理學(xué)電流保護(hù)總結(jié)

會(huì)計(jì)學(xué)1理學(xué)電流保護(hù)總結(jié)三段式電流保護(hù)電流繼電器根據(jù)流過繼電器的電流大小和方向而動(dòng)作的繼電器繼電特性動(dòng)作電流：Idz.j返回電流：Ih返回系數(shù)：

繼電特性：電流達(dá)到動(dòng)作電流則啟動(dòng)，電流回落到返回電流則返回，不會(huì)停留在中間狀態(tài)IhIdz.j吸合斷開PI返回第1頁/共44頁對于某個(gè)特定的短路點(diǎn)而言，短路電流的最大值通常為最大運(yùn)行方式下三相短路的短路電流，最小值通常為最小運(yùn)行方式下兩相間短路的短路電流。三段式電流保護(hù)第2頁/共44頁小結(jié)：三段式電流保護(hù)I段II段III段電流整定方法動(dòng)作電流躲過下級線路出口處短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的電流動(dòng)作電流躲過不超過下級線路I段保護(hù)范圍末端處短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的電流返回電流躲過正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流保護(hù)范圍部分本級線路本級線路全長+部分下級線路本級線路全長+下級線路全長可靠返回不需要只需考慮時(shí)間配合需考慮返回電流值和時(shí)間配合動(dòng)作時(shí)間<0.10.1+1~2Δt0.1+nΔt校驗(yàn)保護(hù)范圍校驗(yàn)本線路靈敏度校驗(yàn)本、下級線路靈敏度校驗(yàn)返回第3頁/共44頁電流速斷保護(hù)（I段）的保護(hù)范圍通常要求，小方式下保護(hù)范圍不小于15%，大方式下保護(hù)范圍不小于50%第4頁/共44頁電流速斷保護(hù)（I段）的保護(hù)范圍在某些極端情況下可能沒有保護(hù)范圍運(yùn)行方式變化太大，曲線I與曲線II的差距太大線路太短，曲線I與曲線II都過于平緩max(Id,1)*kk=Idz,2≥min(Id,2)第5頁/共44頁電流速斷保護(hù)（I段）的保護(hù)范圍特例：保護(hù)線路全長——線路-變壓器組接線整定：Idz,1=kk*Id,1返回第6頁/共44頁限時(shí)電流速斷保護(hù)（II段）的整定動(dòng)作電流整定方法

可靠系數(shù)通常取值范圍下限：[1.1,1.2]問題：為什么不延伸到下級線路末端？注意建立起保護(hù)間互相配合的概念動(dòng)作時(shí)間整定第7頁/共44頁限時(shí)電流速斷保護(hù)（II段）靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)

靈敏系數(shù)：問題：為什么要進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)？限時(shí)電流速斷保護(hù)的目標(biāo)是要保護(hù)線路全長，因此必須確保線路上最惡劣情況下的短路電流都能引起保護(hù)動(dòng)作第8頁/共44頁靈敏度校驗(yàn)對整定值的影響靈敏度要求——下限區(qū)間[1.3,1.5]

正常整定：I’’dz.2=k’’k*I’dz.1

如果靈敏度不滿足要求：min(Id,1)<k’’k*klm*I’dz.1

與下級線路的限時(shí)速斷電流保護(hù)整定值配合 I’’dz.2=k’’k*I’’dz.1返回第9頁/共44頁定時(shí)限過電流保護(hù)的電流整定設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)的差異：正常時(shí)不動(dòng)作正常時(shí)流過保護(hù)4處的最大電流為Imax根據(jù)選擇性應(yīng)由保護(hù)3動(dòng)作切出故障，切除故障后保護(hù)4應(yīng)可靠返回，即繼電器返回電流應(yīng)大于故障切除后的最大電流故障切除后短路時(shí)制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)，起動(dòng)電流將大于正常工作時(shí)的最大電流Idz

