電網(wǎng)電流保護(hù)

1、3 電網(wǎng)的電流保護(hù)Overcurrent Protection3.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間電流保護(hù) Overcurrent Protection for Phase Faults in Single Source Network 一、單一、單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量值特征側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量值特征Characteristics of Short Circuit Current for Phase Faults in Single Source NetworkkI 正常運(yùn)行時(shí)，各條線路中流過所供的負(fù)荷電流，越是靠近電正常運(yùn)行時(shí)，各條線路中流過所供的負(fù)荷電流，越是靠近電源側(cè)的線路，流過的電流

2、越大。負(fù)荷電流的大小，取決于用源側(cè)的線路，流過的電流越大。負(fù)荷電流的大小，取決于用戶負(fù)荷接入的多少，當(dāng)用戶的負(fù)荷同時(shí)都接入時(shí)，流過線路戶負(fù)荷接入的多少，當(dāng)用戶的負(fù)荷同時(shí)都接入時(shí)，流過線路的是最大負(fù)荷電流。的是最大負(fù)荷電流。4 4/66/66 KZZEIksk 通用計(jì)算表達(dá)式：通用計(jì)算表達(dá)式： 在故障點(diǎn)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)。SZKZK，兩相相間短路。23，三相短路；1K單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量特征單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)電流量特征5 5/66/66 KZZEIkskSZKZK 1）在某一地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，如果流過保護(hù)安裝處的電流為最大,

3、則稱此時(shí)的運(yùn)行方式為：最大方式。max.KKII1min.SZ在最大運(yùn)行方式下，三相短路時(shí)，通過保護(hù)裝置的短路電流最大。6 6/66/66 KZZEIkskSZKZK2）在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型的短路時(shí)，如果流過保護(hù)安裝處的電流為最小，則稱此時(shí)的運(yùn)行方式為：最小方式。min.KKIImax.SZ23在最小運(yùn)行方式下，兩相短路時(shí)，通過保護(hù)裝置的短路電流最小。7 7/66/66 短路電流隨故障點(diǎn)位置變化的曲線，稱為短路電流變化曲線。 KZZEIksk 根據(jù)短路電流的變化規(guī)律，來(lái)進(jìn)行電流保護(hù)的配置和整定計(jì)算。電網(wǎng)的電流保護(hù)v電流速斷保護(hù)（電流段保護(hù)）v限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流段保護(hù)）v定時(shí)限過電流保護(hù)（

4、電流段保護(hù)）主保護(hù)主保護(hù)后備保護(hù)后備保護(hù)二、電流速斷保護(hù)(電流段)Instantaneous overcurrent protection電流速斷保護(hù)按被保護(hù)線路的短路電流整定，當(dāng)短路電流超過電流速斷保護(hù)按被保護(hù)線路的短路電流整定，當(dāng)短路電流超過 整定值時(shí)，則保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器跳閘，迅速切除故障整定值時(shí)，則保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器跳閘，迅速切除故障。反應(yīng)于電流幅值增加而瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)反應(yīng)于電流幅值增加而瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)矛盾矛盾以保護(hù)以保護(hù)2為例，為例，按選擇性：按選擇性：k1短路短路保護(hù)保護(hù)2動(dòng)作動(dòng)作+ K2短路短路保護(hù)保護(hù)2不動(dòng)作不動(dòng)作選擇性實(shí)際上：實(shí)際上： K1和和K2處短路時(shí)流經(jīng)保護(hù)處短路時(shí)

