三段電流保護

1、,電氣工程與自動化學院School of Electrical Engineering & Automation,電力系統(tǒng)繼電保護,主講人：劉雪莉,第二章 電網(wǎng)的電流保護,2.1 單側電源網(wǎng)絡相間短路的電流保護,繼電器單側電源網(wǎng)絡相間短路時電流量值特征電流速斷保護(I段保護)限時電流速斷保護(II段保護)定時限過電流保護(III段保護)階段式電流保護的配合及應用反時限特性的電流保護電流保護的接線方式,,,電磁型

2、 電流繼電器 啟動繼電器 感應型 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,,,,欠量型繼電器（反應于測量量的減小而動作） 過量型繼電器（反應于測量量的增大而動作）,,動作原理,反映的物理量,回路中的作用,量度繼電

3、器,,電磁式繼電器,1－鐵心2－旋轉棱角 3－釋放彈簧4－調節(jié)螺母5－銜鐵6－動觸點7－靜觸點8－非磁性墊片9－線圈,,電磁式繼電器工作原理,電磁繼電器是由纏繞于鐵心的線圈的“電磁鐵部分”，安裝于鐵片上的可動觸點與固定觸點組合而成的“觸點部分”，共同結合構成的。    當電流流過線圈，鐵心變成電磁鐵?？蓜予F片被吸引，受到向下的力的作用?？蓜佑|點也向下方移動，與固定觸點接觸構成閉合電路。當

4、線圈中無電流流動，鐵心不再變成電磁鐵?？蓜予F片不再受到吸引，由于返回彈簧的作用，受到向上方的力的作用?？蓜佑|點也向上方移動，于是與固定觸點脫離接觸而使電路斷開。,電磁式繼電器圖形符號和文字符號,,,2. 過電流繼電器的工作原理,,Ire：返回電流,Iop：啟動電流,1、時間繼電器 建立必要的延時，以保證保護動作的選擇性和某種邏輯關系。 ①延時動作。線圈通電后主觸點經(jīng)過一段延時后閉合。 ②瞬時返回。對正在動作的繼電器，一旦線圈所加電

5、壓消失，則迅速返回原始狀態(tài)。2、中間繼電器 起中間橋梁作用 ①觸點容量大，可直接用作于跳閘。 ②觸點數(shù)目多,其它幾種常見的繼電器,3、信號繼電器 作為裝置動作的信號指示，標示所處的狀態(tài)，或 接通燈光信號（音響）回路。信號繼電器的觸點 自保持，由值班人員手動復歸或電動復歸。,,,當電路網(wǎng)絡中任意點發(fā)生三相或兩相斷路故障時，其短路工頻周期分量近似計算為：,流過保護安裝處電流的大小與哪些因素相關,電力

6、系統(tǒng)運行方式(Zs)的變化；電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)( )的變化；不同的短路類型( );隨短路點距等值電源的距離變化，短路電流連續(xù)變化，越遠電流越小，并且在本線路末端和下級線路出口短路，電流沒有差別。,相關概念：,最大運行方式：對每一套保護裝置來講，通過該保護 裝置的短路電流最大的方式。最小運行方式：對每一套保護裝置來講，通過該保護 裝置的短路電流最小的方式。,結論：,系統(tǒng)運行方式越大（Zs越小），短路電

7、流越大；故障點越近，短路電流越大，反之短路電流越??；在某種運行方式下，同一點短路時，三相短路的短路電流大 于兩相短路的短路電流。,,,保護安裝處的短路電流隨短路點距離變化曲線,三段式電流保護,2.1.3 電流速斷保護（電流Ⅰ段） 定義：僅反映電流增大而瞬時動作的保護。,包括： 1、電流速斷保護（電流Ⅰ段）； 2、限時電流速斷保護（電流Ⅱ段）； 3、定時限過電流保護（電流Ⅲ段）。,特點：在保證選擇性的前提下，動作（跳閘

8、）速度越快越好。,為提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，保證向重要用戶的可靠供電，防止短路電流損壞故障設備，要求各種電氣設備必須配備電流速斷保護，以快速切除故障。,工作原理：不能全程保護(why?),,,整定原則,為了保證電流速斷保護動作的選擇性，對保護1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,=1.2~1.3,動作時限整定值：,動作時限整定

9、值：,動作時限整定值：,動作時限整定值：,為了保證電流速斷保護動作的選擇性，對保護1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,為了保證電流速斷保護動作的選擇性，對保護1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,為了保證電流速

10、斷保護動作的選擇性，對保護1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,為了保證電流速斷保護動作的選擇性，對保護1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。,,是保護一次側動作電流，保護的二次側動作電流為：,其中 是電

