繼電保護(hù)課件(重慶大學(xué))第二章電網(wǎng)的電流電壓保護(hù)

1、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間短路電流電壓保護(hù)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間短路電流電壓保護(hù) 1電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)2大接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)大接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)3第二章電網(wǎng)的電流電壓保護(hù)第二章電網(wǎng)的電流電壓保護(hù)小接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)小接地電流系統(tǒng)的零序保護(hù)4電流繼電器電流繼電器 電網(wǎng)發(fā)生相間短路時(shí)，故障相電流突然增大，通過檢測(cè)電流的變化可以判定故障的發(fā)生，這是作為故障測(cè)量元件之一的電流繼電器的功能。 電流繼電器有很多類型，如電磁型、晶體管型和集成電路型等，它們總有一個(gè)動(dòng)作電流（Iop.r）和一個(gè)返回電流（Ire.r） 某種電流電壓繼電器的結(jié)構(gòu)如下所示：電流繼電器電流繼電器動(dòng)

2、作電流（動(dòng)作電流（Iop.rIop.r） 返回電流（返回電流（Ire.rIre.r） 返回系數(shù)返回系數(shù) ：rereopIKI增量繼電器增量繼電器 欠量繼電器欠量繼電器相間短路和系統(tǒng)運(yùn)行方式相間短路和系統(tǒng)運(yùn)行方式 在假設(shè)電力系統(tǒng)各處正序阻抗和負(fù)序阻抗相等的情況下，32兩相短路時(shí)故障相的相電流是三相短路時(shí)的 倍。 保護(hù)安裝處通常是指繼電保護(hù)裝置采集電流、電壓信號(hào)的位置，而不是裝置的實(shí)際存在處。 相間短路和系統(tǒng)運(yùn)行方式相間短路和系統(tǒng)運(yùn)行方式2132phkSEIZz l（ ）（2.1）31phkSEIZz l（ ）（2.2）最大方式最大方式最小方式最小方式 階段式保護(hù)方案階段式保護(hù)方案1 1、保護(hù)范圍

3、、保護(hù)范圍 如圖2.3所示，當(dāng)電流保護(hù)的整定值Iop等于在一定方式下（系統(tǒng)阻抗一定和短路類型一定）k點(diǎn)短路時(shí)的故障電流，則從保護(hù)安裝處到K點(diǎn)之間任意一點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)均能夠啟動(dòng)，則電流保護(hù)在此方式下的保護(hù)范圍（其間任一位置發(fā)生短路，保護(hù)裝置能夠啟動(dòng)）是lp。階段式保護(hù)方案階段式保護(hù)方案2 2、階段式保護(hù)方案、階段式保護(hù)方案 線路的電流保護(hù)是常見的階段式保護(hù)之一，通常配置段、段和段，又叫三段式保護(hù)，其方案如圖2.4所示：段最大保護(hù)范圍 0秒延時(shí)動(dòng)作于跳閘。段最大保護(hù)范圍動(dòng)作時(shí)間比下一級(jí)相鄰線路段的動(dòng)作時(shí)間增加 t。與段構(gòu)成主保護(hù)。段最大保護(hù)范圍動(dòng)作時(shí)間比下一級(jí)相鄰線路段的動(dòng)作時(shí)間增加t。是后備保護(hù)階

4、段式保護(hù)方案階段式保護(hù)方案 該方案目的是在最大方式下限制各段的保護(hù)范圍，使其滿足選擇性的要求，并在該前提下使保護(hù)的快速性盡可能提高。 方案的實(shí)現(xiàn)手段是在最大方式下，通過整定計(jì)算獲得各段保護(hù)的整定值。在最小方式下校驗(yàn)整定結(jié)果能否滿足靈敏性的要求。無時(shí)限電流速斷保護(hù)無時(shí)限電流速斷保護(hù) 無時(shí)限電流速斷保護(hù)又稱為段電流保護(hù)或瞬時(shí)電流速斷保護(hù)1 1、段的整定計(jì)算方法段的整定計(jì)算方法 如圖1.5所示max.minphoprelABrelSABEIKIKZZ 段的整定原則：躲過（使繼電保護(hù)不啟動(dòng)）被保護(hù)線路末端三相短路時(shí)保護(hù)安裝處的相電流。規(guī)定段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間top=0s。 可靠系數(shù)：所有誤差及裕度的總和：短

