電力系統(tǒng)繼電保護課程課件一八

第2章電網(wǎng)的電流保護電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）2.1電流系統(tǒng)故障的特點電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）故障的特征量－－電流的躍變2.2如何檢測電流電流繼電器

電流繼電器的特點正常時打開，短路時，電流很大，則接點閉合，從而判斷故障發(fā)生，清除故障

電流繼電器的重要參數(shù)：動作電流Iop返回電流Ire返回系數(shù)Kre=Ire/IopKre<12.3電流的三斷式電流保護電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）引入線路電流定值的選定舉例－－－圖圖中設(shè)線路末端短路電流1000A如電流繼電器定值低于1000A－－選擇性如何保證整定都是以選擇性為前提條件整定的如電流繼電器定值高于1000A－－靈敏性如何保證在選擇性和靈敏性出現(xiàn)矛盾時，選擇性是首要的2.3.1電流速斷保護(I段)電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）2.3.1.1整定Iset’=Krel’Id.maxKrel’=1.2—1.3考慮的因素:3.最大的運行方式當(dāng)動作電流確定后,在本回線中有一保護區(qū),但無法保護線路的全長2.最嚴重的故障類型(三相短路)1故障位置—線路末端短路(下一回出口處短路)電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）2.3.1.2動作時間理論上0s實際上10-50ms如最小的保護區(qū)>15%線路長度則值得保護用最小保護區(qū)來衡量兩相短路最小運行方式2.3.1.3靈敏性電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）2.3.1.4評價優(yōu)點:--簡單可靠缺點:--(1)靈敏度問題(2)受電力系統(tǒng)的運行方式影響非常大--可將電流整定點考慮在變壓器的低壓側(cè)--終端用戶2.3.1.5保護全長的可能性電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）2.3.2.1整定Iset.2’’=Krel’’Iset.1’Kk’’=1.1-1.2問題:有沒有考慮運行方式/故障類型的因素速動性△t=0.5S<--等待時間考慮因素:2.3.2.2動作時間2.3.2限時電流速斷保護(II段)電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護） 考慮因素: (1)1號繼電器固有的動作時間(比理論慢) (2)2號繼電器的提前動作 (3)1號斷路器動作時間 (4)2號保護的返回時間 (5)一定的時間裕度2.3.2.3靈敏性2.3.2.2動作時間--反應(yīng)線路上的所有故障最輕微故障線路最末端最小的運行方式Ksen=Id.min/Iset”Ksen=1.3—1.5電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護） 主保護—限時電流速斷+電流速斷電流速度t=0S限時電流速斷動作t=0.5S一旦靈敏度不足時,本回線的限時電流速斷可和下回線的限時電流速斷配合本回線路限時電流速斷保護區(qū)不伸出下回線路限時電流速斷保護區(qū)Iset2”=Krel”Iset.1”t2=t1+0.5S

2.3.2.5其他2.3.2.4評價三段式電流保護主要用在35KV的輻射形網(wǎng)絡(luò)上本回線任何位置故障可速斷切除的例子整定電流保護首要考慮的是“選擇性”限時電流速斷犧牲“速動性”以換取“選擇性”和“靈敏性”電力系統(tǒng)繼電保護（第2章電網(wǎng)的電流保護）確保正常時,電流繼電器不啟動,一旦它動作,則線路上必有故障Iset’’’=Krel’’’Kss/KreIL.maxKrel’’’=1.15-1.25Kss自啟動電流系數(shù)為了保證當(dāng)下回線路短路切除后,本回線路電流III段的電流繼電器能自動返回,不會受到電動機同時啟動時很大電流的影響Kre返回系數(shù)為了保證區(qū)外短路故障切除后,使繼電器可靠返回問題:為什么I/II段的整定計算中沒有考慮這些因素?