電力系統(tǒng)繼電保護(hù)——2.1_單側(cè)電源相間短路的電流保護(hù)ppt課件

1、電力系統(tǒng)繼電維護(hù)原理電力系統(tǒng)繼電維護(hù)原理主講教師：范春菊主講教師：范春菊2.電網(wǎng)的電流維護(hù)和方向性電流電網(wǎng)的電流維護(hù)和方向性電流維護(hù)維護(hù)2.電網(wǎng)的電流維護(hù)和方向性電流維護(hù)電網(wǎng)的電流維護(hù)和方向性電流維護(hù)2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流維護(hù)2.2 電網(wǎng)相間短路的方向性電流維護(hù)2.3 中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向維護(hù)2.4 中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地短路的零序電壓、電流及方向維護(hù)什么是電流維護(hù)什么是電流維護(hù)電流維護(hù)主要是反響缺點時電流量的不正常形狀電流維護(hù)主要是反響缺點時電流量的不正常形狀增大而動作的增大而動作的 針對相間缺點針對相間缺點 2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路電流維護(hù)單

2、側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路電流維護(hù)2.2 電網(wǎng)相間短路的方向性電流維護(hù)電網(wǎng)相間短路的方向性電流維護(hù)針對接地缺點針對接地缺點2.3 中性點直接接地電網(wǎng)接地短路的電流維護(hù)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路的電流維護(hù)2.4 中性點非直接接地電網(wǎng)單相接地的電流維護(hù)中性點非直接接地電網(wǎng)單相接地的電流維護(hù)2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流維護(hù)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流維護(hù)2.1.1 電流繼電器2.1.2 電流速斷維護(hù)2.1.3 限時電流速斷維護(hù)2.1.4 定時限過電流維護(hù)2.1.5 階段式電流維護(hù)2.1.7 電流維護(hù)的接線方式2.1.8 三段式電流維護(hù)的接線圖2.1.1 電流繼電器電流繼電器電流繼電器的任務(wù)原理電流繼電器

3、的任務(wù)原理MeasureactII繼電器動作條件：reI使繼電器前往的最大電流值，稱為前往電流actI使繼電器剛剛可以動作的最小電流值，稱為繼電器的啟動電流繼電特性和前往系數(shù)繼電特性和前往系數(shù)繼電特性要點：1 永遠(yuǎn)處于動作或前往形狀，無中間形狀2 動作電流不等于前往電流，防止觸點抖動1rereactIKI前往系數(shù)：2.1.2 電流速斷維護(hù)電流速斷維護(hù)電流電流段維護(hù)段維護(hù)電流速斷維護(hù)的定義僅僅反映于電流的增大而動作的維護(hù)。單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的特點單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的特點電流的流向固定，由電源流向負(fù)荷電流的流向固定，由電源流向負(fù)荷在在35kV以下的配網(wǎng)當(dāng)中非常普遍，特別是以下的配網(wǎng)當(dāng)中非常普遍，特別是10kV

4、網(wǎng)絡(luò)，根本上是輻射狀供電的網(wǎng)絡(luò)，根本上是輻射狀供電的隨著對供電可靠性要求的提高，網(wǎng)絡(luò)單側(cè)電源供隨著對供電可靠性要求的提高，網(wǎng)絡(luò)單側(cè)電源供電的方式將越來越少電的方式將越來越少 在負(fù)荷轉(zhuǎn)移時，能夠存在短時的雙電源或多電源在負(fù)荷轉(zhuǎn)移時，能夠存在短時的雙電源或多電源供電供電普通還存在分支普通還存在分支短路電流特征分析短路電流特征分析(3):kSkEkIZZ(2)3:*2AkBkCSkEkIIZZ (1,0)103:2AkAEkIZZ220120(1,1)220120():()kBkkCkZaZIIaZZkZa ZIIaZZ補(bǔ)充概念補(bǔ)充概念最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式區(qū)內(nèi)缺點區(qū)外缺點維護(hù)范圍內(nèi)維護(hù)范圍外大方

