【《电网相间短路的电流电压保护分析》5200字】

电网相间短路的电流电压保护分析目录TOC\o"1-3"\h\u14757电网相间短路的电流电压保护分析 1259511.1继电特性及运行方式 2105281.1.1继电器的继电特性 2119721.1.2继电器的工作原理 2312491.1.3继电器的继电特性 3221861.1.4继电保护的运行方式 3194091.2单侧电源网络中相间电流、电压保护 4143861.2.1电流速断保护 424321.2.2限时电流速断保护 593381.2.3定时限过电流保护 6287521.2.4电网系统三段式电流保护装置 867011.2.5电流电压联锁速断保护 924051.2.6反时限过电流保护 10303381.4电网相间短路的方向电流保护原理 11151821.4.1方向电流保护的作用原理 1121297图3-10具有一个方向性过载和电流补偿保护的符合单相供电原则的连接线 12308821.4.2功率方向元件的工作原理 1284961.4.4对方向性电流保护的评价 161.1继电特性及运行方式1.1.1继电器的继电特性图3-1继电器图示1.电流线圈2.电磁铁1.Z形钢舌片4.静触点5.动触点6.起动电流调节转杆7.标度盘8.轴承9.反作用弹簧10.轴1.1.2继电器的工作原理当有电流流过后磁通会出现在电磁铁中并且产生的力会让Z形钢舌片发生移动和偏离。由于反作用力制衡不让它偏转。所以必须得磁通产生的力大过Z受到制衡的力时它才会被拉近磁极端，我们一般把这种动作叫做继电动作。继电器的返回系数：KQUOTEIopIop:继电器电流线圈中能使继电器动作的最小电流值QUOTEIreIre:让继电器从起动到返回的最大电流值1.1.3继电器的继电特性在上述的原理图中如果当QUOTEIkIk≥QUOTEIopIop时继电器开始动作，但是QUOTEIkIk<QUOTEIopIop时继电器不会动作，只有当继电器的电流转变成QUOTEIkIk≤QUOTEIreIre时，继电器才能回到原位，它的常闭触点闭常开触点断开。不管是做什么样的动作继电器指令都很清楚明白,具体。它并没有直接停留在运动过程中的一个中间部分位置所以这种特性被人们统称称之为"继电特性"。1.1.4继电保护的运行方式怎样得出短路周期分量，依照下式：IQUOTEEΨEΨ:系统等效电源的平均相电动势QUOTEZsZs：阻抗值（从系统的等效直流电源至电压保护器或安装器的位置）QUOTEZkZk：短路点到保护安装处之间的阻抗由上式可得k点发生两相短路时的电流计算公式：I1.2单侧电源网络中相间电流、电压保护1.2.1电流速断保护保护的动作原理与整定计算原理是：当线路有问题时短路电流幅值快速增大然后他能快速动作就是电流速断保护。图3-2单侧电源辐射网络短路电流曲线如图3-2：因为电流速断保护动作有选择性的要求，所以我们3的电流必须要大于QUOTEk1k1最大短路电流，所以上面保护3动作电流我们应该应整定成IQUOTEKrel'Krel'对于保护2的三相短路电流就可以用下式得出：I所以就能得出：1）运用保护方式之一的电流速断方式不能保护系统全部的线路。2）系统故障类型以及系统运行方式影响着电流速断保护它能保护线路的多少，在实际情况中，我们一般用保护区长度的大小判断速断保护的灵敏度。保护3的最大、最小保护区QUOTElmax•3lmax•3、QUOTElmin•II式中，QUOTEz1z1为线路AB的单位正序阻抗1.2.2限时电流速断保护保护的工作原理及整定计算图3-3限时速断电流的设计速断断电保护的设计工作电路原理与电流整定值的计算在短路保护方式中电流速断保护因为它不能将全部线路容纳，之前剩下的部分还得重新找其他方法来保护，所以就有了限时电流速断保护这种保护发发。图3-3讲清楚了限时电流速断保护的整定计算和工作原理，假如保护3处两种保护装置都安装了，因为这种保护需要把整个电网系统都覆盖，不让它产生任何问题，所以它的覆盖范围就要超出自己的部分，因为前面线路末端和后面线路首段相连。这种情况对系统来说是错误的因为如果是这样的话那后面线路接近于前面线路的地方发生短路时它还能起动。