11、流互感器變比。,是接線系數(shù)，一般取1.0。,保護范圍的校驗,保護范圍：在已知保護的動作電流后，大于一次動作電流的短路電流對應的短路點區(qū)域。最小的保護范圍為在系統(tǒng)最小運行方式下兩相短路時出現(xiàn)。 Lmin是電流速段保護的最小保護范圍；

12、 z1是線路單位長度的正序阻抗。靈敏度校驗：用保護范圍的大小來衡量，規(guī)程規(guī)定，其最小的保護范圍一般不應小于被保護線路全長的(15~20)%。,,,,電流速斷保護一般沒有時間繼電器,,運行方式變化很大，沒有保護范圍,For example:,,線路短，保護范圍內(nèi)始端和末端電流差別不大,,終端采用線路-變壓器接線方式，保護全長。,2.1.4 限時電流速斷保護（電流Ⅱ段）,保護線路的全長 盡可能短的動作時限 滿足保護的選擇

13、性要求,,,,,,,,其保護范圍不超過下級速斷保護的范圍,動作時間比下級速斷保護高出一個時間階梯，保證保護的選擇性,M,,,=1.1~1.2,,3. 靈敏度定義,一般指的是在系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路故障時，保護裝置的反應能力,,,當靈敏度不滿足要求時，考慮降低限時電流速斷的整定值，動作時限再增加一個,,,主要區(qū)別是增加了時間繼電器KT,電流Ⅱ段保護優(yōu)缺點： 優(yōu)點：靈敏度好，能保護線路全長。 缺點：

14、 帶 0.5 秒左右的延時，速動性較差； 不能做下一段線路的遠后備, 加裝定時限過電流保護。,電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線路的故障在0.5秒內(nèi)予以切除，一般情況下能夠滿足速動性的要求，可以作為“主保護”。,,過電流保護的分類,定時限過電流保護:動作時限與短路電流的大小無關,動作時限是人為事先整定的。 定時限過電流保護（電流Ⅲ段）由于時限的配合原因，造成故障靠電源越近，短路電流越大，過電流保護切除故障

15、的時間越長，這是其缺陷。反時限過電流保護:出口動作時間與過電流倍數(shù)相關，電流越大，出口動作越快。,是瞬時動作電流；,是起動電流；,是瞬時動作觸點閉合時間。,,-可靠系數(shù)，一般采用1.15-1.25,Kss-自啟動系數(shù)，數(shù)值大于1，應由網(wǎng)絡接線和負荷性質決定,Kre－電流繼電器的返回系數(shù)，一般采用0.85-0.95,幾點說明：電動機的自啟動電流要大于它的正常電流，故引入自啟動系數(shù)Kss；為了保證選擇性，返回電流Ire’應大于自啟動電

16、流Iss.max;由于保護裝置的啟動和返回是通過電流繼電器來實現(xiàn)的，因此繼電器的返回電流與啟動電流之間的關系就代表著保護裝置的返回電流與啟動電流的關系；電流繼電器的返回系數(shù)Kre越小，則保護裝置啟動電流越大，因而其靈敏性越差，這是不利的。,,K1,K2,原因：故障K1發(fā)生時，按照保護選擇性要求，應該只有保護1動作,,,,,與限時速斷保護裝置同,過電流保護的結論,三段保護結論,電流速斷保護、限時電流速斷保護和過電流保護的區(qū)別：按照不同

17、原則來選擇啟動電流 速斷按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定； 限時速斷按照躲開下幾個相鄰元件電流速斷保護的最大 動作范圍來整定； 過電流保護按照躲開本元件最大負荷電流來整定。,,,保護1采用瞬時動作的過電流保護，其啟動電流按照躲開電動機啟動時的最大電流整定，與電網(wǎng)其它保護沒有定值和時限關系；保護2(過電流保護(0.5s)+電流速斷保護(根據(jù)要求));保護3（過電流保護(1~1.2s)+電流

18、速斷保護或電流速斷保護和限時速斷保護）；越靠近電源端，過電流保護的動作時限越長，一般需要裝設三段保護；全系統(tǒng)任一點發(fā)生短路故障一般可以在0.5s以內(nèi)的時間予以切除；35kV的低壓網(wǎng)絡中一般采用三段保護。,,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。,,1.三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）中性點直接接地電網(wǎng)單

19、相接地短路 兩相星形接線不能反應中性點直接接地電網(wǎng)的B相接地短路。,中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，接地相故障電流很大。 中性點非直接（不）接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，接地相故障電流很小。,（3）中性點非直接接地電網(wǎng)（異相）兩點接地短路 由于中性點非直接接地電網(wǎng)中允許單相接地時繼續(xù)短時運行，為了保證供電可靠性，希望只切除一個故障點。,串聯(lián)線路,輻射線路,性能比較,,,,在中性線上再接入一個繼電器,5. 兩種接線方式