5、式和小方式大方式和小方式當(dāng)負(fù)荷較大時，由三個當(dāng)負(fù)荷較大時，由三個電源一同供電，那么屬電源一同供電，那么屬于大方式于大方式 大方式和小方式是相對大方式和小方式是相對而言的而言的 當(dāng)發(fā)生短路時，大方式當(dāng)發(fā)生短路時，大方式下短路電流大，而小方下短路電流大，而小方式下短路電流小式下短路電流小 電流速斷維護(hù)的目的和原理電流速斷維護(hù)的目的和原理目的：反響本線路的相間短路缺點目的：反響本線路的相間短路缺點思索各種誤差的影響，僅靠短路電流幅值無法分辨k1和k2兩處短路以維護(hù)2為例，當(dāng)本線路末端k1點短路時，希望速斷維護(hù)2可以瞬時動作切除缺點，而當(dāng)相鄰線路B-C的始端k2點短路時，按照選擇性要求，速斷維護(hù)2就不

6、應(yīng)該動作，由于該處的缺點應(yīng)由速斷維護(hù)1動作切除。然而，維護(hù)2是無法從短路電流的數(shù)值區(qū)分d1點和d2點短路的。整定原那么整定原那么保證選擇性保證選擇性IkactII為短路電流 IactI為繼電維護(hù)的整定值 IImaxactrelkIKImaxkI是指本線路末端發(fā)生短路時能夠呈現(xiàn)的最大短路電流，即在最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下發(fā)生三相短路時的短路電流 IrelK為可靠系數(shù)，普通取1.21.3 kI動作判據(jù)： 又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定引入可靠系數(shù)引入可靠系數(shù)確保不誤動確保不誤動實踐短路電流大于實際計算值對瞬時動作維護(hù)還應(yīng)思索非周期分量使總電流增大的影響電

7、流繼電器的實踐起動電流能夠小于整定值思索最不利的情況，留有必要的裕度整定原那么整定原那么維護(hù)的二次側(cè)整定值維護(hù)的二次側(cè)整定值IactI為繼電維護(hù)的一次側(cè)整定值 TAn維護(hù)安裝處電流互感器的變比conK為電流維護(hù)的接線系數(shù)，與電流維護(hù)的接線方式有關(guān)計算出維護(hù)的一次動作電流后，還需求求出繼電器的二次動作電流IIact.mactconTAIIKn儀用互感器的討論儀用互感器的討論-作用作用實現(xiàn)一次與二次系統(tǒng)的電的隔離，不影響一次系統(tǒng)的正常任務(wù)；將變電所或者電廠的高電壓和大電流按比例降低；便于改動維護(hù)的整定值；實現(xiàn)信號的綜合-變成相應(yīng)的電壓量以進(jìn)展比較。電流互感器電流互感器-等值電路等值電路 主要作用是

8、將一次系統(tǒng)高電壓電路上的大電流，準(zhǔn)確地變換為二次低電壓電路上的小電流額定值為5A或1A；同時，它還具有高、低電壓電路的隔離作用，以保證二次設(shè)備和任務(wù)人員的平安。1U2U2Z1Z1II2ILZZ12=0LLZZZZ可能小于 或，甚至，電流互感器電流互感器-向量圖向量圖電流互感器的兩個根本誤差：一是變比誤差另一個是角度誤差I(lǐng)電流互感器電流互感器-誤差分析幅值誤差分析幅值1變比誤差 定義 10% 由于誤差 普通很小，所以變比誤差可近似寫成121100%IIII 11cossinuuIIIII 當(dāng) ，即二次側(cè)為純阻性負(fù)荷時，變比誤差最??；當(dāng) ，即二次側(cè)為純感性負(fù)荷時，變比誤差最大。0a 90a 電流互

