輸電線路的電流保護(hù)

1、 永興職業(yè)中專學(xué)校 李慧杰輸電線路的電流保護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)： 了解繼電保護(hù)的四項(xiàng)要求 掌握常用幾種電流保護(hù)的工作原理 掌握三段式電流保護(hù)的原理和電路構(gòu)成。輸電線路的電流保護(hù) 繼電保護(hù)的基本要求：選擇性：電力系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時(shí)要求保護(hù)裝置有選擇性地切除故障設(shè)備，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行?？焖傩裕涸诒ＷC選擇性的基礎(chǔ)上盡快切除故障設(shè)備，減輕電流對(duì)設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和快速熄滅電弧。切除時(shí)間=保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間+斷路器跳閘時(shí)間。動(dòng)作時(shí)間0.02-0.04秒，油斷路器跳閘0.1-0.15秒，開關(guān)斷路器0.05-0.08秒靈敏性：保護(hù)裝置對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)的故障和不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力。對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)的故障都

2、能正確動(dòng)作，有足夠的靈敏度，但保護(hù)范圍外的故障都不應(yīng)該動(dòng)作?？煽啃裕和度脒\(yùn)行的保護(hù)裝置應(yīng)隨時(shí)處于良好狀態(tài)，被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障和不正常狀態(tài)時(shí)應(yīng)有選擇性地快速地正確動(dòng)作。輸電線路的電流保護(hù)輸電線路的電流保護(hù) 相間短路、接地是輸電線路經(jīng)常發(fā)生的故障，其特點(diǎn)表現(xiàn)為線路中電流突然增大、電壓突然降低。 電流保護(hù)就是利用電流突然增大引起電流繼電器動(dòng)作的保護(hù)。電壓速斷保護(hù)則是利用電壓突然下降構(gòu)成的保護(hù) 電流保護(hù)的分類：定時(shí)限過流保護(hù)、無時(shí)限電流速斷保護(hù)、延時(shí)電流速斷保護(hù)、反時(shí)限過流保護(hù)等。一、線路定時(shí)限過流保護(hù)要求：應(yīng)能保護(hù)被保護(hù)線路的全長(zhǎng)， 也能保護(hù)下級(jí)相鄰線路全長(zhǎng)。作用：應(yīng)能起到近后備與遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。

3、Q F 1Q F 2Q F 3（1）工作原理K當(dāng)K點(diǎn)短路電流大于保護(hù)裝置1、2、3的動(dòng)作電流時(shí)，保護(hù)裝置1、2、3都將起動(dòng)。這與繼電保護(hù)的選擇性要求不符。按選擇性要求，離K點(diǎn)最近的QF3應(yīng)該先動(dòng)作，斷開QF3后保護(hù)裝置1、2應(yīng)立即返回。 設(shè)計(jì)：從用戶到電源使各級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間逐級(jí)增加，保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性,越靠近電源端，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)越長(zhǎng)。tl t t0QF1QF2QF3（甲圖）乙圖時(shí)限級(jí)差時(shí)限級(jí)差乙圖的形狀象一個(gè)階梯，稱為梯階形時(shí)限特性。時(shí)限級(jí)差通常為0.350.7秒，一般取0.5秒。由于保護(hù)動(dòng)作的時(shí)限是固定的，與短路電流的大小無關(guān)，故稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。每一線路的定時(shí)限過電流保護(hù)除保護(hù)本

4、線路外，還應(yīng)作為相鄰下一線路的后備保護(hù)。如線路L3故障時(shí)由于種種原因保護(hù)裝置3不動(dòng)作或QF3拒跳，保護(hù)裝置2應(yīng)該動(dòng)作，跳開QF2。同理，保護(hù)裝置1應(yīng)為保護(hù)裝置2的后備保護(hù)。QF1QF2QF3乙圖的形狀象一個(gè)階梯，稱為梯階形時(shí)限特性。時(shí)限級(jí)差通常為0.350.7秒，一般取0.5秒。 （2）整定要求1）在被保護(hù)線路流過最大負(fù)荷電流時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，即要求躲過最大負(fù)荷電流。.maxIIIopLII2）相鄰線路短路故障切除后，前級(jí)保護(hù)應(yīng)可靠返回，不再動(dòng)作。特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（1）按時(shí)間來保證選擇性，每級(jí)時(shí)差按時(shí)間來保證選擇性，每級(jí)時(shí)差0.5秒左右秒左右 （2）越靠近電源延時(shí)越長(zhǎng)越靠近電源延時(shí)越長(zhǎng), t

