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文檔簡介
第二章
電網(wǎng)的電流保護(hù)1第2.1節(jié)
單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的
電流保護(hù)2一、繼電器
繼電器是一種能自動執(zhí)行通斷操作的部件,當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時,能使其輸出按預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)發(fā)生變化。分類:結(jié)構(gòu)功能單元件電磁型電流繼電器啟動繼電器感應(yīng)型電壓繼電器度量繼電器整流型功率方向繼電器時間繼電器數(shù)字型阻抗繼電器信號繼電器中間繼電器3一種電磁型電流繼電器工作原理對繼電器的基本要求是工作可靠(動作門檻值穩(wěn)定,接點接觸良好),其動作過程具有良好的“繼電特性”。(也稱動合觸點)常開接點圖形符號4常閉接點(也稱動斷觸點)圖形符號一種電磁型電流繼電器工作原理圖形符號常開接點5繼電器的繼電特性:
動作過程——>不動“動作電流”的電磁力矩
=彈簧力矩+摩擦力矩6繼電器的繼電特性:動作過程“動作電流”的電磁力矩>彈簧力矩+摩擦力矩
——>保持動作狀態(tài)連通7繼電器的繼電特性:動作過程(重復(fù)一遍)動作電流8動作電流繼電器的繼電特性:返回過程返回電流紅色:動作后的返回過程“返回電流”的電磁力矩
+摩擦力矩=彈簧力矩9由圖可知:
動作電流>返回電流繼電器的繼電特性:動作電流返回電流101)動作狀態(tài)垂直躍變——明確性(摩擦阻力一旦
被克服,就會形成躍變,不會緩變);繼電器的繼電特性:動作電流返回電流2)
——穩(wěn)定性
(需要克服阻力)11欠量型繼電器(反應(yīng)于測量量的減小而動作)過量型繼電器(反應(yīng)于測量量的增大而動作)
繼電器的表示方法:常開接點常閉接點示意圖接點符號名稱“?!薄粠щ姞顟B(tài),不是“正常狀態(tài)”12電壓繼電器的工作原理與此類似。除了內(nèi)部設(shè)計不同以外,從線圈來看:導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多?!斎胱杩勾螅⒙?lián)接入13二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對小電流接地系統(tǒng))小電流接地系統(tǒng):
在該電壓等級中,所有變壓器的中性點均不接地。14二、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)
(本節(jié)主要針對小電流接地系統(tǒng))發(fā)生單相接地時,幾乎沒有短路電流,不會燒壞設(shè)備,所以,還可以運行1~2小時——供電可靠性高,但是,非故障相電壓升高為1.732倍,故,絕緣要求高。隨著電壓等級的提高,絕緣的投資會急劇增加。主要用在10~66kV的配電系統(tǒng)。15大電流接地系統(tǒng):在該電壓等級中,部分或所有變壓器的中性點直接接地。優(yōu)點:絕緣要求低,絕緣的投資相對于小電流接地系統(tǒng)要低。缺點:發(fā)生單相接地故障時,會產(chǎn)生很大的短路電流,會損壞設(shè)備等。(主要用在110kV及以上的電壓等級中)16小電阻接地系統(tǒng)17單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時電流量特征問題:如果變電站B、C、D還有其他負(fù)荷或者引出線時(這是一般的情況),怎么辦?——負(fù)荷端對短路電流計算的影響很小,可以忽略。18在故障點位置確定和故障類型確定的情況下,短路電流Ik僅與系統(tǒng)等值阻抗Zs
有關(guān)。191)在某一地點發(fā)生三相短路時,如果流過保護(hù)安裝處的電流為最大,則稱此時的運行方式為:最大方式。202)在相同地點發(fā)生相同類型的短路時,如果流過保護(hù)安裝處的電流為最小,則稱此時的運行方式為:最小方式。1)在某一地點發(fā)生三相短路時,如果流過保護(hù)安裝處的電流為最大,則稱此時的運行方式為:最大方式。21短路電流隨故障點位置變化的曲線,稱為短路電流變化曲線。根據(jù)短路電流的變化規(guī)律,來進(jìn)行電流保護(hù)的配置和整定計算。221、電流速斷保護(hù)(簡稱:電流Ⅰ段)(1)工作原理:反應(yīng)于短路電流的幅值增大而瞬時動作的電流保護(hù)(電流大于某個數(shù)值時,立即動作)。按照選擇性的要求,希望能保護(hù)本線路全長。但是,保護(hù)2的測量電流無法區(qū)分K1點與K2點短路(電流大小幾乎一樣),因此,保護(hù)2的電流速斷保護(hù)按躲過相鄰下一條線路(K2)出口處短路時可能出現(xiàn)的最大短路電流來進(jìn)行整定。(保證選擇性和可靠性,犧牲一定的靈敏性,獲得速動性)23