9、感器電流互感器-10%的誤差曲線的誤差曲線電流互感器電流互感器-誤差分析角度誤差分析角度2角度誤差 由于角度誤差 很小，所以可近似表示為11sincos(rad)57.3cos( )uuIIII當(dāng) ，即二次側(cè)為純阻性負(fù)荷時，變比誤差最大；當(dāng) ，即二次側(cè)為純感性負(fù)荷時，變比誤差最小。普通來說，角度誤差小于0a 90a 7電壓互感器電壓互感器 將電力系統(tǒng)的高壓電在二次側(cè)準(zhǔn)確地變換為繼電維護(hù)及儀表所允許電壓，使繼電器和儀表既能在低電壓情況下任務(wù)，又能準(zhǔn)確地反響電力系統(tǒng)中高電壓設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況；同時它還具有高、低電壓電路的隔離作用，以保證二次設(shè)備和任務(wù)人員的平安。LI2I2U1UU1I Z.221()I

10、ZZ12222121221()()uuUUI ZIIZUI ZIZZ 幅值誤差和角度誤差都非常小，普通來說，幅值誤差小于1% 電流速斷維護(hù)的維護(hù)范圍靈敏性電流速斷維護(hù)的維護(hù)范圍靈敏性 維護(hù)范圍的校驗維護(hù)范圍的校驗電流速斷維護(hù)的目的是反響本線路的相間短路缺點，因此應(yīng)按照如下規(guī)范校驗靈敏度：在系統(tǒng)最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下發(fā)生相間短路時，電流速斷維護(hù)的維護(hù)范圍應(yīng)不小于1520%討論討論維護(hù)范圍受哪些要素影響維護(hù)范圍受哪些要素影響系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式缺點類型三相短路和兩相相間短路最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式下的維護(hù)范圍的求取最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下的維護(hù)范圍的求取電流速斷維護(hù)電流速斷維護(hù)I段的動作時限段的動作時限普通情況下，可以以為0S，實踐

11、上的動作時間為0.02-0.06SI10.1tS單相原理接線圖單相原理接線圖采用閉鎖的緣由：某些特殊情況下繼電維護(hù)需求閉鎖跳閘回路，設(shè)置閉鎖環(huán)節(jié)。以前是采用中間繼電器：增大繼電器觸點容量，以驅(qū)動跳閘增大維護(hù)安裝固有動作時間0.060.08s，防止避雷器放電0.040.06s時誤動維護(hù)評價維護(hù)評價優(yōu)點：簡單可靠，動作迅速優(yōu)點：簡單可靠，動作迅速 缺陷：不能維護(hù)線路的全長，維護(hù)范圍直接受系缺陷：不能維護(hù)線路的全長，維護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化的影響。統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化的影響。特例：特例：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化很大或者被維護(hù)線路的長度當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化很大或者被維護(hù)線路的長度很短時，能夠沒有維護(hù)范圍很短時

12、，能夠沒有維護(hù)范圍當(dāng)運(yùn)用于線路當(dāng)運(yùn)用于線路-變壓器組時，可按躲開變壓器低變壓器組時，可按躲開變壓器低壓側(cè)線路出口處短路來整定，其維護(hù)范圍可維護(hù)壓側(cè)線路出口處短路來整定，其維護(hù)范圍可維護(hù)線路全長線路全長 運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化對維護(hù)范圍的影響運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化對維護(hù)范圍的影響 2A B1LkI.2actI 線路長短不同時，對維護(hù)范圍的影響線路長短不同時，對維護(hù)范圍的影響 用于線路用于線路-變壓器組的電流速斷維護(hù)變壓器組的電流速斷維護(hù)2.1.3 限時電流速斷維護(hù)限時電流速斷維護(hù)電流電流段維護(hù)段維護(hù)限時電流速斷維護(hù)-既反映于電流的增大，同時又限定動作時間的維護(hù)，可以維護(hù)線路的全長的維護(hù)。 限時電流速斷維護(hù)的目的和原