5、太長(zhǎng)太長(zhǎng)快速性被破壞快速性被破壞 （3）靈敏度好靈敏度好 （4）可靠性高可靠性高 信號(hào)（3）單相式原理接線K電流互感器TA的作用：把一次電流按比例轉(zhuǎn)換為二次電流 一、二次繞組間的絕緣和隔離。時(shí)間繼電器KT的作用是設(shè)置延時(shí)時(shí)間二、電流保護(hù)的接線方式保護(hù)接線要求：1）能反映各種類型的相間短路故障 2）在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生不同線路不同相別兩點(diǎn)接地，）在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生不同線路不同相別兩點(diǎn)接地，要求盡可能只切除一條線路，另一條繼續(xù)運(yùn)行。要求盡可能只切除一條線路，另一條繼續(xù)運(yùn)行。 三種基本接線方式三相三繼電器完全星形接線兩相兩繼電器不完全星形接線兩相三繼電器不完全星形接線電流保護(hù)接線是指電流繼電器

6、線圈與電流互感器二次繞組之間的連接方式。 （1）三相三繼電器完全星形接線特點(diǎn):三相電流互感器二次繞組與三個(gè)電流繼電器分別按相連接成完全星形，三個(gè)繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)。應(yīng)用對(duì)象和作用 三相三繼電器接線方式一般用在110KV及以上的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，所反應(yīng)的是各種相間短路和單相接地短路。 三個(gè)互感器二次側(cè)的額定電流為5A，但互感器的實(shí)際電流不一定是5A。 電流互感器的二次側(cè)必須接地（安全原因）。(2)兩相兩繼電器接線特點(diǎn):只有兩相裝設(shè)電流互感器。應(yīng)用范圍：中性點(diǎn)不接地的小電流系統(tǒng)。應(yīng)用對(duì)象和作用 兩相兩繼電器接線方式一般用在10KV、35KV小電流接地系統(tǒng)中，所反應(yīng)的只是各種相間短路、但不能完全反應(yīng)

7、單相接地短路。 這種接線方式要求整個(gè)電網(wǎng)的電流互感器裝設(shè)在相同的相別上，一般在A、C相。特點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貙?duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)，允許繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。作用：可提高供電可靠性（三相電壓仍平衡）。 為什么要求兩個(gè)電流互感器必須安裝在同名相？ 根據(jù)對(duì)兩條線路不同地點(diǎn)發(fā)生不同相別兩點(diǎn)接地故障出現(xiàn)的各種組合的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，會(huì)出現(xiàn)下面三種情況： *兩條線路同時(shí)跳閘 *只有一條線路跳閘 *兩條線路的保護(hù)裝置全都不動(dòng)作。兩個(gè)電流互感器安裝在同名相，兩條線路不同地點(diǎn)不同相別接地時(shí)保證有2/3的機(jī)會(huì)只切除一條回路。1KbI2KcI兩個(gè)電流互感器不是安裝在同名相，兩條線路不同地點(diǎn)不同相別接地時(shí)可能同時(shí)切除兩

8、回路1K2K兩個(gè)電流互感器不是安裝在同名相，兩條線路不同地點(diǎn)不同相別接地時(shí)可能兩回路保護(hù)裝置都不動(dòng)作。1K2K兩個(gè)電流互感器即使安裝在同名相，兩條線路不同地點(diǎn)不同相別接地時(shí)可能擴(kuò)大停電范圍（ 1/3可能機(jī)會(huì)）這是這種接線方式的缺點(diǎn)。1K2K結(jié)論在兩回路上不同地點(diǎn)、不同相別發(fā)生兩點(diǎn)接地短路時(shí)，若保護(hù)具有相同的動(dòng)作時(shí)間，采用兩相式接線有2/3的機(jī)會(huì)只切除一條回路，這是兩相式接線的優(yōu)點(diǎn)。若在串聯(lián)線路上發(fā)生兩點(diǎn)接地短路，有1/3機(jī)會(huì)誤切除近電源的故障點(diǎn)，擴(kuò)大了停電范圍，這是兩相式接線的缺點(diǎn)。（3）兩相三繼電器接線特點(diǎn)：中性線上的電流繼電器KA3測(cè)量到B相電流。采用此接線的目的：為了提高Y，d變壓器發(fā)生

