電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程課件一八

第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）2.1電流系統(tǒng)故障的特點(diǎn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）故障的特征量－－電流的躍變2.2如何檢測(cè)電流電流繼電器

電流繼電器的特點(diǎn)正常時(shí)打開，短路時(shí)，電流很大，則接點(diǎn)閉合，從而判斷故障發(fā)生，清除故障

電流繼電器的重要參數(shù)：動(dòng)作電流Iop返回電流Ire返回系數(shù)Kre=Ire/IopKre<12.3電流的三斷式電流保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）引入線路電流定值的選定舉例－－－圖圖中設(shè)線路末端短路電流1000A如電流繼電器定值低于1000A－－選擇性如何保證整定都是以選擇性為前提條件整定的如電流繼電器定值高于1000A－－靈敏性如何保證在選擇性和靈敏性出現(xiàn)矛盾時(shí)，選擇性是首要的2.3.1電流速斷保護(hù)(I段)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）2.3.1.1整定Iset’=Krel’Id.maxKrel’=1.2—1.3考慮的因素:3.最大的運(yùn)行方式當(dāng)動(dòng)作電流確定后,在本回線中有一保護(hù)區(qū),但無(wú)法保護(hù)線路的全長(zhǎng)2.最嚴(yán)重的故障類型(三相短路)1故障位置—線路末端短路(下一回出口處短路)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）2.3.1.2動(dòng)作時(shí)間理論上0s實(shí)際上10-50ms如最小的保護(hù)區(qū)>15%線路長(zhǎng)度則值得保護(hù)用最小保護(hù)區(qū)來(lái)衡量?jī)上喽搪纷钚∵\(yùn)行方式2.3.1.3靈敏性電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）2.3.1.4評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn):--簡(jiǎn)單可靠缺點(diǎn):--(1)靈敏度問(wèn)題(2)受電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式影響非常大--可將電流整定點(diǎn)考慮在變壓器的低壓側(cè)--終端用戶2.3.1.5保護(hù)全長(zhǎng)的可能性電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）2.3.2.1整定Iset.2’’=Krel’’Iset.1’Kk’’=1.1-1.2問(wèn)題:有沒有考慮運(yùn)行方式/故障類型的因素速動(dòng)性△t=0.5S<--等待時(shí)間考慮因素:2.3.2.2動(dòng)作時(shí)間2.3.2限時(shí)電流速斷保護(hù)(II段)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)） 考慮因素: (1)1號(hào)繼電器固有的動(dòng)作時(shí)間(比理論慢) (2)2號(hào)繼電器的提前動(dòng)作 (3)1號(hào)斷路器動(dòng)作時(shí)間 (4)2號(hào)保護(hù)的返回時(shí)間 (5)一定的時(shí)間裕度2.3.2.3靈敏性2.3.2.2動(dòng)作時(shí)間--反應(yīng)線路上的所有故障最輕微故障線路最末端最小的運(yùn)行方式Ksen=Id.min/Iset”Ksen=1.3—1.5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)） 主保護(hù)—限時(shí)電流速斷+電流速斷電流速度t=0S限時(shí)電流速斷動(dòng)作t=0.5S一旦靈敏度不足時(shí),本回線的限時(shí)電流速斷可和下回線的限時(shí)電流速斷配合本回線路限時(shí)電流速斷保護(hù)區(qū)不伸出下回線路限時(shí)電流速斷保護(hù)區(qū)Iset2”=Krel”Iset.1”t2=t1+0.5S

