电网电流保护

1、3 电网的电流保护Overcurrent Protection3.1 单侧电源网络的相间电流保护 Overcurrent Protection for Phase Faults in Single Source Network 一、单一、单侧电源网络相间短路时电流量值特征侧电源网络相间短路时电流量值特征Characteristics of Short Circuit Current for Phase Faults in Single Source NetworkkI 正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是靠近电正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是靠近电源侧的线路，流过的电流

2、越大。负荷电流的大小，取决于用源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时都接入时，流过线路户负荷接入的多少，当用户的负荷同时都接入时，流过线路的是最大负荷电流。的是最大负荷电流。4 4/66/66 KZZEIksk 通用计算表达式：通用计算表达式： 在故障点位置确定和故障类型确定的情况下，短路电流 Ik 仅与系统等值阻抗 Zs 有关。SZKZK，两相相间短路。23，三相短路；1K单侧电源网络相间短路时电流量特征单侧电源网络相间短路时电流量特征5 5/66/66 KZZEIkskSZKZK 1）在某一地点发生三相短路时，如果流过保护安装处的电流为最大,

3、则称此时的运行方式为：最大方式。max.KKII1min.SZ在最大运行方式下，三相短路时，通过保护装置的短路电流最大。6 6/66/66 KZZEIkskSZKZK2）在相同地点发生相同类型的短路时，如果流过保护安装处的电流为最小，则称此时的运行方式为：最小方式。min.KKIImax.SZ23在最小运行方式下，两相短路时，通过保护装置的短路电流最小。7 7/66/66 短路电流随故障点位置变化的曲线，称为短路电流变化曲线。 KZZEIksk 根据短路电流的变化规律，来进行电流保护的配置和整定计算。电网的电流保护v电流速断保护（电流段保护）v限时电流速断保护（电流段保护）v定时限过电流保护（

4、电流段保护）主保护主保护后备保护后备保护二、电流速断保护(电流段)Instantaneous overcurrent protection电流速断保护按被保护线路的短路电流整定，当短路电流超过电流速断保护按被保护线路的短路电流整定，当短路电流超过 整定值时，则保护装置动作，断路器跳闸，迅速切除故障整定值时，则保护装置动作，断路器跳闸，迅速切除故障。反应于电流幅值增加而瞬时动作的保护反应于电流幅值增加而瞬时动作的保护矛盾矛盾以保护以保护2为例，为例，按选择性：按选择性：k1短路短路保护保护2动作动作+ K2短路短路保护保护2不动作不动作选择性实际上：实际上： K1和和K2处短路时流经保护处短路时

5、流经保护2的电流几乎相等的电流几乎相等 保护保护2无法区分无法区分K1点点K2点短路。不能确保选择性。点短路。不能确保选择性。v优先保证选择性：优先保证选择性：提高保护装置的动作电流值，以保证下一条线路出口处K2点短路时，保护不启动。v也称：也称：按躲开相邻下一条线路出口处短路的条件进行按躲开相邻下一条线路出口处短路的条件进行整定整定v一般情况下，电流速断保护只保护线路的一部分。保证选择性的速断保护 问题：下一级线路出口处下一级线路出口处K2点点什么情况下会出现最大短路电流？ 保证选择性：下一级线路出口处保证选择性：下一级线路出口处K2点短路时保护点短路时保护2不动作。不动作。实现方法：保护装

6、置实现方法：保护装置2的启动电流要大于下一级线路出口处的启动电流要大于下一级线路出口处K2短路时可能出现的最大短路电流。短路时可能出现的最大短路电流。 问题：下一级线路出口处下一级线路出口处K2点点 什么情况下会出现最大短路电流？ 系统最大运行方式，发生三相短路。系统最大运行方式，发生三相短路。kskZZEImin.max.最大短路电流最大短路电流短路点位置确定后，IKmax也就确定了2 电流速断保护的整定计算整定原则：躲开下一级线路出口处（整定原则：躲开下一级线路出口处（ 本线路末端）的的 最大短路电流最大短路电流整定计算的三要素：整定计算的三要素： 1)1)动作电流动作电流 2)2)动作时

