+,+,+,1,2,3,4,5,6,7,8,9,信号,信号,信号,KT,KA,KA,KA,KT,KS,KS,KS,电流段,电流段,电流段,54,+,+,TAA,TQ,TAC,+,+,-,-,-,-,+,+,+,1,2,4,5,6,7,8,9,11,12,13,DL,LP,LP,LP,3,10,信号,信号,信号,KAa,KAc,KAa,KAc,KA,KA,KA,KT,KT,KS,KS,KS,具有电流速断，限时电流速断和过电流的三相原理接线图,电流段,电流段,电流段,A相二次电流,两相不完全星形接线,55,LP,电流速断保护,限时电流速断保护,过电流保护,跳闸及信号回路,KAa,KAc,KAa,KAc,KT,K,K,KT,KAa,KAb,KAb,KS,KS,KT,KT,KT,QF,+,-,两相三继电器接线,56,2.1.8电流保护的接线方式,常用电流保护接线方式,三相完全星形接线方式,二相不完全星形接线方式,三相完全星形接线方式,可反应各种相间短路和中性点接地系统的单相接地短路。,保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式,57,两相不完全星形接线方式,可反应各种相间短路,但不反应B相单相接地短路,58,可反应各种相间短路和中性点接地系统的单相接地短路。,两相三继电器接线,+,回顾刚才的三相原理接线,59,当采用以上两种接线方式时流入继电器的电流就是互感器的二次电流，设电流互感器的变比为，则。因此，当保护装置的起动电流整定为时，则反应到继电器上的起动电流即应为:,称为二次动作电流,60,两相电流差接线法,把流入继电器的电流与电流互感器的二次电流之比称为接线系数.,在求得保护的动作电流之后则:,正常运行和三相短路时:,AC两相短路时:,AB和BC两相短路时:,61,三段式电流保护整定计算,试对线路AB进行三段式电流保护整定,计算保护各段的一次动作电流,二次动作电流,最小保护范围,灵敏系数和动作时限.,已知:采用两相星形接线方式,Kss=2线路的最大负荷电流IL.max=100A,互感器变比nTA=300/5,保护2的过电流保护动作时限为2.2s,母线ABC等处三相短路时流过线路AB的短路电流值为(kA):,Z1=0.4/km,62,解:,段,动作电流:,灵敏性校验,最小运行方式下：,其中:37为35kV电网的平均线电压.(351.05=37电网始端调高),最大运行方式下Ik最大,63,最小运行方式下最小保护范围:,满足要求,动作时限整定t=0s,64,段,动作电流:AB的段应与BC的段配合,继电器动作电流:,灵敏性校验:,动作时限:,65,段,动作电流的整定:,继电器的动作电流:,灵敏性:,近后备,远后备,66,对Y,d接线变压器一侧两相短路流过另一侧保护中电流的分析,+,I,3,I,1,I,2,(a)接线图,Y，d11接线降压变压器两相短路时的电流分析及过电流保护的接线,对线路变压器组，一般保护到变压器低压侧出口。主要是保护变压器。保护安装在高压侧，反应变压器绕组和引出线故障。也作为低压侧线路故障的后备保护,高压侧,低压侧,67,（Y，d11）接线的降压变压器，分析当三角形（低压）侧发生AB两相短路时在星（高压）侧各相电流的关系。,由此可求出:,设侧各相绕组中的电流分别为，和，则:,三角形侧电流向量图,当三角形（低压）侧发生AB两相短路时：,68,根据变压器的工作原理，即可求得星形（高压）侧电流的关系为:,当Y,d11接线的降压变压器低压侧A-B两相短路时，在高压侧各相的电流具有和的关系；,而当Y,d11接线的升压变压器高压（星型）侧BC两相短路时，在低压（三角）侧各相的电流为和。,0,69,当过电流保护接于降压变压器的高压侧以作为低压侧线路故障的后备保护时，如果保护采用三相星形接线，则接于B相上的继电器由于流有较其它两相大一倍的电流，因此灵敏系数增大一倍，这是十分有利的。如果保护采用的是两相星形接线，则由于B相上没有装设继电器，因此灵敏系数只能由A相和C相的电流决定，在同样的情况下，其数值要比采用三相星形接线时降低一半。,70,例：如图所示，35kV单侧电源辐射网，确定线路AB的保护方案，变电所B，C中变压器连接组别为Y，d11,且在变压器上装设差动保护，线路AB的最大传输功率为Pmax=9MW,cos=0.9,KSS=1.3。网络中阻抗为归算至37kV电压级有名值。,线路AB的过流保护要保护到变压器T1低压侧短路。,71,（1）电流速断保护,B母线短路最大三相短路电流：,灵敏度校验：最小运行方式15%处两相短路灵敏度：,故灵敏度满足要求,72,（2）限时电流速断保护,1）按躲开变压器T1低压侧母线短路整定：,2）与相邻线路电流速断保护配合：,选取较大值作为动作电流，则：,3）灵敏度校验：,73,不满足要求,改用与T1低压侧母线短路配合，则,动作时间取1s,即：,（3）定限时过电流保护,74,灵敏度校验：,1）作为本线路近后备保护：,2）作为相邻线路远后备保护：,3）作为相邻元件变压器远后备保护：,灵敏度满足要求,灵敏度满足要求,灵敏度满足要求,75,填空题:,2-1瞬时电流速断的保护范围随_和_而变。2-2瞬时电流速断保护的保护范围在被保护线路_端，在_运行方式下，保护范围最小。2-3本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超过相邻下线路的_保护的保护范围，故只需带_延时即保证选择性。2-4线路装设过电流保护一般是为了作本线路的_及作相邻下一条线路的_。,76,2-5为使过电流保护在正常运行时不动作，其动作电流应大于_，为使过电流保护在外部故障切除后能可靠返回，其返回电流应大于_。2-6为保证选择性，过电流保护的动作时限应按_原则整定，越靠近电源处的保护，动作时限越_。2-7在段式电流保护中，电流段又称为_保护，电流段又称为_保护，电流三段又称为_保护，并且由电流段和电流段的联合工作构成本线路的_。,77,2-8装有三段式电流保护的线路，其首端故障时，一般_保护动作，末端故障时一般_保护动作。2-9三段式电流保护中，最灵敏的是第_段，因为_。2-10已知返回系数，可靠系数，自启动系数，最大负荷电流，三段式电流保护段的整定电流=_。根据整定公式，为了保护动作的可靠性。要求返回系数=_。,78,选择题,2-23电流速断保护的动作电流应大于_。（A）被保护线路末端短路时的最大短路电流；（B）线路的最大负载电流；（C）相邻下一线路末端短路时的最大短路电流。2-24电流速断保护的保护范围在_运行方式下最小。（A）最大；（B）正常；（C）最小。2-25双侧电源线路的电流速断保护为提高灵敏性，方向元件应装在_。（A）动作电流大的一侧；（B）动作电流小的一侧；（C）两侧。,79,2-26若装有定时限过电流保护的线路，其末端变电所母线上有三条出