13、理限時電流速斷維護(hù)的目的和原理目的：反響本線路速斷維護(hù)范圍以外的相間缺點IIIII.2.1actrelactIKI動作電流的整定動作電流的整定IIIIIIII,2,1. .maxactrelactrelrelk CIK IK K IIIrelK為限時電流速斷維護(hù)的可靠性系數(shù)，普通為1.11.2 動作時限的整定動作時限的整定21IIIttt t通常取0.5s，保證維護(hù)的選擇性，保證維護(hù)以可靠前往動作時限的配合關(guān)系動作時限的配合關(guān)系電流段和段維護(hù)結(jié)合任務(wù)，可以保證全線路范圍內(nèi)的相間缺點都可以在段時限內(nèi)切除，構(gòu)成該線路的主維護(hù)靈敏性校驗靈敏性校驗對于過量維護(hù)，靈敏性的定量計算方法：對于過量維護(hù)，靈敏

14、性的定量計算方法：靈敏性：按最小方式下，線路末端兩相短路時靈敏性：按最小方式下，線路末端兩相短路時的短路電流進(jìn)展校驗的短路電流進(jìn)展校驗. .min. .minsenIIIII,2. .maxk Bk Bactrelrelk CIIKIK K Isen1.31.5KsenK保護(hù)范圍末端發(fā)生金屬性短路故障參數(shù)計算值保護(hù)整定值靈敏度不滿足時靈敏度不滿足時靈敏度不滿足要求時，在發(fā)生內(nèi)部缺點時維護(hù)能夠不動作靈敏度不滿足要求時，在發(fā)生內(nèi)部缺點時維護(hù)能夠不動作靈敏度不滿足時靈敏度不滿足時整定值調(diào)整整定值調(diào)整IIIIIIIIIIIIIIII.2,1,3,maxactrelactrelrelactrelrelr

15、elk DIK IK K IK K K I需求進(jìn)一步延伸限時電流速斷維護(hù)的維護(hù)范圍，按照下一線路的限時電需求進(jìn)一步延伸限時電流速斷維護(hù)的維護(hù)范圍，按照下一線路的限時電流速斷維護(hù)來整定流速斷維護(hù)來整定靈敏性不滿足時靈敏性不滿足時時限調(diào)整時限調(diào)整當(dāng)按照下一線路的限時電流速斷維護(hù)來整定時，需求進(jìn)當(dāng)按照下一線路的限時電流速斷維護(hù)來整定時，需求進(jìn)一步添加延時一步添加延時 ，以同時滿足選擇性的要求，即：，以同時滿足選擇性的要求，即：2112IIIIIttttt 單相原理接線圖單相原理接線圖維護(hù)評價維護(hù)評價限時電流速斷維護(hù)的維護(hù)范圍大于本線路全長限時電流速斷維護(hù)的維護(hù)范圍大于本線路全長與與段維護(hù)配合，可在較

16、短時間內(nèi)切除全線路范段維護(hù)配合，可在較短時間內(nèi)切除全線路范圍內(nèi)任何點相間缺點圍內(nèi)任何點相間缺點可作為線路的主維護(hù)可作為線路的主維護(hù)優(yōu)點：可維護(hù)本線路全長；可作為優(yōu)點：可維護(hù)本線路全長；可作為段的近后備段的近后備缺陷：速動性差有延時缺陷：速動性差有延時2.1.4 定時限過電流維護(hù)定時限過電流維護(hù)電流電流段維護(hù)段維護(hù)定義：按照躲開最大負(fù)荷電流的一種電流維護(hù)，可以維護(hù)本線路和相鄰線路的全長，同時又具有確定的動作時限的維護(hù)。 定時限過電流維護(hù)的目的和原理定時限過電流維護(hù)的目的和原理目的：不只能維護(hù)本線路的全長，而且也能維護(hù)相鄰線路的全長，以起到后備維護(hù)的作用動作電流的整定動作電流的整定 IIIIIIm