問題1:為什么需要躲過最大短路電流?——>考慮最不利(惡劣)的條件,保證在各種情況下都能夠有選擇性。
問題2:什么情況下會出現(xiàn)最大短路電流?——>系統(tǒng)最大運行方式,發(fā)生三相短路。短路點確定后,ZA-B也就確定了。24(2)整定計算原則整定計算的三要素:
1)整定值2)動作時限3)靈敏性校驗2號斷路器處的保護(hù)整定:1號斷路器處的保護(hù)整定:電流Ⅰ段整定方法(或稱為原則)歸納為:躲過線路末端出現(xiàn)的最大短路電流!25符號說明(斷路器1)26可靠系數(shù)的考慮因素主要考慮了各種影響因素的相對誤差:1)非周期分量;2)暫態(tài)諧波;3)系統(tǒng)和線路參數(shù)的誤差;4)計算誤差;5)互感器傳變誤差;6)繼電器測量誤差;7)電動勢波動;8)裕度。
一般取為1.2~1.3
27根據(jù)參數(shù)計算出來的繼電器電流整定值(動作值):二次整定值:28動作時限:t=0(秒)——>瞬時動作(理想情況)實際上,都需要一定的測量時間,稱為固有動作時間。靈敏性校驗:用線路被保護(hù)范圍大小來衡量。(能保護(hù)線路的多長?)29
保護(hù)范圍:大于動作電流(整定值)的短路電流所對應(yīng)的保護(hù)區(qū)域。
保護(hù)范圍隨運行方式,也隨故障類型的變化而變化。30考慮最不利的情況(短路電流最小)
用最小保護(hù)范圍來校驗電流Ι段的靈敏性
最小保護(hù)范圍——對應(yīng)于系統(tǒng)最小運行方式、發(fā)生兩相相間短路的情況?!D解法
·解析法31歸納:電流Ι段整定——躲過線路末端最大的短路電流。電流Ι段校驗——按照最小的短路電流。無延時——瞬時動作。
32(3)電流Ι段單相原理接線圖
33(4)優(yōu)缺點
優(yōu)點:簡單可靠,動作迅速。
缺點:1)不能保護(hù)本線路全長;2)受系統(tǒng)運行方
式的影響大;3)可能沒有保護(hù)范圍:運行方
式變化較大、短線路時。當(dāng)線路與變壓器相連接時,可以保護(hù)線路的全長,
并能夠保護(hù)變壓器的一部分(變壓器的阻抗較大)。342、限時電流速斷保護(hù)(電流Ⅱ段)要求:·保護(hù)線路的全長(有足夠的靈敏度);
·具有最小的動作時限(盡可能快)。(1)工作原理保護(hù)范圍延伸至下級線路,與下級線路電流Ι段配合。需帶時限,在時間上比下級線路的電流Ι段高t(換取選擇性)。(保證選擇性和可靠性,犧牲一定的速動性,獲得靈敏性)35(2)整定電流假設(shè)M為保護(hù)1的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍末端,則:(3)動作時限(保證選擇性)
t2″=t1′+△t
(△t=0.3~0.5s)(非周期分量基本上衰減結(jié)束了,可以忽略影響)36(考慮:最小運行方式、兩相相間短路的情況)若不滿足,再考慮與保護(hù)1的電流Ⅱ段相配合。(4)靈敏性校驗?zāi)康模捍_保A-B線路任何地方的短路都能被切除。37△t考慮的因素:1)斷路器動作時間+滅弧時間;2)時間繼電器的延時誤差;3)測量元件(電流繼電器)在外部故障切除后的返回延時;4)裕度。通常取0.5s。采用快速滅弧和電子延時后,可以縮短到0.3s。(考試或交流中,可以僅說:0.5秒延時)38(5)電流Ⅱ段的原理接線
限時電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖39(6)評價優(yōu)點:靈敏度好,能保護(hù)線路全長。缺點:帶0.3~1秒延時,速動性差一些;不能作為下一級線路的遠(yuǎn)后備電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線范圍內(nèi)的故障在0.5秒內(nèi)予以切除,一般情況下能夠滿足快速切除故障的要求,作為“主保護(hù)”。40設(shè)計目的:不允許故障長期存在。整定原則:躲過線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。
(目的是:故障切除后,應(yīng)當(dāng)可靠返回)3、定時限過電流保護(hù)(電流Ⅲ段)一般情況下,Ⅰ段和Ⅱ段的電流定值都較大一些,所以,基本上存在:
Ire>IL.max可以可靠返回41(1)整定電流(啟動電流)·本線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流·外部故障切除后已經(jīng)啟動的保護(hù)能夠可靠返回3、定時限過電流保護(hù)(電流Ⅲ段)ABC45d3D21MMM42ABC45d3D21MMM外部故障切除后電壓恢復(fù)過程中,電動機(jī)有一個自啟動的過程,自啟動電流大于它的額定工作電流。要求:保護(hù)(如3、4、5)在自啟動電流情況下必須可靠返回。43(2)動作時限ABC45k23D21k1按上圖標(biāo)定的序號,形成階梯型時限特性:44對于更一般的情況,第Ⅲ段時限特性如下:45在電流Ⅰ、Ⅱ段以及斷路器都可以正常工作情況下,電流Ⅲ段的電流繼電器僅僅啟動(電流定值較?。?,但是,延時較長,所以,不發(fā)跳閘命令(由電流Ⅰ段或Ⅱ段切除短路,電流Ⅲ段隨即返回);在電流Ⅰ、Ⅱ段或斷路器拒動時,電流Ⅲ段的延時才能夠“走到頭”,此時才發(fā)跳閘命令,故稱為“后備保護(hù)”。46Ⅲ段的后備作用:1)近后備——同一地點電流Ⅰ、Ⅱ段拒動的后備2)遠(yuǎn)后備——下一個變電站的保護(hù)和斷路器拒動的后備(防止短路點不切除)順便提及:實際上,還有一種叫做“斷路器失靈保護(hù)”。47電流的相互配合關(guān)系48時間的相互配合關(guān)系及其管轄范圍49(3)靈敏性校驗
最小運行方式,本線路(相鄰線路)末端兩相短路。AB32C1k150(3)靈敏性校驗
最小運行方式,本線路(相鄰線路)末端兩相短路。AB32C1k1靈敏系數(shù)相互配合:越靠近故障點保護(hù)靈敏度應(yīng)當(dāng)越高Ksen.1>Ksen.2>Ksen.351(4)原理接線與限時電流速斷保護(hù)類似,主要區(qū)別是:時間繼電器的時間整定值不同。(5)評價簡單可靠,動作時限與短路電流的大小無關(guān)。故障靠電源越近,短路電流越大,過電流保護(hù)切除故障的時間越長(不利)。52階段式電流保護(hù)的單相原理接線階段式電流保護(hù)簡單、可靠,在35KV及以下低壓配電網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。主要缺點:受電網(wǎng)接線及系統(tǒng)運行方式變化的影響較大。535、反時限過電流保護(hù)(供了解)反時限電流保護(hù):也是一種過電流保護(hù),其動作時限與電流的大小有關(guān)。電流越小,動作時限越長;電流越大,動作時限越短。在一定程度上具有階段式電流保護(hù)的功能,可同時滿足速動性和選擇性要求。避免動作時間太長!54反時限過電流保護(hù)的時間配合關(guān)系構(gòu)成一個比較自然的時間配合,最長的時間不至于太長。55三、電流保護(hù)的接線方式·電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式·三相星形接線與兩相星形接線(a)三相星形接線方式;(b)兩相星形接線方式①每相上均裝有TA和KA、Y形接線②KA的觸點并聯(lián)(或)①一相上不裝設(shè)TA和KA、Y形接線②KA的觸點并聯(lián)(或)(接A、C相)561.三相星形接線和兩相星形接線的性能比較(1)相間短路中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng),都能夠正確動作,但動作的繼電器數(shù)目不同。(2)單相接地短路兩相星形接線不能反應(yīng)中性點直接接地電網(wǎng)的B相接地短路。57(3)兩點接地短路
小電流接地系統(tǒng),允許單相接地時繼續(xù)短時運行,希望只切除一個故障點。58
三相星形接線:廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重電氣設(shè)備的保護(hù)中,因為它能提高保護(hù)動作的可靠性和靈敏性。
兩相星形接線:由于兩相星形接線較為簡單、經(jīng)濟(jì),因此在中性點直接接地和非直接接地電網(wǎng)中(輻射線路較普遍)被廣泛作為相間短路的接線方式。
※兩相星形接線時,應(yīng)在所有的線路上將保護(hù)裝置安裝在相同的兩相上(一般都裝于A、C相上),以保證在不同的線路上發(fā)生兩點及多點接地時,能切除故障。(4)評價及應(yīng)用59四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例三類圖紙:原理圖、展開圖、安裝圖1、原理圖
以元件的整體連接來表明接線中TA、TV、繼電器之間的連接關(guān)系,具有明確直觀的整體概念。60四.三段式電流保護(hù)接線圖舉例2、展開圖
運行、檢修和調(diào)試中使用的圖紙,將直流回路和交流回路分開表示。
屬于同一繼電器的線圈和觸點用相同的符號來表示。
交流回路按ABC相序排列;直流回路按繼電器動作的先后順序從上而下排列,每行中各元件的線圈和觸點按實際連接順序從左(正)到右(負(fù))排列。
(由直流、交流和信號回路三部分組成)611LJ5LJ9LJ3ZJ4XJLP3ZJ7SJ12SJDLTQ2LJ6LJ10LJ11LJ7SJ8XJLP12SJ13XJLP(c)直流回路展開圖電流速斷保護(hù)限時電流速斷保護(hù)過電流
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