5、流經(jīng)保護(hù)2的電流幾乎相等的電流幾乎相等 保護(hù)保護(hù)2無(wú)法區(qū)分無(wú)法區(qū)分K1點(diǎn)點(diǎn)K2點(diǎn)短路。不能確保選擇性。點(diǎn)短路。不能確保選擇性。v優(yōu)先保證選擇性：優(yōu)先保證選擇性：提高保護(hù)裝置的動(dòng)作電流值，以保證下一條線路出口處K2點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)不啟動(dòng)。v也稱：也稱：按躲開相鄰下一條線路出口處短路的條件進(jìn)行按躲開相鄰下一條線路出口處短路的條件進(jìn)行整定整定v一般情況下，電流速斷保護(hù)只保護(hù)線路的一部分。保證選擇性的速斷保護(hù) 問題：下一級(jí)線路出口處下一級(jí)線路出口處K2點(diǎn)點(diǎn)什么情況下會(huì)出現(xiàn)最大短路電流？ 保證選擇性：下一級(jí)線路出口處保證選擇性：下一級(jí)線路出口處K2點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)2不動(dòng)作。不動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)方法：保護(hù)裝

6、置實(shí)現(xiàn)方法：保護(hù)裝置2的啟動(dòng)電流要大于下一級(jí)線路出口處的啟動(dòng)電流要大于下一級(jí)線路出口處K2短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流。短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流。 問題：下一級(jí)線路出口處下一級(jí)線路出口處K2點(diǎn)點(diǎn) 什么情況下會(huì)出現(xiàn)最大短路電流？ 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，發(fā)生三相短路。系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，發(fā)生三相短路。kskZZEImin.max.最大短路電流最大短路電流短路點(diǎn)位置確定后，IKmax也就確定了2 電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算整定原則：躲開下一級(jí)線路出口處（整定原則：躲開下一級(jí)線路出口處（ 本線路末端）的的 最大短路電流最大短路電流整定計(jì)算的三要素：整定計(jì)算的三要素： 1)1)動(dòng)作電流動(dòng)作電流 2)2)動(dòng)作時(shí)

7、限動(dòng)作時(shí)限 3)3)靈敏性校驗(yàn)靈敏性校驗(yàn)下面以2號(hào)斷路器處的保護(hù)整定為例2 電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算1）動(dòng)作電流的整定最小運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式2ABCmax.I2 .BksetIImax.BkImax.II2 .BkrelsetIKI3 . 12 . 1IrelKI2 .setIkIL v max.I2 .BksetII2 電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算1）動(dòng)作電流的整定最小運(yùn)行方式，最小運(yùn)行方式，兩相短路兩相短路最大運(yùn)行方式，最大運(yùn)行方式，三相短路三相短路2ABCmax.BkII2 .setImaxLminLkIL保護(hù)范圍保護(hù)范圍保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式、故障類型的變化而變化保護(hù)范圍

8、隨運(yùn)行方式、故障類型的變化而變化2）靈敏性校驗(yàn)：應(yīng)校驗(yàn)各種運(yùn)行情況下的最小保護(hù)范圍能否滿足要求。最小保護(hù)范圍-對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)最小運(yùn)行方式、發(fā)生兩相相間短路的情況。靈敏性：對(duì)內(nèi)部故障的反應(yīng)能力， 用保護(hù)范圍的大小來(lái)衡量。2）靈敏性校驗(yàn)：min.2.max1min32setk LsEIIZZ Lmin100%(1520)%lL，則滿足靈敏性要求。minmax1312()ssetELZIZ3）動(dòng)作時(shí)間的整定：t=0(t=0(秒秒) ) 瞬時(shí)動(dòng)作（理想情況）瞬時(shí)動(dòng)作（理想情況）實(shí)際上，都需要一定的測(cè)量時(shí)間，稱為固有動(dòng)實(shí)際上，都需要一定的測(cè)量時(shí)間，稱為固有動(dòng)作時(shí)間。作時(shí)間。0I2t3電流速斷保護(hù)的構(gòu)成電流速

