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1、2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,1,电磁型继电器原理结构图,1.1 电磁型继电器,电磁型继电器按其结构型式可分：螺管线圈式、吸引衔铁式、转动舌片式,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,2,DL-12-6型电磁型电流继电器,1.1.2电磁型电流继电器,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,3,动作条件为,动作电流与返回电流,弹簧力矩,摩擦力矩,电磁力矩,Iact：动作电流，能使电流继电器动作的最小电流。,动作：继电器动合触点（常开接点）由打开状态变为闭合状态,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,4,返回条件
2、为,弹簧力矩,摩擦力矩,电磁力矩,Ire：返回电流，能使电流继电器返回的最大电流。,返回：继电器动合触点（常开接点）由闭合状态回到打开状态,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,5,返回系数,一般为0.850.9,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,6,继电器的继电特性,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,7,（2）电流继电器特性当输入电流IKIact时，继电器动作，动合触点闭合；若IKIre，继电器返回，触点又断开。,以电流继电器动合触点接通断路器跳闸回路，当发生故障、电流超过设定值时，电流继电器动作，触点闭合，接通断路器跳闸回
3、路，跳开断路器，切除故障。故障切除后，故障电流消失，继电保护返回。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,8,动作电流的调整方法如下： （1）改变弹簧力矩 弹簧旋紧则IK.act 松则IK.act （2）改变两个线圈的连接方式 线圈串联时的动作电流是并联时的一半。,（3）继电器动作电流调整,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,9,1.1.3电磁型电压继电器,加在线圈上的电压,线圈阻抗,*过电压继电器：反应电压升高而动作 返回系数 Kre=(UK.re/UK.act)1,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,10,低电压继电器使用的是
4、动断触点（常闭接点）当继电器没有输入电压时，其接点闭合。,电力系统正常运行时，电压较高，电压继电器接点打开；当发生故障时电压较低，继电器接点闭合，接通跳闸回路。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,11,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,12,1.1.4 辅助继电器（1）时间继电器,作用：建立必要的动作时限。 电磁型时间继电器多为直流继电器。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,13,时间继电器应用,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,14,时间电路原理框图符号,2022/11/12,第2章 电网相间短路
5、的电流电压保护,15,（2）中间继电器作用：1）可同时闭合或断开几个回路； 2）作为出口继电器，接通断路器跳闸或 合闸回路，并在必要时构成自保持回路； 3）可实现较短的延时。类型：1）普通吸引衔铁式；2）带自保持线圈式 3）小型密封；4）干簧继电器式,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,16,中间继电器使用,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,17,（3）信号继电器 KS作用：用于对继电器或继电器保护装置所处状 态给出明显标示，或接通灯光、音响回 路，以提醒运行人员发现故障。类型：1）机械保持型 2）磁保持型,2022/11/12,第2章 电网相间短
6、路的电流电压保护,18,1.5 电流互感器,1.5.1电流互感器的工作原理,作用：一次大电流变换为二次小电流， 二次相间额定电流为5A或1A。,注意：TA二次严禁开路！,注意：TA二次侧必须有一点接地， 也只能有一点接地！,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,19,1.5.2电流互感器极性,TA参考方向规定与电机学中变压器参考方向相反，按照TA参考方向， 与 同相；而在变压器参考方向下， 与 反相。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,20,TA的10误差曲线,m：一次电流倍数,一次电流越大，TA误差越大,Z：二次负载,二次负载越大，TA误差越大,2
7、022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,21,1.5.3电流互感器接线方式,用于35kV及以下电压等级小电流接地系统，可以获得A、C相电流。图中KA为电流继电器或继电保护电流测量元件,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,22,应用范围：中性点不接地系统。,原因：中性点不接地系统，单相接地属于不正常运行，允许继续运行一段时间。,作用：可提高供电可靠性。,要求：所有线路的电流互感器必须安装在同名相上。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,23,只切除一回路示意图,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,24,2022/1
8、1/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,25,保护拒动示意图,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,26,扩大停电范围示意图,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,27,两点接地时保护装置动作情况：（设两套保护动作时限相同） a、双回线路保护装置LH装设在同名相A、C上 XL-1故障相别 A A B B C C XL-2故障相别 B C A C A B XL-1切除情况 + + - - + + XL-2切除情况 - + + + + - 停电线路数目 1 2 1 1 2 1其中：“+”为切除；“-”为不切除 结论：2/3机会切除一个故障点；1/3机会