5、路電流計(jì)算誤差、傳感誤差、裝置誤差、非周期分量影響、裕度。誤差均考慮為一個(gè)方向。特點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單、動(dòng)作速度快、保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響大。 最小保護(hù)范圍不小于 15%20%，否則認(rèn)為其靈敏性校驗(yàn)不滿足要求。 3 3、線路、線路變壓器形式下變壓器形式下段的整定段的整定 如圖2.7，是線路變壓器組接線，此時(shí)線路的段的整定原則為：躲過變壓器與線路連接側(cè)的對(duì)側(cè)三相短路時(shí)保護(hù)安裝處的相電流。也即保護(hù)的整定值會(huì)較小，其保護(hù)范圍可能會(huì)超過線路全長(zhǎng)，伸入變壓器內(nèi)部，這是被允許的，因?yàn)閷?duì)于線路變壓器組接線，變壓器故障時(shí)其必然停止運(yùn)行。 max.minphoprelABrelSABTEIKIKZZZ其中，ZT是變

6、壓器的阻抗 4 4、段的保護(hù)范圍段的保護(hù)范圍 （一）作圖法 如圖2.5，M 和 N 點(diǎn)的橫坐標(biāo)。不難發(fā)現(xiàn)，最大方式下保護(hù)范圍末端的短路電流等于保護(hù)的整定值 （二）解析法 保護(hù)范圍末端三相短路.max.min.min1.max113,2phphoprelpSSpopEEIKlZZz lZI保護(hù)范圍末端兩相短路 .min.max.max1.min113,2phphoprelpSSpopEEIKlZZz lZI限時(shí)電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)又稱為段電流保護(hù)。1 1、 段的整定計(jì)算方法段的整定計(jì)算方法 如圖2.8所示，為滿足選擇性要求， 段的動(dòng)作時(shí)限必須比相鄰下一級(jí)線路段的動(dòng)作時(shí)限增

7、加t。. 221op poprelrelrelbbIIIKIKKKK 段的整定原則：躲過相鄰下一級(jí)線路段保護(hù)范圍末端三相短路時(shí)保護(hù)安裝處的相電流。 其整定值用下式計(jì)算， 段的動(dòng)作時(shí)間為：. 1. 2op pop pttt其中 t 通常為 0.30.5s 。2 2、相鄰分支線路、相鄰分支線路-定義分支系數(shù)定義分支系數(shù) 分支系數(shù)= 相鄰線路短路電流的比值。即將下一條線路動(dòng)作電流折算到本線路。 助增的情況，而Kb1；外汲的情況，而Kb1。 在復(fù)雜電網(wǎng)中可能同時(shí)既存在助增情況，也存在外汲情況，分支系數(shù)的值可能為任意正數(shù)。 3 3、有多個(gè)相鄰下一級(jí)的情況、有多個(gè)相鄰下一級(jí)的情況 被保護(hù)線路存在多個(gè)相鄰下

8、一級(jí)設(shè)備時(shí)， 首先按與各個(gè)相鄰下一級(jí)設(shè)備的段相配合整定，然后選擇數(shù)值較大者4 4、段的靈敏性校驗(yàn)段的靈敏性校驗(yàn) .min.min. 1ksenop pIKI 最小靈敏系數(shù) 規(guī)定其必須大于1.31.5。如果靈敏系數(shù)檢驗(yàn)不滿足要求，則應(yīng)該按與相鄰下一級(jí)線路的段相配合重新整定 。 5 5、二次接線、二次接線. 2. 1op pop prelbIIKK其動(dòng)作時(shí)間改為：. 1. 2op pop pttt 段的接線圖與段的相同，在數(shù)字式繼電保護(hù)裝置中，它們是共用同一硬件的兩段程序，其跳閘邏輯出口為 “或”關(guān)系。由常規(guī)繼電器實(shí)現(xiàn)的兩段保護(hù)各自有一套硬件，其跳閘出口部分電路并聯(lián)。 定時(shí)限過電流保護(hù)定時(shí)限過電流

