電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理PPT 2-1三段電流保護(hù)

電氣工程與自動化學(xué)院SchoolofElectricalEngineering&Automation電力系統(tǒng)繼電保護(hù)主講人：劉雪莉第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)

2.1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)繼電器單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時電流量值特征電流速斷保護(hù)(I段保護(hù))限時電流速斷保護(hù)(II段保護(hù))定時限過電流保護(hù)(III段保護(hù))階段式電流保護(hù)的配合及應(yīng)用反時限特性的電流保護(hù)電流保護(hù)的接線方式

電磁型電流繼電器啟動繼電器感應(yīng)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(yīng)于測量量的減小而動作）過量型繼電器（反應(yīng)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器電磁式繼電器

1－鐵心2－旋轉(zhuǎn)棱角

3－釋放彈簧4－調(diào)節(jié)螺母5－銜鐵6－動觸點(diǎn)7－靜觸點(diǎn)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(diǎn)與固定觸點(diǎn)組合而成的“觸點(diǎn)部分”，共同結(jié)合構(gòu)成的。

當(dāng)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(diǎn)也向下方移動，與固定觸點(diǎn)接觸構(gòu)成閉合電路。當(dāng)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(diǎn)也向上方移動，于是與固定觸點(diǎn)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(hù)動作的選擇性和某種邏輯關(guān)系。①延時動作。線圈通電后主觸點(diǎn)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(diǎn)容量大，可直接用作于跳閘。②觸點(diǎn)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(biāo)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(diǎn)自保持，由值班人員手動復(fù)歸或電動復(fù)歸。當(dāng)電路網(wǎng)絡(luò)中任意點(diǎn)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：-系統(tǒng)等效電源的相電動勢；-短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗；-保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗；-短路類型系數(shù)，三相短路取1，兩相短路取流過保護(hù)安裝處電流的大小與哪些因素相關(guān)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式(Zs)的變化；電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)()的變化；不同的短路類型();隨短路點(diǎn)距等值電源的距離變化，短路電流連續(xù)變化，越遠(yuǎn)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(guān)概念：最大運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流最大的方式。最小運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流最小的方式。結(jié)論：系統(tǒng)運(yùn)行方式越大（Zs越?。?，短路電流越大；故障點(diǎn)越近，短路電流越大，反之短路電流越??；在某種運(yùn)行方式下，同一點(diǎn)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(hù)安裝處的短路電流隨短路點(diǎn)距離變化曲線三段式電流保護(hù)2.1.3電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）

定義：僅反映電流增大而瞬時動作的保護(hù)。包括：

1、電流速斷保護(hù)（電流Ⅰ段）；

2、限時電流速斷保護(hù)（電流Ⅱ段）；

3、定時限過電流保護(hù)（電流Ⅲ段）。特點(diǎn)：在保證選擇性的前提下，動作（跳閘）速度越快越好。為提高系統(tǒng)運(yùn)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(shè)備，要求各種電氣設(shè)備必須配備電流速斷保護(hù)，以快速切除故障。工作原理：不能全程保護(hù)(why?)整定原則為了保證電流速斷保護(hù)動作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)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(hù)動作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)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(hù)動作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)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(hù)動作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)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(hù)動作的選擇性，對保護(hù)1來講，其整定的動作電流IIset.1必須大于K2點(diǎn)短路可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所B母線上的三相短路電流Ik.B.max。是保護(hù)一次側(cè)動作電流，保護(hù)的二次側(cè)動作電流為：其中是電流互感器變比。是接線系數(shù)，一般取1.0。保護(hù)范圍的校驗(yàn)保護(hù)范圍：在已知保護(hù)的動作電流后，大于一次動作電流的短路電流對應(yīng)的短路點(diǎn)區(qū)域。最小的保護(hù)范圍為在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下兩相短路時出現(xiàn)。

Lmin是電流速段保護(hù)的最小保護(hù)范圍；

z1是線路單位長度的正序阻抗。靈敏度校驗(yàn)：用保護(hù)范圍的大小來衡量，規(guī)程規(guī)定，其最小的保護(hù)范圍一般不應(yīng)小于被保護(hù)線路全長的(15~20)%。電流速斷保護(hù)一般沒有時間繼電器運(yùn)行方式變化很大，沒有保護(hù)范圍Forexample:線路短，保護(hù)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(hù)全長。2.1.4限時電流速斷保護(hù)（電流Ⅱ段）

保護(hù)線路的全長盡可能短的動作時限滿足保護(hù)的選擇性要求其保護(hù)范圍不超過下級速斷保護(hù)的范圍動作時間比下級速斷保護(hù)高出一個時間階梯，保證保護(hù)的選擇性M=1.1~1.23.靈敏度定義一般指的是在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路故障時，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力當(dāng)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(hù)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：靈敏度好，能保護(hù)線路全長。缺點(diǎn)：帶0.5秒左右的延時，速動性較差；不能做下一段線路的遠(yuǎn)后備,加裝定時限過電流保護(hù)。

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(hù)”。過電流保護(hù)的分類定時限過電流保護(hù):動作時限與短路電流的大小無關(guān),動作時限是人為事先整定的。定時限過電流保護(hù)（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(hù)切除故障的時間越長，這是其缺陷。反時限過電流保護(hù):出口動作時間與過電流倍數(shù)相關(guān)，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(diǎn)閉合時間。-可靠系數(shù)，一般采用1.15-1.25Kss-自啟動系數(shù)，數(shù)值大于1，應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)接線和負(fù)荷性質(zhì)決定Kre－電流繼電器的返回系數(shù)，一般采用0.85-0.95幾點(diǎn)說明：電動機(jī)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(yīng)大于自啟動電流Iss.max;由于保護(hù)裝置的啟動和返回是通過電流繼電器來實(shí)現(xiàn)的，因此繼電器的返回電流與啟動電流之間的關(guān)系就代表著保護(hù)裝置的返回電流與啟動電流的關(guān)系；電流繼電器的返回系數(shù)Kre越小，則保護(hù)裝置啟動電流越大，因而其靈敏性越差，這是不利的。K1K2原因：故障K1發(fā)生時，按照保護(hù)選擇性要求，應(yīng)該只有保護(hù)1動作與限時速斷保護(hù)裝置同過電流保護(hù)的結(jié)論三段保護(hù)結(jié)論

電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)的區(qū)別：按照不同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(hù)的最大動作范圍來整定；過電流保護(hù)按照躲開本元件最大負(fù)荷電流來整定。保護(hù)1采用瞬時動作的過電流保護(hù)，其啟動電流按照躲開電動機(jī)啟動時的最大電流整定，與電網(wǎng)其它保護(hù)沒有定值和時限關(guān)系；保護(hù)2(過電流保護(hù)(0.5s)+電流速斷保護(hù)(根據(jù)要求));保護(hù)3（過電流保護(hù)(1~1.2s)+電流速斷保護(hù)或電流速斷保護(hù)和限時速斷保護(hù)）；越靠近電源端，過電流保護(hù)的動作時限越長，一般需要裝設(shè)三段保護(hù)；全系統(tǒng)任一點(diǎn)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(luò)中一般采用三段保護(hù)。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。（a）三相星形接線方式；（b）兩相星形接線方式①每相上均裝有CT和LJ、Y形接線

②LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）①一相上不裝設(shè)CT和LJ、Y形接線②LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）（接A、C相）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(diǎn)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(diǎn)直接接地電網(wǎng)單相接地短路