9、兩相短路的靈敏度。 當(dāng)Y，d變壓器三角形側(cè)發(fā)生三角形側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，Y側(cè)三相短路電流大小不相等，故障相電流是其它兩相電流的兩倍。 若采用兩相兩繼電器接線，有可能無法測(cè)量到最大相的電流，保護(hù)的靈敏度將受到影響。 而采用兩相三繼電器接線，可確保測(cè)量到全部三相短路電流，所以靈敏度得到提高，這種接線方式廣泛應(yīng)用于Y，d接線變壓器的遠(yuǎn)后備保護(hù)。電流保護(hù)三種接線應(yīng)用條件 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)應(yīng)采用三相三繼電器接線； 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)只能采用兩相式接線； 作為Y，d變壓器遠(yuǎn)后備保護(hù)，應(yīng)采用兩相三繼接線。小結(jié)：定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電流按最大負(fù)荷電流條件整定，動(dòng)作時(shí)間按階梯原則確定。兩種接線方式的分析：兩種接線

10、方式的分析：相間短路分析相間短路分析對(duì)大電流接地系統(tǒng)對(duì)大電流接地系統(tǒng)完全星形可以反應(yīng)：完全星形可以反應(yīng)：三相、兩相短路，兩相短路接地、三相、兩相短路，兩相短路接地、接地故障接地故障 不完全星形可以反應(yīng)：不完全星形可以反應(yīng)：三相、兩相短路、兩相短路接三相、兩相短路、兩相短路接地、地、A相或相或C相接地故障；相接地故障；但但B相接地故障無反應(yīng)。相接地故障無反應(yīng)。所以：所以：110KV及以上系統(tǒng)要采用完全星形接線及以上系統(tǒng)要采用完全星形接線。對(duì)小電流接地系統(tǒng)對(duì)小電流接地系統(tǒng)完全星形和不完全星形都能反應(yīng)相間短路故障完全星形和不完全星形都能反應(yīng)相間短路故障兩種接線方式的分析：兩種接線方式的分析：小電流接

11、地系統(tǒng)不同線路小電流接地系統(tǒng)不同線路 不同相別兩點(diǎn)接地情況分析不同相別兩點(diǎn)接地情況分析(a)串行線路串行線路完全星形：完全星形：100正確選擇和動(dòng)作（靠三段式保護(hù)的選擇性）。正確選擇和動(dòng)作（靠三段式保護(hù)的選擇性）。不完全星形：不完全星形：2/3機(jī)率正確、機(jī)率正確、1/3機(jī)率不正確機(jī)率不正確(b)并行線路并行線路完全星形：（完全星形：（t1=t2） 兩條線路都切除兩條線路都切除不完全星形：不完全星形：2/3機(jī)率只切除一條、機(jī)率只切除一條、1/3機(jī)率全切機(jī)率全切除（除（t1=t2）(b)結(jié)論結(jié)論:Y/d11變壓器三角形側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)變壓器三角形側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí), Y側(cè)電流分布是：側(cè)電流分布是：

12、故障相電流故障相電流是其它兩相是其它兩相電流的兩倍。電流的兩倍。完全星形靈敏度為不完全星形的完全星形靈敏度為不完全星形的2倍。倍。在不完全星形中加入一個(gè)電流繼電器反應(yīng)在不完全星形中加入一個(gè)電流繼電器反應(yīng)AC相電流向量和的大小。相電流向量和的大小。（實(shí)際反應(yīng)（實(shí)際反應(yīng)B相相電流大小、相當(dāng)于完全星形）電流大小、相當(dāng)于完全星形）.應(yīng)用：應(yīng)用：完全星形：用于完全星形：用于110KV及以上大電流接地系統(tǒng)及以上大電流接地系統(tǒng)和大型貴重設(shè)備和大型貴重設(shè)備不完全星形：用于不完全星形：用于35KV及以下小電流接地系及以下小電流接地系統(tǒng)統(tǒng)兩相電流差接線用于：兩相電流差接線用于：10KV以下低壓不重要以下低壓不重要