9、切除两个故障点,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,28,b、双回线路保护装置的LH，一条装于A、C相，另一条装于A、B相 XL-1故障相别 A A B B C C XL-2故障相别 B C A C A B XL-1切除情况 + + - - + + XL-2切除情况 + - + - + + 停电线路数目 2 1 1 0 2 2 结论：1/2机会切除两个故障点； 1/3机会切除一个故障点； 1/6机会两套保护均不动作,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,29,缺点： 用于Y/变压器保护时，灵敏系数可能比完全星形接线小一半；辐射形电网两段线路的两点接地，
10、可能造成非选择性动作,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,30,3、两相三继电器接线（不完全星形接线） （1）特点：回路比不完全星形接线多接一只继电器 （2）Kjx=1（对于Y/-11变压器保护，灵敏系数与完全星形接线相同）（3）适用：小接地电流系统作为相间短路保护,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,31,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,32,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,33,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,34,用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三
11、相相电流。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,35,可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,36,1.3 无时限电流速断保护,反应电流增加且不带时限动作的电流保护，又称为电流段保护 。,整定时应考虑区外发生故障时电流段保护不动作。 即电流段保护动作电流“躲过”区外故障的最大短路电流。,1.3.1无时限电流速断保护整定,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,37,如何计算短路电流？,三相短路时,两相短路时,系统阻抗,相电势,故障点到保护安装处距离,0.4欧姆/公里,2022/11/12,第2章
12、电网相间短路的电流电压保护,38,短路电流大小由以下因素决定：a.系统运行方式（简称运方）， 系统电源等效阻抗,与电源投入数量、电网结构变化有关，,最大时短路电流最小，称为最小运方；,最小时短路电流最大，称为最大运方。,c.短路类型，,b.故障点远近，,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,39,外部故障时流过保护P1的最大短路电流为：,动作电流应满足以下条件：,考虑电流互感器、电流继电器均有误差,可靠系数,1.21.3,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,40,整定过程图解,最大运方三相短路,本线末最大短路电流,保护区,2022/11/12,第2章
13、电网相间短路的电流电压保护,41,电流速断保护单相原理接线图,1.3.2无时限电流速断保护原理接线,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,42,1.3.3无时限电流速断保护特点,（1）保护区受运方、故障类型影响,短路电流水平降低，电流保护的保护区缩短,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,43,最大运方三相短路,最小运方两相短路,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,44,（2）电流段保护不能保护本线全长,段保护最长的保护区不能伸出本线范围,特殊情况，如线变组时，将段保护区伸入变压器，可以保护线路全长。,2022/11/12,第2章
14、电网相间短路的电流电压保护,45,线变组整定方法,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,46,1.4 限时电流速断保护,限时电流速断保护，又称电流段保护,设置目的：弥补电流段保护不足，保护本线全长,整定原则：为了可靠保护本线全长，保护区必然伸入下线，必须解决与下线保护“抢动”问题。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,47,与下线电流段保护配合具体为时限配合及保护区配合,时限配合,动作时限较电流段保护长，可取0.30.5秒,保护区配合,保护区不超过下线电流段保护区,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,48,如果保护区超过了下线电流
15、段保护区,P2段不起动；P1 段起动，0.5秒后误动，切除1QF。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,49,如何保证段保护区不超过下线段保护区？,由动作电流整定保证,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,50,电流段保护整定公式：,按上面公式整定能保证选择性，但能保护本线全长吗？,应进行灵敏度校验，确认保护本线全长能力。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,51,灵敏度校验概念,电流保护动作条件：,即：,灵敏度系数Ksen,考虑TA、继电保护误差，Ksen1不能保证可靠动作,Ksen1.3才能保证可靠动作,应选取本线范围内最小的