因为我们知道系统运行有按照选择性的规则，下一段线路发生故障应该让保护2动作，所以就得让保护3的保护动作延时一段时间（用时间阶段ΔT表示延长的时间）来保证选择性。它的限始电流速断保护的整定值为I式中，QUOTEKrel″Krel″保护3限时电流速断保护的动作时限为QUOTE+Δt上式中，QUOTEt2't2'限时电流速断保护灵敏系数KQUOTEIk•B•min(2)为了确保电网的线路终点出现故障情况时,该保护设备一定要能够停止动作，要求QUOTEKsenKsen≥1.3～1.51.2.3定时限过电流保护1.过电流保护动作电流的整定原则这个保护能覆盖全部线路，我们最初的想法是如果系统在正常运行，我们就不让这个保护有任何反应，就让他保持原有状态就行了，所以我们在设置这个保护时要让驱动它有反应的工作电流大于所有流经它的电流QUOTEIL•maxIL在我们真实场景里我们不能只考虑怎么让它动作，还得考虑其它重要的因素，就比如说当这个系统里全部故障都消失了的时候，那些已经发生了保护的保护装置能不能取消动作恢复原有状态。图3-4中，k1点故障发生后产生了短路电流，短路电流要流过这一整条线路，所有这条线路上所有的保护都能被它带动着工作。但是根据理论知识来讲我们不能允许他们都动作，只能让3自己动作，其他的所有保护恢复初始状态。图3-4用于确定动作过电流和保护动作的电流及保护动作的时间但是在日常生活中其它保护中也会有其它电流流过，因为这个系统里有其它负载在工作，还有一个最重要的原因就是电机自启动会产生一个相当大的电流：用公式表示：I要让QUOTEIreIre大于QUOTEIMs•maxIMs•max因此学者们又创造了可靠系数QUOTEKrelKrelI4起动电流是I本式中QUOTEKreKre是可靠系数QUOTEKreKreQUOTEKMsK过电流保护动作时限的整定如图3-5所示，假设系统中所有器件都安装过流保护装置，如果k1点短路在短路电流的作用下，保护1、2、3、4都可能动作，但是运用选择性的规局应该只有保护1切除故障，保护2～4在故障没有了之后必须立即返回。系统中保护2的动作QUOTEt2t2：QUOTEt2t2=QUOTEt1t1+Δt仿照上边，QUOTEt3t3、QUOTEt4t4时限是：QUOTEt3t3=QUOTEt2t2+ΔtQUOTEt4t4=QUOTEt3t3+Δt图3-5根据阶梯式原理整定过电流保护运行动作的时限在图3-8中，保护1的动作时限还有根据下式得出:QUOTEt1t1=QUOTEt2t2+ΔtQUOTEt1t1=QUOTEt3t3+ΔtQUOTEt1t1=QUOTEt4t4+Δt即QUOTEt1t1应取其中最大的一个。1.2.4电网系统三段式电流保护装置1.电网系统三段式电流保护的构成因为电流速断保护不能完全保护电网系统，因此输电线路最多见的就是三段式电流保护。图3-5，保护1选择瞬时动作的过电流就可以了。保护2，要经过0.5s的过流保护。保护3要和保护2配合所以它的动作时限应定为1～1.2s。三段式电流保护装置的原理接线及展开图图3-6a三段式电流保护的原理接线图3-6b三段式电流保护的展开图1.2.5电流电压联锁速断保护图3-7电流电压联锁速断保护的原理接线如下图所示，保护1处电流、电压的一次动作值为IU动作值QUOTEIact•1Iact•1和QUOTEUact•1Uact•1，以及相应的线路长度QUOTElK式中，K是可靠系数，通常取1.3。图3-8电流电压速断保护原理整定1.2.6反时限过电流保护除了之前的保护还有保护就是反时限过电流保护。它的动作特性如图3-9所示。IEC推荐的反时限特性有三种:IECA(一般反时限)t=式中，t为反限时动作时间;QUOTEIactIactQUOTETsetTsetIECB(非常反时限)t=IECC(极度反时限)t=1.4电网相间短路的方向电流保护原理1.4.1方向电流保护的作用原理下面是一个双侧电源网络的概念图。在上面的图片里所有线路两侧都配有电源,因此为了防止去除那些产生故障的线路,所以就必须要在线路两侧各自安装一个断路器和一个保护单元。