2.3.2.5其他2.3.2.4評(píng)價(jià)三段式電流保護(hù)主要用在35KV的輻射形網(wǎng)絡(luò)上本回線任何位置故障可速斷切除的例子整定電流保護(hù)首要考慮的是“選擇性”限時(shí)電流速斷犧牲“速動(dòng)性”以換取“選擇性”和“靈敏性”電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2章電網(wǎng)的電流保護(hù)）確保正常時(shí),電流繼電器不啟動(dòng),一旦它動(dòng)作,則線路上必有故障Iset’’’=Krel’’’Kss/KreIL.maxKrel’’’=1.15-1.25Kss自啟動(dòng)電流系數(shù)為了保證當(dāng)下回線路短路切除后,本回線路電流III段的電流繼電器能自動(dòng)返回,不會(huì)受到電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)很大電流的影響Kre返回系數(shù)為了保證區(qū)外短路故障切除后,使繼電器可靠返回問(wèn)題:為什么I/II段的整定計(jì)算中沒有考慮這些因素?從用戶端開始相互配合,按△t級(jí)差增加延時(shí)2.3.2.2動(dòng)作時(shí)間2.3.3定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(III段)2.3.3.1整定電力系統(tǒng)繼電保護(hù)護(hù)（第2章電網(wǎng)的電電流保護(hù)）Krel1>1.3-1.5Krel2>1.2定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)護(hù)躲開正常的最大大負(fù)荷電流整定,因此線路上即使很很遠(yuǎn)的地方發(fā)生故故障,它都會(huì)啟動(dòng)它不僅要保證本線線路故障切除有一一定的靈敏度,而且要保證下回線線路故障切除也有有一定的靈敏度選擇性自然滿足即:本線路的III段保護(hù)區(qū)不會(huì)超出下下回線路III段電流保護(hù)區(qū)2.3.3.4選擇性2.3.3.3靈敏度近后備(本線路)遠(yuǎn)后備(下回線)2.3.3.5后備作用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)護(hù)（第2章電網(wǎng)的電電流保護(hù)）提高了保護(hù)的速動(dòng)動(dòng)性對(duì)下回線路的反應(yīng)應(yīng)更靈敏但整定配合比較困困難定.反時(shí)限之間更難配配合,不建議采用.2.3.5.1保護(hù)配置2.3.5.2時(shí)序圖2.3.4反時(shí)限特性的電流流保護(hù)2.3.5三段式電流保護(hù)的的保護(hù)配置電力系統(tǒng)繼電保護(hù)護(hù)（第2章電網(wǎng)的電電流保護(hù)）135KV故障特點(diǎn)存在不同線路上的的兩點(diǎn)接地故障三相式電流保護(hù)可可能同時(shí)切除兩回回線若只切除一回線,則線路供電可靠性性大大提高.2二相式2/3機(jī)會(huì)只切除一回線線情形；2/3機(jī)會(huì)選擇性情形3問(wèn)題有可能會(huì)越級(jí)切除除故障電力系統(tǒng)大小運(yùn)行行方式和保護(hù)的大大小運(yùn)行方式說(shuō)明明2.3.6二相式電流保護(hù)2.3.7其他電力系統(tǒng)繼電保護(hù)護(hù)（第2章電網(wǎng)的電電流保護(hù)）2.4.1問(wèn)題的提出三段式電流保護(hù)在在雙電源網(wǎng)絡(luò)上的的問(wèn)題—無(wú)法同時(shí)滿足靈敏敏性和選擇性問(wèn)題題2.4雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間間短路的方向性電電流保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)護(hù)（第2章電網(wǎng)的電電流保護(hù)）2.4.2功率方向繼電器2.4.2.1原理P=UICosФ>0–正前方發(fā)生故障<0–反方向發(fā)生故障顯然,不能用簡(jiǎn)單的潮流流功率來(lái)替代上述述功率2.4.2.2引入內(nèi)角α–設(shè)計(jì)功率方向繼電電器滿足:正前方發(fā)生三相短短路或二相短路時(shí)時(shí)P>0反方向發(fā)生三相短短路或二相短路時(shí)時(shí