9、保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)又稱為段電流保護(hù)。1 1、 段的整定計(jì)算方法段的整定計(jì)算方法 段應(yīng)該躲過保護(hù)安裝處流過的最大負(fù)荷電流IL.max，為了滿足選擇性要求，段的動(dòng)作時(shí)間一般會(huì)被設(shè)置得較長(zhǎng)。 如圖2.10. 1.maxrelssop pLreKKIIK其動(dòng)作時(shí)間為：. 1. 2op pop pttt 段整定值公式：，被稱為階梯型動(dòng)作時(shí)間配合關(guān)系 如果存在多個(gè)相鄰下一級(jí)設(shè)備，段的動(dòng)作時(shí)間按與各個(gè)相鄰下一級(jí)設(shè)備的段動(dòng)作時(shí)間配合后，選擇最大值整定。2 2、段的靈敏度校驗(yàn)段的靈敏度校驗(yàn) 段保護(hù)的靈敏性通過計(jì)算其最小近后備和遠(yuǎn)后備靈敏系數(shù)來檢驗(yàn)。 .min.min. 1ksenop pIKI 規(guī)定最小近后備

10、靈敏系數(shù)必須大于 1.31.5，此時(shí) .min1.max32phkSABEIZZ 規(guī)定最小遠(yuǎn)后備靈敏系數(shù)必須大于 1.2，此時(shí) 1.max.min.max32phSABkbEZZIK3 3、二次接線二次接線保護(hù)裝置內(nèi)部各段保護(hù)之間的連接關(guān)系： 微機(jī)保護(hù)裝置：三段保護(hù)集中在1個(gè)裝置里，跳閘命令采用“或”的方式發(fā)出； 共用硬件及出口繼電器。 電流互感器與保護(hù)裝置之間的接線：電流互感器與保護(hù)裝置之間的接線： 小接地電流系統(tǒng)中，電流互感器采用二相不完全星形接線，無時(shí)限電流速斷保護(hù)輸入A、C 兩相電流， 如圖所示： 不完全星型接線不能反映B相故障電流； 大電流接地系統(tǒng)采用完全星型接線，可反映任意相接地故

11、障。 電壓電流連鎖速斷保護(hù)電壓電流連鎖速斷保護(hù)1 1、運(yùn)行方式變化對(duì)保護(hù)的影響、運(yùn)行方式變化對(duì)保護(hù)的影響 電流保護(hù)受運(yùn)行方式變化的影響很大，如圖2.11，運(yùn)行方式不同，保護(hù)范圍也不同。 。 2 2、電壓電流聯(lián)鎖速斷保護(hù)、電壓電流聯(lián)鎖速斷保護(hù) 當(dāng)最大和最小運(yùn)行方式差異較大時(shí)，無時(shí)限電流速斷的保護(hù)范圍可能很小，甚至出現(xiàn)保護(hù)范圍為零的情況，如圖2.12所示： 整定原則是：使保護(hù)在主要運(yùn)行方式（一般不是最大方式）下，電壓繼電器和電流繼電器都有相同且較大的保護(hù)范圍（通常是設(shè)備阻抗的75%） . 11.,phUop pSnABEIZZ. 1. 13Uop pop pABUIZ 如圖2.13 所示反時(shí)限過電