假如k1点出现短路时,只应该由保护3和保护4跳闸,以此方式切除线路bc,此时在母线b、c上的两个负荷依旧能够分别从电源g1、g2得到一个点供电;同理,当k2短路时,只需要由保护1与另一个保护2进行跳闸,以此方式切除电缆线路ab。由此可见,该系统的供电可靠度有很大幅度地增强。然而在这种情况下的电网中,一般的电流保护方式并没有完全满足任何一种选择性的要求。在保护2和保护3上再加功率方向闭锁元件之后，可以解决电流保护的选择性问题。例如下图中,1~6都是对于方向性过电流的保护,其规定动作方向如图3-9中箭头所示。在图中所有都是相同的方向和保护之间的时限相互配合还是依据阶梯式的原则进行整定,两组相同的方向和保护之间不需要求具备相互配合的关系。图3-9双侧电源方向性过电流保护的时限特性具有电流方向性过载和电流短路保护性和单相电路原则的开关接线电路结构如下表图3-10所示。图3-10具有一个方向性过载和电流补偿保护的符合单相供电原则的连接线1.4.2功率方向元件的工作原理1.对功率方向元件的基本要求在这如图3-11所示的短路系统中,设置一条参考母线内部电压流向u为一条参考线的相量,要求一条母线内部短路降压电流的一个正方向值也就是一条母线内部短路电压流向的计算方式。对于方向保护1,当正反反方向k和k1点之间发生直流短路时,故障过程中的直流短路稳压电流对角相量大致滞后于保护母线的短路电压相角0°<<90°,相量方程图显示如下图右表所示,当一个受到短路保护的电源逆变器在电源反馈正方向k和k2点之间发生了直流短路时,电源2供给一个通过方向保护1的直流短路稳压电流,此时短路电压相量滞后于保护母线的相角将可能会大致是180°+(为从保护母线至方向k2点之间的保护线路提供电压阻抗角)它的值为180°<180°+<270°,相量图如图所示。设==,所以当在上述两种情况下短路时和的相位温度之间的相差为180°。图3-11功率方向元件工作原理分析继电保护中对功率方向元件的基本要求如下:要求系统具有很清楚的的方向性,系统的正方向上当发生了各种事故它都能快速地可靠进行动作,但是当相对于逆方向发生故障时就无法进行这些动作。正方向故障时有足够的灵敏度。2.功率方向元件(一种功率方向的继电器)在工况下的动作性质按照在机械和电工技术中用来测量a相功率的概念,在a相的各个功率方向上元件都加入了电压QUOTEUrUr(如QUOTEUAUA)和电流QUOTEIrIr(如QUOTEIAIA)，正方向短路的情况如图3-11b所示。功率短路方向是指元件电路中的输入电流和输出电压它们的的相角分别也就是φ当指向相反的功率方向时会发生功率短路,，如图3-11c所示时，为φ式中，符号arg表示相量QUOTEUAIkAUA如果取QUOTEφkφk=QUOTE60°60°,可画出相量关系如图3-12所示。图3-12三相短路QUOTEφkφk=QUOTE60°60°时的相量关系如果电路发生了正或负方向的漏电故障,要使所有的功率继电器均能可靠地正常进行正确动作,功率在正方向上的继电元件组在进行正确动作时的角度控制范围通常应采取±90°。如图3-13a所示。它的动作方程式可以用下列表示：90φ当选取QUOTEφsen=φkφsen=φk=QUOTE60°60°时，如图3-13a所示。用QUOTEφrφr表示QUOTEUrUr超前于QUOTEIrIrφ中的公式可以简单地写成U减少和消除致命死区可以选择这种特性及其接线功率导致的方向元件。图3-13功率方向元件的动作特性1.4.3双侧供电系统在网络中采用了电流保护调节整定时间的技术特点在对双侧直流电源输入网络中电路进行电流整定电源线路的输出电流电压保护同时应该还需要特别注意一些几个方面。1.瞬时电流速断保护双侧电源线路以及线路短路电流随距离QUOTEll变化的曲线如图3-14所示。图中，电源QUOTEE1E1与QUOTEE2E2的容量不同，曲线①为由电源QUOTEE1E1供给的电流QUOTEIk•E1Ik•E1，曲线②为由QUOTEE2E2供给的电流QUOTEIk•E2Ik•E2。但是有个问题就是，如果在保护区外kl点短路的话，右侧电源会产生短路电流并且流过两端，但是按照选