7、限动作时限 3)3)灵敏性校验灵敏性校验下面以2号断路器处的保护整定为例2 电流速断保护的整定计算1）动作电流的整定最小运行方式最小运行方式最大运行方式最大运行方式2ABCmax.I2 .BksetIImax.BkImax.II2 .BkrelsetIKI3 . 12 . 1IrelKI2 .setIkIL v max.I2 .BksetII2 电流速断保护的整定计算1）动作电流的整定最小运行方式，最小运行方式，两相短路两相短路最大运行方式，最大运行方式，三相短路三相短路2ABCmax.BkII2 .setImaxLminLkIL保护范围保护范围保护范围随运行方式、故障类型的变化而变化保护范围

8、随运行方式、故障类型的变化而变化2）灵敏性校验：应校验各种运行情况下的最小保护范围能否满足要求。最小保护范围-对应于系统最小运行方式、发生两相相间短路的情况。灵敏性：对内部故障的反应能力， 用保护范围的大小来衡量。2）灵敏性校验：min.2.max1min32setk LsEIIZZ Lmin100%(1520)%lL，则满足灵敏性要求。minmax1312()ssetELZIZ3）动作时间的整定：t=0(t=0(秒秒) ) 瞬时动作（理想情况）瞬时动作（理想情况）实际上，都需要一定的测量时间，称为固有动实际上，都需要一定的测量时间，称为固有动作时间。作时间。0I2t3电流速断保护的构成电流速

9、断保护的构成优点优点: 简单可靠，动作迅简单可靠，动作迅 速。速。4. 电流速断保护的主要优、缺点电流速断保护的主要优、缺点缺点缺点: 不能保护线路的全长，不能保护线路的全长，并且保护范围直接受并且保护范围直接受运行方式变化的影响。运行方式变化的影响。其保护范围的大小与线路长短有关其保护范围的大小与线路长短有关在个别情况下，电流速断保护也可以保护线路全长在个别情况下，电流速断保护也可以保护线路全长1ABC例:图示网络中具体参数如下所示，计算当AB长度分别为80km和20km时保护1电流速断保护的定值，并校验灵敏度。kVE311512min. sZ18max. sZ25.1IrelKkmZ/4

10、.01解：线路长80km时 整定值的计算kAZZEIKIABsBkrelset866. 1804 . 012311525. 125. 1min.max.II1 . 灵敏度校验%15%39)18866. 1311523(804 . 01)23(1%100max.I1 .minssetABABZIEZLL满足要求线路长20km时 整定值的计算kAZZEIKIABsBkrelset15. 4204 . 012311525. 125. 1min.max.II1 . 灵敏度校验%15%20)1815. 4311523(804 . 01)23(1%100max.I1 .minssetABABZIEZLL没

11、有保护范围28/66三、限时三、限时电流速断保护（电流电流速断保护（电流段）段）要求：要求： 保护线路的全长保护线路的全长（有足够的灵敏度）；（有足够的灵敏度）； 具有最小的动作时限（尽可能快）。具有最小的动作时限（尽可能快）。（1 1）工作原理）工作原理 保护范围延伸至下级线路，与下级线路电流保护范围延伸至下级线路，与下级线路电流段配合。段配合。 需带时限，在时间上比下级线路的电流需带时限，在时间上比下级线路的电流段段高高t t（换取选择性）。（换取选择性）。(保证选择性和可靠性，牺牲一定的速动性，获得灵敏性)最大短路电流曲线.1setI三、三、 限时电流速断保护（电流限时电流速断保护（电流