)P<0電力系統(tǒng)繼電保護(hù)護(hù)（第2章電網(wǎng)的電電流保護(hù)）2.4.3功率方向繼電器的的接線方式—90o接線方式A:IAUBCB:IBUCAC:ICUAB設(shè)計(jì):PjA=IAUBCCos(ФjA+α)PjB=IBUCACos(ФjB+α)PjC=ICUABCos(ФjC+α)問(wèn)題:只有在發(fā)生三相短短路時(shí)才有很小的的電壓死區(qū)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)護(hù)（第2章電網(wǎng)的電電流保護(hù)）2.4.4選擇合適的內(nèi)角--α1正前方三相短路K(3)線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJA=θl–90o因此A相有:PJA=IAUBCCos(ФjA+αA)>0得到:0<αA<90oB相有:PJB=IBUCACos(ФjB+αB)>0得到:0<αB<90oC相有:PJC=ICUCACos(ФjC+αC)>0得到:0<αC<90o電力系統(tǒng)繼電保保護(hù)（第2章電網(wǎng)的的電流保護(hù)）2正前方二相短路路K(2)考慮兩個(gè)極端(1)距離繼電保護(hù)裝裝置很近處故障障(2)距離繼電保護(hù)裝裝置相當(dāng)遠(yuǎn)處故故障近處發(fā)生二相短短路不失一般性,假定故障發(fā)生在在BC相出口處A相:IA=0(設(shè)故障前空載)不動(dòng)作B相:近處故障UCA非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJB=θl–90oPJB=IBUCACos(ФjB+αB)>0得到:0<αB<90oC相:近處故障UAB非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJC=θl–90oPJC=ICUABCos(ФjC+αC)>0得到:0<αC<90o電力系統(tǒng)繼電保保護(hù)（第2章電網(wǎng)的的電流保護(hù)）(2)遠(yuǎn)處發(fā)生二相短短路(遠(yuǎn)至系統(tǒng)電壓和和保護(hù)安裝處電電壓幾乎相同)不失一般性,假定故障發(fā)生在在BC相A相:IA=0(設(shè)故障前空載)不動(dòng)作B相:UCA非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJB=-(180-60-θl)=θl–120oPJB=IBUCACos(ФjB+αB)>0得到:30<αB<120oC相:UAB非常大線路阻抗角θl∈[0,90o]ФJC=-(60-θl)=θl–60oPJC=ICUABCos(ФjC+αC)>0得到:-30<αC<60o電力系統(tǒng)繼電保保護(hù)（第2章電網(wǎng)的的電流保護(hù)）3反方向發(fā)生三相相和二相短路考慮由于系統(tǒng)電勢(shì)相相角基本系統(tǒng),因此電流和正前前方發(fā)生故障相相位基本相反.因此滿足12分析的α此時(shí)都能保證P<0而不動(dòng)作.4結(jié)論30<α<60o含意:任何線路,無(wú)論正前方發(fā)生生何種故障,只要選用30<α<60o的功率方向繼電電器,都能正確判別方方向?qū)嶋H一般有二種種內(nèi)角的功率方方向繼電器30o45o電力系統(tǒng)繼電保保護(hù)（第2章電網(wǎng)的的電流保護(hù)）2.4.5評(píng)價(jià)1功率方向繼電器器的靈敏性P>Po啟動(dòng)功率Po越小,它的靈敏度越高高有時(shí)需要注意和和電流III段靈敏度的配合合在同樣的故障電電流下：不同的的故障類型反應(yīng)應(yīng)能力可能不同同。不同的故障障位置可能也不不同。2功率方向特性曲曲線UJ=Po/(IJCos(ФJ+α)--表證功率方向繼繼電器的工作特特性希望功率方向繼繼電器都工作至至UJ最小的時(shí)候,最靈敏靈敏角定義:Фsen=-α3接點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題（（如正常時(shí)功率率方向接點(diǎn)閉合合時(shí)發(fā)生反方向向故障）4死區(qū)問(wèn)題三相短路時(shí)有死死區(qū)5能不用的地方盡盡量不用一般三段式電流流保護(hù)用于特別別是35KV以下線路.