13、線線 路以及小容量電動(dòng)機(jī)。路以及小容量電動(dòng)機(jī)。二、電流速斷保護(hù) 定時(shí)限過電流保護(hù)逐級(jí)延時(shí)、簡(jiǎn)單可靠，其動(dòng)作只與延時(shí)時(shí)間有關(guān)，與電流大小無關(guān)。 為了保證選擇性定時(shí)限過電流保護(hù)逐級(jí)增加時(shí)限級(jí)差，造成靠近電源端保護(hù)動(dòng)作失去了快速性。 越靠近電源端的短路故障短路電流越大。是否可以利用短路電流的大小來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性呢？ 根據(jù)短路時(shí)近電源端短路電流越大的特點(diǎn)，可采取提高電流繼電器的動(dòng)作電流值來獲得保護(hù)的選擇性。 常用的這種電流保護(hù)方法： 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（只與電流大小有關(guān)） 限時(shí)電流速斷保護(hù)（與電流大小有關(guān)還有較短延時(shí)） 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)與過電流保護(hù)的區(qū)別在于它的動(dòng)作電流值不是躲過最大負(fù)荷電流，而是必須

14、大于保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大短路電流，即躲過被保護(hù)線路末端的最大短路電流。 保護(hù)范圍：被保護(hù)線路內(nèi)部的一部分電路。 利用電流繼電器的動(dòng)作電流來保證選擇性。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)無時(shí)限電流速斷保護(hù)只反映電流的突然增大和瞬時(shí)瞬時(shí)電流的大小（不考慮延時(shí)），稱為瞬時(shí)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，也稱無時(shí)限電流速斷保護(hù)、屬于三段電流保護(hù)中的段保護(hù)。速斷電流繼電器符號(hào)I無時(shí)限（瞬時(shí)）電流速斷保護(hù)保護(hù)動(dòng)作電流按躲過本級(jí)線路末端短路時(shí)的最大短路電流來整定：（1）動(dòng)作電流Kmax1kBIactIImax1kBIrelIactIKI引入可靠系數(shù) ： IrelK一般取1.21.3kIlmax. kImin.kImaxkBIIactI

15、1 maxlminlMNN1M1（2）保護(hù)范圍：線路的首段（存在死區(qū)）12曲線1為最大運(yùn)行方式下的三相短路電流曲線2為最小運(yùn)行方式下的三相短路電流直線3為保護(hù)動(dòng)作值3死區(qū)死區(qū)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式系統(tǒng)最大運(yùn)行方式： 對(duì)每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝對(duì)每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大時(shí)的運(yùn)行方式。置的短路電流為最大時(shí)的運(yùn)行方式。系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式： 對(duì)每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝對(duì)每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式。置的短路電流為最小的運(yùn)行方式。要要求求最小保護(hù)范圍不應(yīng)小于被保護(hù)線路全最小保護(hù)范圍不應(yīng)小于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的（長(zhǎng)的（1520

16、）%；最大保護(hù)范圍不應(yīng)；最大保護(hù)范圍不應(yīng)小于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的小于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的50%。%100被保護(hù)線路全長(zhǎng)保護(hù)范圍長(zhǎng)度靈敏系數(shù)senK(4)靈敏度校驗(yàn)各保護(hù)繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間各保護(hù)繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間0.060.1秒，無須專門延時(shí)。秒，無須專門延時(shí)。(3)動(dòng)作時(shí)限(5)單相原理接線(6)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、選擇性和優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、選擇性和 快速性快速性 都能保證。都能保證。缺點(diǎn)：不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)；保護(hù)范圍受系缺點(diǎn)：不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)；保護(hù)范圍受系 統(tǒng)運(yùn)行方統(tǒng)運(yùn)行方 式變化的影響較大。式變化的影響較大。無時(shí)限電流速斷保護(hù)(1)動(dòng)作電流(2)保護(hù)范圍(3)動(dòng)作時(shí)限

