电力系统继电保护——2.1_单侧电源相间短路的电流保护ppt课件

1、电力系统继电维护原理电力系统继电维护原理主讲教师：范春菊主讲教师：范春菊2.电网的电流维护和方向性电流电网的电流维护和方向性电流维护维护2.电网的电流维护和方向性电流维护电网的电流维护和方向性电流维护2.1 单侧电源网络相间短路的电流维护2.2 电网相间短路的方向性电流维护2.3 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向维护2.4 中性点非直接接地电网中单相接地短路的零序电压、电流及方向维护什么是电流维护什么是电流维护电流维护主要是反响缺点时电流量的不正常形状电流维护主要是反响缺点时电流量的不正常形状增大而动作的增大而动作的 针对相间缺点针对相间缺点 2.1 单侧电源网络相间短路电流维护单

2、侧电源网络相间短路电流维护2.2 电网相间短路的方向性电流维护电网相间短路的方向性电流维护针对接地缺点针对接地缺点2.3 中性点直接接地电网接地短路的电流维护中性点直接接地电网接地短路的电流维护2.4 中性点非直接接地电网单相接地的电流维护中性点非直接接地电网单相接地的电流维护2.1 单侧电源网络相间短路的电流维护单侧电源网络相间短路的电流维护2.1.1 电流继电器2.1.2 电流速断维护2.1.3 限时电流速断维护2.1.4 定时限过电流维护2.1.5 阶段式电流维护2.1.7 电流维护的接线方式2.1.8 三段式电流维护的接线图2.1.1 电流继电器电流继电器电流继电器的任务原理电流继电器

3、的任务原理MeasureactII继电器动作条件：reI使继电器前往的最大电流值，称为前往电流actI使继电器刚刚可以动作的最小电流值，称为继电器的启动电流继电特性和前往系数继电特性和前往系数继电特性要点：1 永远处于动作或前往形状，无中间形状2 动作电流不等于前往电流，防止触点抖动1rereactIKI前往系数：2.1.2 电流速断维护电流速断维护电流电流段维护段维护电流速断维护的定义仅仅反映于电流的增大而动作的维护。单侧电源网络的特点单侧电源网络的特点电流的流向固定，由电源流向负荷电流的流向固定，由电源流向负荷在在35kV以下的配网当中非常普遍，特别是以下的配网当中非常普遍，特别是10kV

4、网络，根本上是辐射状供电的网络，根本上是辐射状供电的随着对供电可靠性要求的提高，网络单侧电源供随着对供电可靠性要求的提高，网络单侧电源供电的方式将越来越少电的方式将越来越少 在负荷转移时，能够存在短时的双电源或多电源在负荷转移时，能够存在短时的双电源或多电源供电供电普通还存在分支普通还存在分支短路电流特征分析短路电流特征分析(3):kSkEkIZZ(2)3:*2AkBkCSkEkIIZZ (1,0)103:2AkAEkIZZ220120(1,1)220120():()kBkkCkZaZIIaZZkZa ZIIaZZ补充概念补充概念最大运转方式最小运转方式区内缺点区外缺点维护范围内维护范围外大方

5、式和小方式大方式和小方式当负荷较大时，由三个当负荷较大时，由三个电源一同供电，那么属电源一同供电，那么属于大方式于大方式 大方式和小方式是相对大方式和小方式是相对而言的而言的 当发生短路时，大方式当发生短路时，大方式下短路电流大，而小方下短路电流大，而小方式下短路电流小式下短路电流小 电流速断维护的目的和原理电流速断维护的目的和原理目的：反响本线路的相间短路缺点目的：反响本线路的相间短路缺点思索各种误差的影响，仅靠短路电流幅值无法分辨k1和k2两处短路以维护2为例，当本线路末端k1点短路时，希望速断维护2可以瞬时动作切除缺点，而当相邻线路B-C的始端k2点短路时，按照选择性要求，速断维护2就不

6、应该动作，由于该处的缺点应由速断维护1动作切除。然而，维护2是无法从短路电流的数值区分d1点和d2点短路的。整定原那么整定原那么保证选择性保证选择性IkactII为短路电流 IactI为继电维护的整定值 IImaxactrelkIKImaxkI是指本线路末端发生短路时能够呈现的最大短路电流，即在最大运转方式下发生三相短路时的短路电流 IrelK为可靠系数，普通取1.21.3 kI动作判据： 又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定引入可靠系数引入可靠系数确保不误动确保不误动实践短路电流大于实际计算值对瞬时动作维护还应思索非周期分量使总电流增大的影响电