12、流保護(hù)反時(shí)限過電流保護(hù) 帶時(shí)限的保護(hù)按動(dòng)作時(shí)間特性分為定時(shí)限和反時(shí)限兩種。定時(shí)限過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間是固定不變的， 與短路電流大小無關(guān)；而反時(shí)限過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流大小成反比，故稱為反時(shí)限特性，如圖2.14所示。 反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定值與定時(shí)限過流保護(hù)相同，用下式計(jì)算反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間12opopktIKI 反時(shí)限過電流保護(hù)在快速性上常常優(yōu)于定時(shí)限過流保護(hù)，只是在動(dòng)作時(shí)間的配合上比定時(shí)限過流保護(hù)復(fù)雜。 電流電壓保護(hù)的性能和應(yīng)用電流電壓保護(hù)的性能和應(yīng)用1 1、選擇性、選擇性 無時(shí)限電流速斷保護(hù)是依靠動(dòng)作電流整定值獲得選擇性的，過電流保護(hù)主要依靠動(dòng)作時(shí)間獲得選擇 性，限時(shí)電

13、流速斷保護(hù)的選擇性依靠電流和動(dòng)作時(shí)間共同實(shí)現(xiàn)的。 。 2 2、快速性、快速性 無時(shí)限電流速斷保護(hù)和電壓、電流聯(lián)鎖速斷保護(hù)沒有人為的延時(shí)，主要保護(hù)裝置固有的動(dòng)作時(shí)間，約0.060.1s，其動(dòng)作快速。限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般為 0.5s。定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般較長(zhǎng)，特別是靠近電源的保護(hù)，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)秒。 3 3、靈敏性、靈敏性 電流保護(hù)的保護(hù)范圍和靈敏系數(shù)受運(yùn)行方式變化的影響，有時(shí)不能夠滿足要求。 a、對(duì)無時(shí)限電流速斷保護(hù)，當(dāng)被保護(hù)線路阻抗與等值系統(tǒng)阻抗相比很小時(shí)（如短線路），其保護(hù)范圍可能很小，甚至為零。 b、對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)，當(dāng)相鄰下一級(jí)線路阻抗很小時(shí)，其靈敏系數(shù)可能不滿足要求。

14、c、過電流保護(hù)靈敏系數(shù)一般較大，但對(duì)于長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路，其靈敏系數(shù)也可能達(dá)不到要求。當(dāng)相鄰下一級(jí)設(shè)備阻抗很大時(shí)，做為其遠(yuǎn)后備的過電流保護(hù)靈敏系數(shù)往往不夠。 電流電壓保護(hù)的原理、結(jié)構(gòu)和接線比較簡(jiǎn)單，整定計(jì)算方便，具有較高的可靠性。三段式電流保護(hù)廣 泛用于35kV及以下電網(wǎng)，在更高電壓等級(jí)電網(wǎng)中很少采用，一般是做為輔助保護(hù)（為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)）。 4 4、可靠性、可靠性 5 5、實(shí)際應(yīng)用、實(shí)際應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用中，保存在繼電器中的整定值應(yīng)該是按電壓互感器變比KTV和電流互感器變比KTA折算的二次值，即 和opopTAIiKopopTVUuK方向電流保護(hù)的工作原理方向電流保護(hù)的工作原理。 電流保護(hù)常用于單側(cè)電源輻射形網(wǎng)絡(luò)，而為了提高供電可靠性，電網(wǎng)常常采用雙側(cè)電源或環(huán)網(wǎng)接線。如圖2.15所示 如果P3采用電流保護(hù)，對(duì)其動(dòng)作電流和時(shí)間進(jìn)行整定時(shí)不會(huì)考慮到如下情況：在k處發(fā)生故障時(shí)流過保護(hù)P3安裝處的電流大小，以及保護(hù)P3在動(dòng)作時(shí)間上與保護(hù)P2相配合。如此P3將存在失去選擇性的可能，發(fā)生反方向誤動(dòng)。 為解決上述問題，在電流保護(hù)的基礎(chǔ)上增加功率方向判別環(huán)節(jié)，規(guī)定功率方向?yàn)檎请娏鞅Ｗo(hù)動(dòng)作