17、axrerelssactLrereIKKIIKK為可靠性系數(shù)，普通為1.151.25 .maxLI為電動機(jī)的自啟動系數(shù)，跟電動機(jī)的數(shù)目有關(guān) ，普通取1.5按照躲開最大負(fù)荷電流來整定外部缺點切除后電動機(jī)自起動時，應(yīng)可靠前往IIIrelKSSK為最大負(fù)荷電流 動作時限的整定動作時限的整定按階梯原那么來整定按階梯原那么來整定動作時限的整定動作時限的整定維護(hù)4既要與相鄰線路上的維護(hù)3配合，也要和相鄰元件電動機(jī)、變壓器的維護(hù)配合靈敏性校驗靈敏性校驗近后備近后備minsenIIIkactIKIsen1.31.5K1 1作為近后備時 采用最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下本線路末端兩相短路時的電流來校驗靈敏性校驗靈敏性校驗遠(yuǎn)后

18、備遠(yuǎn)后備minsenIIIkactIKIsen1.2K2作為遠(yuǎn)后備時 采用最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流來校驗1 維護(hù)評價維護(hù)評價段維護(hù)的動作電流比段、段的小得多，因此靈敏性更高維護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路的全長可作為本線路的近后備和相鄰元件的遠(yuǎn)后備缺點越接近電源端時，短路電流越大，但是過電流維護(hù)的動作時限反而越長段維護(hù)處于電網(wǎng)終端附近時，其動作時限并不長，可作為主維護(hù)兼后備維護(hù)2.1.5 階段式電流維護(hù)的總結(jié)及階段式電流維護(hù)的總結(jié)及評價評價階段式電流維護(hù)階段式電流維護(hù)“四性的討論四性的討論電流段：按躲開本線路末端的最大短路電流來整定；不能維護(hù)線路全長電流段：按躲開下一級相鄰元件

19、速斷維護(hù)的動作電流來整定；不能作為相鄰元件的后備電流段：按躲開最大負(fù)荷電流來整定；動作時限較長階段式電流維護(hù)：為保證選擇性和速動性，將電流段、 段和段結(jié)合起來任務(wù) 階段式電流維護(hù)的配合階段式電流維護(hù)的配合-定值的配合定值的配合15432M或或I IIIIIIIIIIII IIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIII 階段式電流維護(hù)的配合階段式電流維護(hù)的配合-動作時限的配合動作時限的配合階段式電流維護(hù)的單相原理圖階段式電流維護(hù)的單相原理圖優(yōu)點和缺陷優(yōu)點和缺陷優(yōu)點：簡單、可靠，廣泛運(yùn)用于35kV及以下較低電壓的網(wǎng)絡(luò)中缺陷：直接受電網(wǎng)接線和運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化的影響整定

20、值必需按系統(tǒng)最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式選擇靈敏性必需用系統(tǒng)最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式來校驗2.1.7 電流維護(hù)的接線方式電流維護(hù)的接線方式電流維護(hù)接線方式的定義：電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的銜接方式三相星型接線方式三相星型接線方式.actact mTAIIn繼電器上的起動電流：兩相星型接線方式兩相星型接線方式兩相三接線方式兩相三接線方式丈量B相電流，提高靈敏度 兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析1對各種相間短路一樣之處：均能正確反響不同之處：動作的繼電器個數(shù)不同對單相接地短路需求區(qū)分中性點直接接地系統(tǒng)單相接地立刻跳閘和非直接接地系統(tǒng)單相接地允許繼續(xù)短時運(yùn)轉(zhuǎn)兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析2中

21、性點直接接地系統(tǒng)的單相接地短路三相星型接線可反響各種單相接地缺點兩相星型接線不能反映B相接地缺點兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析3非直接接地系統(tǒng)串聯(lián)線路的異地兩點接地短路采用三相星型接線時，100%有選擇地切除B-C采用兩相星型接線時，有2/3的時機(jī)有選擇地切除B-C兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析4非直接接地系統(tǒng)的放射線路兩點接地短路采用三相星型接線時，假設(shè)t1=t2，將同時切除兩條線路采用兩相星型接線時，有2/3的時機(jī)僅切除一條線路在在Y,d11接線變壓器后兩相短路時接線變壓器后兩相短路時1在在Y,d11接線變壓器后兩相短路時接線變壓器后兩相短路時2過電流維護(hù)接在降壓變壓器的高壓側(cè)，