17、KM的作用：1、利用它的動(dòng)作時(shí)間0.060.08秒，躲開避雷器多相放電動(dòng)作時(shí)間0.040.06秒2、擴(kuò)大接點(diǎn)容量三、延時(shí)電流速斷保護(hù) 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確，但只能保護(hù)線路首端，不能保護(hù)線路全長(zhǎng)。 定時(shí)限過電流保護(hù)能保護(hù)線路全長(zhǎng)，但近電源端保護(hù)動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)（快速性問題）。 通常引入延時(shí)電流速斷保護(hù)消除瞬時(shí)速斷保護(hù)的死區(qū)，又能保護(hù)線路全長(zhǎng)，并延伸到下一線路的始端。電流II段的動(dòng)作電流應(yīng)大于相鄰下一線路的電流I段的動(dòng)作電流：IactIIrelIIactIKI21（1）動(dòng)作電流IactIIactII21引入可靠系數(shù) ：IIrelK一般取1.11.2kIlmax. kIIactI2 IIact

18、I1 IIl1Il2（2）保護(hù)范圍NMIactIIrelIIactIKI21maxkCIK1It1IIt1It2IIt2tlttttIII21（3）動(dòng)作時(shí)限MN一般取0.5s(4)單相原理接線(6)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，且動(dòng)作時(shí)限較短。優(yōu)點(diǎn)：能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，且動(dòng)作時(shí)限較短。 缺點(diǎn)：不能做相鄰下一線路的后備保護(hù)。缺點(diǎn)：不能做相鄰下一線路的后備保護(hù)。三種電流保護(hù)的對(duì)比 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)：動(dòng)作迅速，可靠性高，只能保護(hù)線路首端，保護(hù)范圍小。 定時(shí)限過電流保護(hù)：保護(hù)動(dòng)作的時(shí)限是固定（逐級(jí)延時(shí)0.5秒），選擇性好，能保護(hù)線路全長(zhǎng)，越靠近電源，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)越長(zhǎng)。與短路電流的大小無關(guān)。 延時(shí)電流速斷

19、保護(hù)：具有瞬時(shí)速斷保護(hù)和定時(shí)限過流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，又避免了兩者的不足。 實(shí)際運(yùn)用中通常同時(shí)采用，組成三段式電流保護(hù)。 對(duì)三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià) 對(duì)照對(duì)照電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求和有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求和有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，從從選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，1) 1) 選擇性選擇性 在三段式電流保護(hù)中，電流速斷保護(hù)的選擇性是靠動(dòng)在三段式電流保護(hù)中，電流速斷保護(hù)的選擇性是靠動(dòng)作電流來實(shí)現(xiàn)的；限時(shí)電流速斷保護(hù)是靠動(dòng)作電流和動(dòng)作電流來實(shí)現(xiàn)的；限時(shí)電流速斷保護(hù)是靠動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限來實(shí)現(xiàn)的；作時(shí)限來實(shí)現(xiàn)的；定時(shí)限

20、過電流保護(hù)則只是利用動(dòng)作定時(shí)限過電流保護(hù)則只是利用動(dòng)作時(shí)限來實(shí)現(xiàn)時(shí)限來實(shí)現(xiàn)。它們?cè)?。它們?cè)?5kV35kV及以下的單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)及以下的單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)中具有明顯的選擇性，但在多電源網(wǎng)絡(luò)或單電源環(huán)網(wǎng)中中具有明顯的選擇性，但在多電源網(wǎng)絡(luò)或單電源環(huán)網(wǎng)中，則只有在某些特殊情況下才能滿足選擇性要求。，則只有在某些特殊情況下才能滿足選擇性要求。2) 2) 速動(dòng)性速動(dòng)性 I電流速斷保護(hù)以保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作于跳閘；電流速斷保護(hù)以保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作于跳閘； II限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限一般在限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限一般在0.5S以內(nèi)以內(nèi)，因而動(dòng)，因而動(dòng)作作 迅速是這兩種保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。迅速是這兩種保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。 III過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，特別是靠近電源側(cè)的保過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，特別是靠近電源側(cè)的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限可能長(zhǎng)達(dá)幾秒，這是過電流保護(hù)的主要缺點(diǎn)。護(hù)動(dòng)作時(shí)限可能長(zhǎng)達(dá)幾秒，這是過電流保護(hù)的主要缺點(diǎn)。3) 3)