9、斷保護(hù)的構(gòu)成優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅 速。速。4. 電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)、缺點(diǎn)電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)、缺點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn): 不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直接受并且保護(hù)范圍直接受運(yùn)行方式變化的影響。運(yùn)行方式變化的影響。其保護(hù)范圍的大小與線路長(zhǎng)短有關(guān)其保護(hù)范圍的大小與線路長(zhǎng)短有關(guān)在個(gè)別情況下，電流速斷保護(hù)也可以保護(hù)線路全長(zhǎng)在個(gè)別情況下，電流速斷保護(hù)也可以保護(hù)線路全長(zhǎng)1ABC例:圖示網(wǎng)絡(luò)中具體參數(shù)如下所示，計(jì)算當(dāng)AB長(zhǎng)度分別為80km和20km時(shí)保護(hù)1電流速斷保護(hù)的定值，并校驗(yàn)靈敏度。kVE311512min. sZ18max. sZ25.1IrelKkmZ/4

10、.01解：線路長(zhǎng)80km時(shí) 整定值的計(jì)算kAZZEIKIABsBkrelset866. 1804 . 012311525. 125. 1min.max.II1 . 靈敏度校驗(yàn)%15%39)18866. 1311523(804 . 01)23(1%100max.I1 .minssetABABZIEZLL滿足要求線路長(zhǎng)20km時(shí) 整定值的計(jì)算kAZZEIKIABsBkrelset15. 4204 . 012311525. 125. 1min.max.II1 . 靈敏度校驗(yàn)%15%20)1815. 4311523(804 . 01)23(1%100max.I1 .minssetABABZIEZLL沒

11、有保護(hù)范圍28/66三、限時(shí)三、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流電流速斷保護(hù)（電流段）段）要求：要求： 保護(hù)線路的全長(zhǎng)保護(hù)線路的全長(zhǎng)（有足夠的靈敏度）；（有足夠的靈敏度）； 具有最小的動(dòng)作時(shí)限（盡可能快）。具有最小的動(dòng)作時(shí)限（盡可能快）。（1 1）工作原理）工作原理 保護(hù)范圍延伸至下級(jí)線路，與下級(jí)線路電流保護(hù)范圍延伸至下級(jí)線路，與下級(jí)線路電流段配合。段配合。 需帶時(shí)限，在時(shí)間上比下級(jí)線路的電流需帶時(shí)限，在時(shí)間上比下級(jí)線路的電流段段高高t t（換取選擇性）。（換取選擇性）。(保證選擇性和可靠性，犧牲一定的速動(dòng)性，獲得靈敏性)最大短路電流曲線.1setI三、三、 限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流

12、段）段）Time delay instantaneous overcurrent protection1 工作原理工作原理kk.2setIv滿足：滿足：v引入可靠系數(shù)來(lái)滿足上面的不等式引入可靠系數(shù)來(lái)滿足上面的不等式v其中其中.2.1setsetII(3). .maxrelrelK CKKI1relK1.1 1.22 整定原則整定原則1）動(dòng)作電流的整定：）動(dòng)作電流的整定：.2.1setrelsetIKI躲過下一條線路電流速斷保護(hù)的整定值來(lái)整定躲過下一條線路電流速斷保護(hù)的整定值來(lái)整定2）動(dòng)作時(shí)間的整定：動(dòng)作時(shí)間的整定：210.5tttts 一般取tt考慮很多因素：考慮很多因素：1.1.斷路器的跳閘

13、時(shí)間和滅弧時(shí)間；斷路器的跳閘時(shí)間和滅弧時(shí)間；2.2.時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間的誤差；時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間的誤差；3.3.故障切除后，電流繼電器可能由于慣性，不能立即返回故障切除后，電流繼電器可能由于慣性，不能立即返回 即延時(shí)返回的慣性時(shí)間；即延時(shí)返回的慣性時(shí)間；4.4.考慮一定裕度。考慮一定裕度。 繼電器保護(hù)中通常為繼電器保護(hù)中通常為0.50.5秒，微機(jī)保護(hù)中可以為秒，微機(jī)保護(hù)中可以為0.30.3秒。秒。 3）靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)( 2 ).m in.2k BsensetIKI1.3 1.5senK當(dāng)靈敏系數(shù)不滿足要求時(shí)，該如何處理？當(dāng)靈敏系數(shù)不滿足要求時(shí)，該如何處理？為了能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速