從用戶端開始相互配合,按△t級差增加延時2.3.2.2動作時間2.3.3定時限過電流保護(III段)2.3.3.1整定電力系統(tǒng)繼電保護護（第2章電網(wǎng)的電電流保護）Krel1>1.3-1.5Krel2>1.2定時限過電流保護護躲開正常的最大大負荷電流整定,因此線路上即使很很遠的地方發(fā)生故故障,它都會啟動它不僅要保證本線線路故障切除有一一定的靈敏度,而且要保證下回線線路故障切除也有有一定的靈敏度選擇性自然滿足即:本線路的III段保護區(qū)不會超出下下回線路III段電流保護區(qū)2.3.3.4選擇性2.3.3.3靈敏度近后備(本線路)遠后備(下回線)2.3.3.5后備作用電力系統(tǒng)繼電保護護（第2章電網(wǎng)的電電流保護）提高了保護的速動動性對下回線路的反應(yīng)應(yīng)更靈敏但整定配合比較困困難定.反時限之間更難配配合,不建議采用.2.3.5.1保護配置2.3.5.2時序圖2.3.4反時限特性的電流流保護2.3.5三段式電流保護的的保護配置電力系統(tǒng)繼電保護護（第2章電網(wǎng)的電電流保護）135KV故障特點存在不同線路上的的兩點接地故障三相式電流保護可可能同時切除兩回回線若只切除一回線,則線路供電可靠性性大大提高.2二相式2/3機會只切除一回線線情形；2/3機會選擇性情形3問題有可能會越級切除除故障電力系統(tǒng)大小運行行方式和保護的大大小運行方式說明明2.3.6二相式電流保護2.3.7其他電力系統(tǒng)繼電保護護（第2章電網(wǎng)的電電流保護）2.4.1問題的提出三段式電流保護在在雙電源網(wǎng)絡(luò)上的的問題—無法同時滿足靈敏敏性和選擇性問題題2.4雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間間短路的方向性電電流保護電力系統(tǒng)繼電保護護（第2章電網(wǎng)的電電流保護）2.4.2功率方向繼電器2.4.2.1原理P=UICosФ>0–正前方發(fā)生故障<0–反方向發(fā)生故障顯然,不能用簡單的潮流流功率來替代上述述功率2.4.2.2引入內(nèi)角α–設(shè)計功率方向繼電電器滿足:正前方發(fā)生三相短短路或二相短路時時P>0反方向發(fā)生三相短短路或二相短路時時P<0電力系統(tǒng)繼電保護護（第2章電網(wǎng)的電電流保護）2.4.3功率方向繼電器的的接線方式—90o接線方式A:IAUBCB:IBUCAC:ICUAB設(shè)計:PjA=IAUBCCos(ФjA+α)PjB=IBUCACos(ФjB+α)PjC=ICUABCos(ФjC+α)問題:只有在發(fā)生三相短短路時才有很小的的電壓死區(qū)電力系統(tǒng)繼電保護護（第2章電網(wǎng)的電電流保護）2.4.4選擇合適的內(nèi)角--α1正前方三相短路K(3)線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJA=θl–90o因此A相有:PJA=IAUBCCos(ФjA+αA)>0得到:0<αA<90oB相有:PJB=IBUCACos(ФjB+αB)>0得到:0<αB<90oC相有:PJC=ICUCACos(ФjC+αC)>0得到:0<αC<90o電力系統(tǒng)繼電保保護（第2章電網(wǎng)的的電流保護）2正前方二相短路路K(2)考慮兩個極端(1)距離繼電保護裝裝置很近處故障障(2)距離繼電保護裝裝置相當(dāng)遠處故故障近處發(fā)生二相短短路不失一般性,假定故障發(fā)生在在BC相出口處A相:IA=0(設(shè)故障前空載)不動作B相:近處故障UCA非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJB=θl–90oPJB=IBUCACos(ФjB+αB)>0得到:0<αB<90oC相:近處故障UAB非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJC=θl–90oPJC=ICUABCos(ФjC+αC)>0得到:0<αC<90o電力系統(tǒng)繼電保保護（第2章電網(wǎng)的的電流保護）(2)遠處發(fā)生二相短短路(遠至系統(tǒng)電壓和和保護安裝處電電壓幾乎相同)不失一般性,假定故障發(fā)生在在BC相A相:IA=0(設(shè)故障前空載)不動作B相:UCA非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJB=-(180-60-θl)=θl–120oPJB=IBUCACos(ФjB+αB)>0得到:30<αB<120oC相:UAB非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJC=-(60-θl)=θl–60oPJC=ICUABCos(ФjC+αC)>0得到:-30<αC<60o電力系統(tǒng)繼電保保護（第2章電網(wǎng)的的電流保護）3反方向發(fā)生三相相和二相短路考慮由于系統(tǒng)電勢相相角基本系統(tǒng),因此電流和正前前方發(fā)生故障相相位基本相反.