>ImaxIh>I’maxI’max=Kzq*Imax>ImaxIh=Kh*Idz第10頁/共44頁定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定流過保護(hù)1~5的電流相同，d1短路時(shí)所有保護(hù)都起動(dòng)為了滿足選擇性t5=t4+⊿t=t3+2⊿t=t2+3⊿t=t1+4⊿t第11頁/共44頁定時(shí)限過電流保護(hù)的電流整定靈敏度校驗(yàn)著眼于本線路：

最小方式下本線路末端兩相短路，Klm≥1.3~1.5著眼于相鄰線路（作為其遠(yuǎn)后備）

最小方式下相鄰線路末端兩相短路，Klm≥1.2靈敏度配合Klm.1>Klm.2>Klm.3>Klm.4>……返回第12頁/共44頁反時(shí)限過電流保護(hù)介紹原理：短路電流越大，動(dòng)作越快第13頁/共44頁反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間配合返回第14頁/共44頁電流保護(hù)的接線方式三相星形接線兩相星形接線第15頁/共44頁反映故障的能力的比較三相短路——都能反映（至少兩個(gè)繼電器動(dòng)作）兩相短路 AB或BC短路時(shí)三相星形兩個(gè)繼電器動(dòng)作，兩相星形一個(gè)繼電器動(dòng)作單相接地

三相星形都能反映，兩相星形不能反映B相接地中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的兩點(diǎn)短路Y-d接線變壓器后面的兩相短路第16頁/共44頁Y-d接線變壓器后面的兩相短路由于IA=IC，IB=-2IA，因此B相繼電器靈敏系數(shù)比AC相高一倍兩相星形接線由于沒有采集B相電流，故而其靈敏度比三相星形高接線方式的經(jīng)濟(jì)性三相星形較靈敏但成本高，用得不多兩相星形簡單經(jīng)濟(jì)，且兩點(diǎn)接地發(fā)生在輻射型電網(wǎng)中的可能性遠(yuǎn)大于串聯(lián)型電網(wǎng)，故而兩點(diǎn)接地更有優(yōu)越性第17頁/共44頁兩種接線方式的比較兩相星形三相星形三相短路兩個(gè)繼電器動(dòng)作三個(gè)繼電器動(dòng)作相間短路2/3的情況下一個(gè)繼電器動(dòng)作兩個(gè)繼電器動(dòng)作中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（串聯(lián)型）2/3的概率保證選擇性確保選擇性中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（并聯(lián)型）2/3的概率保證選擇性兩套保護(hù)時(shí)間整定相同時(shí)無法保證選擇性繼電器靈敏性（假設(shè)AB相間短路）Y-D變壓器后在中線上接入繼電器一提高靈敏度Y-D變壓器后B相靈敏度高設(shè)備用量3個(gè)繼電器、2臺電流互感器、接線相對簡單3個(gè)繼電器、3臺電流互感器，接線不平衡特殊要求所有線路都安裝于相同的兩相上無返回第18頁/共44頁方向性電流保護(hù)問題的提出：雙電源多電源和環(huán)形電網(wǎng)供電更可靠,但卻帶來新問題。返回第19頁/共44頁功率方向繼電器動(dòng)作方程式中：UJ