16、短路电流进行校验。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,52,如果本线范围内最小的短路电流能保证段保护可靠动作，则说明段保护具有保护本线全长的能力。,Ksen1.3，灵敏度合格，能够保护本线全长,Ksen1.3，灵敏度不合格，不能保护本线全长,本线最小短路电流,应考虑更换为距离保护或改与下线段保护配合,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,53,限时电流速断保护单相原理接线图,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,54,1.5 定时限过电流保护,线路配置了电流段及段后，可以切除本线路上的故障。,但是当继电保护或断路器发生故障时，仍不
17、能保证切除故障。还应设段保护。,拒动,主保护,后备保护,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,55,近后备,远后备,“近后备”与“远后备”,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,56,定时限过电流保护（电流段）整定原则,（1）过电流保护动作时限整定,段保护动作时限阶梯特性,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,57,（2）过电流保护动作电流整定,A.过电流保护在正常运行时不动作,负荷电流,B.过电流保护在外部故障切除后可靠返回,自起动系数,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,58,自起动情况,外部故障切除时，电压
18、升高，相当于电动机负荷同时起动，此时电流为电机的起动电流，大于负荷电流。,为自起动系数，它决定于网络接线和负荷性质，一般取1.53,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,59,（3）过电流保护灵敏系数校验,校验用作本线路近后备保护的灵敏度,校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度,使用本线路末端最小短路电流校验，要求1.3,使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求1.2,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,60,1.6 阶段式电流保护,1.6.1 阶段式电流保护的构成,*无时限电流速断保护（电流I段） *限时电流速断保护（电流II段） *定时限过电流保护（电流
19、III段）,主保护,后备保护,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,61,l,0,三段式电流保护的保护区及时限配合特性,l,A,B,C,1,2,3,QF1,QF3,QF2,IK,t,I,I,I,0.5,t,I,I,0.5,t,I,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,62,归总式原理图,1.6.2电磁型电流保护归总图与展开图,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,63,展开式原理图,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,64,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,65,1.6.3 阶段式电流保护
20、整定实例,1.保护1电流I段整定计算（1）动作电流,按躲过最大运行方式下本线路末端（即B母线处）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,66,（2）动作时限，为保护固有动作时间。,（3）灵敏性校验，即求出最大、最小保护范围。在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为：,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,67,最小运行方式下发生两相短路时的保护范围为：,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,68,2.保护1电流段整定计算,（1）求动作电流,与相邻线路保护2的段动作电流相配合,（2）动作时限,2
21、022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,69,（3）灵敏系数校验,使用最小运行方式下本线路末端（即B母线处）发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验,灵敏系数合格,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,70,3保护1电流段整定计算,（1）求动作电流,躲过本线路可能流过的最大负荷电流,（2）动作时限,应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差t,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,71,（3）灵敏系数校验,（a）近后备灵敏度校验,校验本线路灵敏系数,近后备灵敏度满足要求,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,72,（
22、b）远后备灵敏度校验,校验相邻线路末端灵敏系数,远后备灵敏度满足要求,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,73,电流保护评价1.选择性电流保护在单电源线路上具有选择性。电流段由动作电流保证选择性；电流段由动作电流及动作时间保证选择性；电流段由动作时间阶梯特性保证选择性。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,74,2.快速性电流段快速性最好，动作时间仅为ms级的 继电器固有动作时间；电流段快速性次之，动作时间为0.5s左右；电流段快速性最差，动作时间长。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,75,3.灵敏性电流段灵敏性最差，不能保护本线全长（除线变组情况）；电流段灵敏性较好，能保护本线全长；电流段灵敏性最好，能保护下线全长。,4.可靠性电流保护构成简单，可靠性较高。,2022/11/12,第2章 电网相间短路的电流电压保护,76,电流保护应用范围电流保护简单可靠，但是保护区随系统运行方式 及短路类型变化。电流保护主要用于单电源的1035kV馈电线路 作为相间短路的保护。,实际应用时，由于段保护动作时限不长，常将阶段式电流保护简化为电流速断保护与过电流保护两段式。,