14、斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小為了能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，有足夠的反應(yīng)能力。運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，有足夠的反應(yīng)能力。 動(dòng)作電流動(dòng)作電流 動(dòng)作時(shí)間動(dòng)作時(shí)間II1.IIII2.setrelsetIKItttII1II23 限時(shí)電流速斷保護(hù)的構(gòu)成限時(shí)電流速斷保護(hù)的構(gòu)成4 小結(jié)小結(jié)限時(shí)電流速斷保護(hù)的保限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng)護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng)依靠動(dòng)作電流值和動(dòng)作依靠動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間共同保證其選擇性時(shí)間共同保證其選擇性與第與第段共同構(gòu)成被保段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第段的后備保護(hù)。段的后備

15、保護(hù)。四、定時(shí)限四、定時(shí)限過電流保護(hù)（電流過電流保護(hù)（電流段）段）v指其啟動(dòng)電流按躲過線路最大負(fù)荷電流來(lái)整定的一種指其啟動(dòng)電流按躲過線路最大負(fù)荷電流來(lái)整定的一種保護(hù)。保護(hù)。v保護(hù)的作用保護(hù)的作用作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備v過電流保護(hù)過電流保護(hù)分為：分為：定時(shí)限過電流：動(dòng)作時(shí)間是固定的；定時(shí)限過電流：動(dòng)作時(shí)間是固定的；反時(shí)限過電流保護(hù)：保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不固定，電流越大，動(dòng)作反時(shí)限過電流保護(hù)：保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不固定，電流越大，動(dòng)作越快。越快。整定原則整定原則按躲過本線路最大負(fù)荷電流來(lái)整定按躲過本線路最大負(fù)荷電流來(lái)整定同時(shí)保證在外

16、部故障切除后，保護(hù)裝置能夠返回同時(shí)保證在外部故障切除后，保護(hù)裝置能夠返回定時(shí)限定時(shí)限過電流保護(hù)（電流過電流保護(hù)（電流段）段）1 工作原理和動(dòng)作電流計(jì)算工作原理和動(dòng)作電流計(jì)算.maxsetLII動(dòng)作動(dòng)作電流電流的選的選擇擇正常情況下各線路上的正常情況下各線路上的過電流保護(hù)絕對(duì)不動(dòng)作過電流保護(hù)絕對(duì)不動(dòng)作在負(fù)荷自啟動(dòng)電流作用在負(fù)荷自啟動(dòng)電流作用下，保護(hù)裝置能夠可靠下，保護(hù)裝置能夠可靠返回返回.maxssreII最大自啟動(dòng)電流返回電流一次側(cè)值.maxrerelssIKI 11.151.25relK, 可靠系數(shù)，.maxIIIIIIrelsssetLreKKIIK.max.maxssssLIK Irer

17、esetIKIKss為自啟動(dòng)系數(shù)為自啟動(dòng)系數(shù)Kre為返回系數(shù)為返回系數(shù)resetreIIK.maxrerelssLIKKI .maxrerelssIKI 1relK , 可靠系數(shù)(1.15-1.25)vLt t1t2t3t4tttt2 過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限ttt下上階梯原則整定階梯原則整定2 過電流保護(hù)動(dòng)作過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限時(shí)限6tttIIIIII下i上max一般情況一般情況, ,任一過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限任一過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限, ,應(yīng)選擇的比相鄰各元件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限都高出至少一個(gè)應(yīng)選擇的比相鄰各元件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限都高出至少一個(gè)3 靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)(2 ).min().4k BsensetIKI近()1.3 1.5senK近對(duì)于保護(hù)對(duì)