12、段）段）Time delay instantaneous overcurrent protection1 工作原理工作原理kk.2setIv满足：满足：v引入可靠系数来满足上面的不等式引入可靠系数来满足上面的不等式v其中其中.2.1setsetII(3). .maxrelrelK CKKI1relK1.1 1.22 整定原则整定原则1）动作电流的整定：）动作电流的整定：.2.1setrelsetIKI躲过下一条线路电流速断保护的整定值来整定躲过下一条线路电流速断保护的整定值来整定2）动作时间的整定：动作时间的整定：210.5tttts 一般取tt考虑很多因素：考虑很多因素：1.1.断路器的跳闸

13、时间和灭弧时间；断路器的跳闸时间和灭弧时间；2.2.时间继电器动作时间的误差；时间继电器动作时间的误差；3.3.故障切除后，电流继电器可能由于惯性，不能立即返回故障切除后，电流继电器可能由于惯性，不能立即返回 即延时返回的惯性时间；即延时返回的惯性时间；4.4.考虑一定裕度。考虑一定裕度。 继电器保护中通常为继电器保护中通常为0.50.5秒，微机保护中可以为秒，微机保护中可以为0.30.3秒。秒。 3）灵敏度校验灵敏度校验( 2 ).m in.2k BsensetIKI1.3 1.5senK当灵敏系数不满足要求时，该如何处理？当灵敏系数不满足要求时，该如何处理？为了能保护本线路全长，限时电流速

14、断保护必须在系统最小为了能保护本线路全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，有足够的反应能力。运行方式下，线路末端发生两相短路时，有足够的反应能力。 动作电流动作电流 动作时间动作时间II1.IIII2.setrelsetIKItttII1II23 限时电流速断保护的构成限时电流速断保护的构成4 小结小结限时电流速断保护的保限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长护范围大于本线路全长依靠动作电流值和动作依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性时间共同保证其选择性与第与第段共同构成被保段共同构成被保护线路的主保护，兼作第护线路的主保护，兼作第段的后备保护。段的后备

15、保护。四、定时限四、定时限过电流保护（电流过电流保护（电流段）段）v指其启动电流按躲过线路最大负荷电流来整定的一种指其启动电流按躲过线路最大负荷电流来整定的一种保护。保护。v保护的作用保护的作用作为本线路主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备作为本线路主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备v过电流保护过电流保护分为：分为：定时限过电流：动作时间是固定的；定时限过电流：动作时间是固定的；反时限过电流保护：保护动作时间不固定，电流越大，动作反时限过电流保护：保护动作时间不固定，电流越大，动作越快。越快。整定原则整定原则按躲过本线路最大负荷电流来整定按躲过本线路最大负荷电流来整定同时保证在外

16、部故障切除后，保护装置能够返回同时保证在外部故障切除后，保护装置能够返回定时限定时限过电流保护（电流过电流保护（电流段）段）1 工作原理和动作电流计算工作原理和动作电流计算.maxsetLII动作动作电流电流的选的选择择正常情况下各线路上的正常情况下各线路上的过电流保护绝对不动作过电流保护绝对不动作在负荷自启动电流作用在负荷自启动电流作用下，保护装置能够可靠下，保护装置能够可靠返回返回.maxssreII最大自启动电流返回电流一次侧值.maxrerelssIKI 11.151.25relK, 可靠系数，.maxIIIIIIrelsssetLreKKIIK.max.maxssssLIK Irer

17、esetIKIKss为自启动系数为自启动系数Kre为返回系数为返回系数resetreIIK.maxrerelssLIKKI .maxrerelssIKI 1relK , 可靠系数(1.15-1.25)vLt t1t2t3t4tttt2 过电流保护动作时限过电流保护动作时限ttt下上阶梯原则整定阶梯原则整定2 过电流保护动作过电流保护动作时限时限6tttIIIIII下i上max一般情况一般情况, ,任一过电流保护的动作时限任一过电流保护的动作时限, ,应选择的比相邻各元件保护的动作时限都高出至少一个应选择的比相邻各元件保护的动作时限都高出至少一个3 灵敏度校验灵敏度校验(2 ).min().4k BsensetIKI近()1.3 1.5senK近对于保护对