——

輸入電壓 IJ —— 輸入電流

φJ(rèn) —— 輸入相角顯然，當(dāng)UJ×IJ=0時(shí)，繼電器轉(zhuǎn)矩為0，不動(dòng)作——死區(qū)RT返回第20頁/共44頁功率方向繼電器死區(qū)短路故障下流入繼電器的短路電流IJ≠0發(fā)生接地短路時(shí)故障點(diǎn)故障相短路電壓為0如果直接將故障相電壓引入繼電器，則當(dāng)靠近保護(hù)安裝處發(fā)生接地故障時(shí)繼電器將不動(dòng)作RT第21頁/共44頁功率方向繼電器90°接線RATCABA相繼電器的輸入電流：A相電流A相繼電器的輸入電壓：BC相電壓差——線電壓第22頁/共44頁功率方向繼電器90°接線的動(dòng)作情況分析正方向三相短路正方向兩相短路保護(hù)安裝處遠(yuǎn)離保護(hù)安裝處 BC相短路： AB相短路： CA相短路：綜上，為確保任何形式的相見故障都能正確反映，返回第23頁/共44頁對保護(hù)2加裝方向元件不用方向元件：B母線外側(cè)短路時(shí)，保護(hù)2會(huì)誤動(dòng)不用方向元件：雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)的整定速斷保護(hù)Id2Id1第24頁/共44頁雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)的整定限時(shí)速斷保護(hù)的電流整定助增電流的影響第25頁/共44頁雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)的整定限時(shí)速斷保護(hù)助增電流的影響外汲電流的影響第26頁/共44頁整定時(shí)應(yīng)取Kfz的最小值，即Zl3.2=0，Zl3.1=Zl3G1ZS1Zl2Zl3.1Zl3.2Il1Zl1Il3Il2Il2取各種運(yùn)行方式中Kfz的最小值第27頁/共44頁G1G2ZS1ZS2Zl1Zl2近似地認(rèn)為G1和G2的電動(dòng)勢相同，故而可將電路簡化Il1IS2Il2取各種運(yùn)行方式中Kfz的最小值第28頁/共44頁時(shí)間整定確定同方向保護(hù)確定后備關(guān)系設(shè)定動(dòng)作時(shí)間判斷反方向電流的誤動(dòng)可能確定方向元件安裝位置返回第29頁/共44頁零序電流保護(hù)不對稱短路時(shí)的零序分量故障點(diǎn)零序電壓最高零序電流的分布與電源點(diǎn)無關(guān)零序功率方向是由線路流向母線零序電壓大小由中性點(diǎn)位置決定，而不取決與故障線路運(yùn)行方式變化時(shí)另序分量的大小和分布不變返回第30頁/共44頁第31頁/共44頁不平衡電流來源零序電壓過濾器互感器誤差、三相不完全對稱、三次諧波零序電流過濾器勵(lì)磁電流不對稱返回第32頁/共44頁躲開斷路器三相不同期合閘時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流（如果保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于不同期合閘時(shí)間，則不考慮這一條件）零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)的整定零序I段躲開下一線路出口處接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流非全相運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)振蕩所產(chǎn)生的最大零序電流（主要發(fā)生在單相重合閘時(shí)）第33頁/共44頁零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)的整定零序II段與下級線路零序I段配合零序助增電流靈敏度校驗(yàn)

按本線路末端接地短路的最小零序電流校驗(yàn)

Klm≥1.5時(shí)間整定：下級零序I段+0.5s第34頁/共44頁零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)的整定零序III段躲開下級線路出口處發(fā)生相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流動(dòng)作時(shí)限：各級線路相差0.5s靈敏度校驗(yàn)：

相鄰元件末端接地短路時(shí)流經(jīng)本保護(hù)的零序電流 Klm≥1.5第35頁/共44頁零序電流保護(hù)方向性零序電流保護(hù)零序功率方向繼電器零序電流超前零序電壓95°~105°φlm

=-95°~-105°其余原理與相間短路的功率方向繼電器一致第36頁/共44頁零序電流保護(hù)采用零序電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)零序過電流保護(hù)比相間過電流保護(hù)靈敏度高受運(yùn)行方式影響小三相對稱的不正常運(yùn)行狀態(tài)下不誤動(dòng)110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中，單相接地短路占全部故障的70%~90%第37頁/共44頁零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)線路較短時(shí)可能不滿足要求單相重合閘造成的非全相運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)較大的零序電流，難以躲過自耦變引起零序電流范圍擴(kuò)大返回第38頁/共44頁中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)復(fù)雜線路的電流電壓關(guān)系第39頁/共44頁中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)結(jié)論發(fā)生單相故障則全網(wǎng)都將產(chǎn)生零序電壓非故障線路的零序電流等于該線路本身的對地電容電流，方向?yàn)槟妇€到線路故障線路的零序電流等于全網(wǎng)非故障線路對地電容電流之和，方向?yàn)榫€路到母線返回第40頁/共44頁中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)接入消弧線圈的原因發(fā)生間歇性單相接地時(shí)，過大的容性短路電流可能造成電弧反復(fù)重燃，產(chǎn)生弧光接地過電壓第41頁/共44頁中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相