因此滿足12分析的α此時都能保證P<0而不動作.4結(jié)論30<α<60o含意:任何線路,無論正前方發(fā)生生何種故障,只要選用30<α<60o的功率方向繼電電器,都能正確判別方方向?qū)嶋H一般有二種種內(nèi)角的功率方方向繼電器30o45o電力系統(tǒng)繼電保保護（第2章電網(wǎng)的的電流保護）2.4.5評價1功率方向繼電器器的靈敏性P>Po啟動功率Po越小,它的靈敏度越高高有時需要注意和和電流III段靈敏度的配合合在同樣的故障電電流下：不同的的故障類型反應(yīng)應(yīng)能力可能不同同。不同的故障障位置可能也不不同。2功率方向特性曲曲線UJ=Po/(IJCos(ФJ+α)--表證功率方向繼繼電器的工作特特性希望功率方向繼繼電器都工作至至UJ最小的時候,最靈敏靈敏角定義:Фsen=-α3接點競爭問題（（如正常時功率率方向接點閉合合時發(fā)生反方向向故障）4死區(qū)問題三相短路時有死死區(qū)5能不用的地方盡盡量不用一般三段式電流流保護用于特別別是35KV以下線路.而其經(jīng)常為解環(huán)環(huán)運行,所以雙電源的情情況遇到得越來來越少電力系統(tǒng)繼電保保護（第2章電網(wǎng)的的電流保護）2.5.1原理反應(yīng)3Uo；信號；2.5.2整定2.5.3延時2.5.4選擇性3Uo本身無選擇性－－－無法區(qū)分故故障發(fā)生在那一一回線采用1拉閘2故障選線裝置2.5.5故障選線裝置1零序電容電流原原理2高次諧波方式3疊加式式2.5中性點點非直直接接接地系系統(tǒng)中中單相相接地地故障障保護護電力系系統(tǒng)繼繼電保保護（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護護）2.6.1問題的的提出出序分量量從無無有,故障特特征更更明顯顯接地短短路性性故障障占故故障的的絕大大部分分.對接地地故障障能靈靈敏地地反應(yīng)應(yīng),就保證證了對對絕大大多數(shù)數(shù)故障障的保保護.2.6中性點點直接接接地地系統(tǒng)統(tǒng)中接接地短短路的的零序序電流流及方方向保保護2.6.2接地故故障的的特點點我國110KV以上的的系統(tǒng)統(tǒng)均為為大電電流直直接接接地系系統(tǒng)1從3Io的獲取角角度2從零序序網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)3從運行行方式式4從故障障類型型負序電電流沒沒有優(yōu)優(yōu)勢電力系系統(tǒng)繼繼電保保護（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護護）2.6.3三段式式零序序電流流保護護2.6.3.1零序電電流速速斷（（I段）1整定－－原原則：：零序序速斷斷（I段）保保護范范圍不不應(yīng)超超出本本線路路的末末端a）IsetI=KrelI*3Io.max故障點點－－－發(fā)生生在本本線路路末或或是下下回線線路始始端故障類類型－－－單單相接接地或或兩相相接地地并并選擇擇兩者者的最最大值值運行方方式－－－最最大運運行方方式（（實際際變化化很小?。゜)IsetI=KrelI*3Io.unb由于三三相不不同期期合閘閘產(chǎn)生生的縱縱向不不對稱稱會產(chǎn)產(chǎn)生零零序電電流c）IsetI按照躲躲過單單相重重合閘閘期間間（非非全相相運行行）可可能出出現(xiàn)的的最大大零序序電流流整定定電力系系統(tǒng)繼繼電保保護（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護護）由于第第三個個條件件會嚴嚴重地地降低低靈敏敏性，，考慮慮設(shè)置兩兩個零零序電電流I段保護護（1）靈靈敏I段(單相重重合閘閘期間間閉鎖鎖）考慮a）b）t＝0“或考慮慮a）t＝0.1”(2)不靈敏敏I段考慮c）[實際已已考慮慮(a)(b)]t=02動作時時間t＝0或0.1“3我國的的電力力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定定問題題電力系系統(tǒng)繼繼電保保護（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護護）2.6.3.2限時零零序電電流速速斷（（II段）1整定－－本本回線線路的的限時時零序序電流流速斷斷的保保護范范圍不不超出出下回回線的的零序序電流流速斷斷范圍圍Iset.2II=KrelII/Ko.b*Iset.1I2動作時時間t＝0.5”3靈敏性性Kre>1.5故障點點－－－發(fā)生生在本本線路路末故障類型－－單單項接地或兩相相接地并選擇擇兩者的最小值值運行方式－－最最小運行方式（（實際變化很小小）電力系統(tǒng)繼電保保護（第2章電網(wǎng)的的電流保護）2.6.3.2零序過電流