而其經(jīng)常為解環(huán)環(huán)運(yùn)行,所以雙電源的情情況遇到得越來(lái)來(lái)越少電力系統(tǒng)繼電保保護(hù)（第2章電網(wǎng)的的電流保護(hù)）2.5.1原理反應(yīng)3Uo；信號(hào)；2.5.2整定2.5.3延時(shí)2.5.4選擇性3Uo本身無(wú)選擇性－－－無(wú)法區(qū)分故故障發(fā)生在那一一回線采用1拉閘2故障選線裝置2.5.5故障選線裝置1零序電容電流原原理2高次諧波方式3疊加式式2.5中性點(diǎn)點(diǎn)非直直接接接地系系統(tǒng)中中單相相接地地故障障保護(hù)護(hù)電力系系統(tǒng)繼繼電保保護(hù)（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護(hù)護(hù)）2.6.1問(wèn)題的的提出出序分量量從無(wú)無(wú)有,故障特特征更更明顯顯接地短短路性性故障障占故故障的的絕大大部分分.對(duì)接地地故障障能靈靈敏地地反應(yīng)應(yīng),就保證證了對(duì)對(duì)絕大大多數(shù)數(shù)故障障的保保護(hù).2.6中性點(diǎn)點(diǎn)直接接接地地系統(tǒng)統(tǒng)中接接地短短路的的零序序電流流及方方向保保護(hù)2.6.2接地故故障的的特點(diǎn)點(diǎn)我國(guó)110KV以上的的系統(tǒng)統(tǒng)均為為大電電流直直接接接地系系統(tǒng)1從3Io的獲取角角度2從零序序網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)3從運(yùn)行行方式式4從故障障類型型負(fù)序電電流沒沒有優(yōu)優(yōu)勢(shì)電力系系統(tǒng)繼繼電保保護(hù)（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護(hù)護(hù)）2.6.3三段式式零序序電流流保護(hù)護(hù)2.6.3.1零序電電流速速斷（（I段）1整定－－原原則：：零序序速斷斷（I段）保保護(hù)范范圍不不應(yīng)超超出本本線路路的末末端a）IsetI=KrelI*3Io.max故障點(diǎn)點(diǎn)－－－發(fā)生生在本本線路路末或或是下下回線線路始始端故障類類型－－－單單相接接地或或兩相相接地地并并選擇擇兩者者的最最大值值運(yùn)行方方式－－－最最大運(yùn)運(yùn)行方方式（（實(shí)際際變化化很小?。゜)IsetI=KrelI*3Io.unb由于三三相不不同期期合閘閘產(chǎn)生生的縱縱向不不對(duì)稱稱會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生零零序電電流c）IsetI按照躲躲過(guò)單單相重重合閘閘期間間（非非全相相運(yùn)行行）可可能出出現(xiàn)的的最大大零序序電流流整定定電力系系統(tǒng)繼繼電保保護(hù)（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護(hù)護(hù)）由于第第三個(gè)個(gè)條件件會(huì)嚴(yán)嚴(yán)重地地降低低靈敏敏性，，考慮慮設(shè)置兩兩個(gè)零零序電電流I段保護(hù)護(hù)（1）靈靈敏I段(單相重重合閘閘期間間閉鎖鎖）考慮a）b）t＝0“或考慮慮a）t＝0.1”(2)不靈敏敏I段考慮c）[實(shí)際已已考慮慮(a)(b)]t=02動(dòng)作時(shí)時(shí)間t＝0或0.1“3我國(guó)的的電力力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定定問(wèn)題題電力系系統(tǒng)繼繼電保保護(hù)（第2章電電網(wǎng)的的電流流保護(hù)護(hù)）2.6.3.2限時(shí)零零序電電流速速斷（（II段）1整定－－本本回線線路的的限時(shí)時(shí)零序序電流流速斷斷的保保護(hù)范范圍不不超出出下回回線的的零序序電流流速斷斷范圍圍Iset.2II=KrelII/Ko.b*Iset.1I2動(dòng)作時(shí)時(shí)間t＝0.5”3靈敏性性Kre>1.5故障點(diǎn)點(diǎn)－－－發(fā)生生在本本線路路末故障類型－－單單項(xiàng)接地或兩相相接地并選擇擇兩者的最小值值運(yùn)行方式－－最最小運(yùn)行方式（（實(shí)際變化很小?。╇娏ο到y(tǒng)繼電保保護(hù)（第2章電網(wǎng)的的電流保護(hù)）2.6.3.2零序過(guò)電流