7、流继电器的实践起动电流能够小于整定值思索最不利的情况，留有必要的裕度整定原那么整定原那么维护的二次侧整定值维护的二次侧整定值IactI为继电维护的一次侧整定值 TAn维护安装处电流互感器的变比conK为电流维护的接线系数，与电流维护的接线方式有关计算出维护的一次动作电流后，还需求求出继电器的二次动作电流IIact.mactconTAIIKn仪用互感器的讨论仪用互感器的讨论-作用作用实现一次与二次系统的电的隔离，不影响一次系统的正常任务；将变电所或者电厂的高电压和大电流按比例降低；便于改动维护的整定值；实现信号的综合-变成相应的电压量以进展比较。电流互感器电流互感器-等值电路等值电路 主要作用是

8、将一次系统高电压电路上的大电流，准确地变换为二次低电压电路上的小电流额定值为5A或1A；同时，它还具有高、低电压电路的隔离作用，以保证二次设备和任务人员的平安。1U2U2Z1Z1II2ILZZ12=0LLZZZZ可能小于 或，甚至，电流互感器电流互感器-向量图向量图电流互感器的两个根本误差：一是变比误差另一个是角度误差I电流互感器电流互感器-误差分析幅值误差分析幅值1变比误差 定义 10% 由于误差 普通很小，所以变比误差可近似写成121100%IIII 11cossinuuIIIII 当 ，即二次侧为纯阻性负荷时，变比误差最小；当 ，即二次侧为纯感性负荷时，变比误差最大。0a 90a 电流互

9、感器电流互感器-10%的误差曲线的误差曲线电流互感器电流互感器-误差分析角度误差分析角度2角度误差 由于角度误差 很小，所以可近似表示为11sincos(rad)57.3cos( )uuIIII当 ，即二次侧为纯阻性负荷时，变比误差最大；当 ，即二次侧为纯感性负荷时，变比误差最小。普通来说，角度误差小于0a 90a 7电压互感器电压互感器 将电力系统的高压电在二次侧准确地变换为继电维护及仪表所允许电压，使继电器和仪表既能在低电压情况下任务，又能准确地反响电力系统中高电压设备的运转情况；同时它还具有高、低电压电路的隔离作用，以保证二次设备和任务人员的平安。LI2I2U1UU1I Z.221()I

10、ZZ12222121221()()uuUUI ZIIZUI ZIZZ 幅值误差和角度误差都非常小，普通来说，幅值误差小于1% 电流速断维护的维护范围灵敏性电流速断维护的维护范围灵敏性 维护范围的校验维护范围的校验电流速断维护的目的是反响本线路的相间短路缺点，因此应按照如下规范校验灵敏度：在系统最小运转方式下发生相间短路时，电流速断维护的维护范围应不小于1520%讨论讨论维护范围受哪些要素影响维护范围受哪些要素影响系统的运转方式缺点类型三相短路和两相相间短路最大运转方式下的维护范围的求取最小运转方式下的维护范围的求取电流速断维护电流速断维护I段的动作时限段的动作时限普通情况下，可以以为0S，实践

11、上的动作时间为0.02-0.06SI10.1tS单相原理接线图单相原理接线图采用闭锁的缘由：某些特殊情况下继电维护需求闭锁跳闸回路，设置闭锁环节。以前是采用中间继电器：增大继电器触点容量，以驱动跳闸增大维护安装固有动作时间0.060.08s，防止避雷器放电0.040.06s时误动维护评价维护评价优点：简单可靠，动作迅速优点：简单可靠，动作迅速 缺陷：不能维护线路的全长，维护范围直接受系缺陷：不能维护线路的全长，维护范围直接受系统运转方式变化的影响。统运转方式变化的影响。特例：特例：当系统运转方式变化很大或者被维护线路的长度当系统运转方式变化很大或者被维护线路的长度很短时，能够没有维护范围很短时

12、，能够没有维护范围当运用于线路当运用于线路-变压器组时，可按躲开变压器低变压器组时，可按躲开变压器低压侧线路出口处短路来整定，其维护范围可维护压侧线路出口处短路来整定，其维护范围可维护线路全长线路全长 运转方式变化对维护范围的影响运转方式变化对维护范围的影响 2A B1LkI.2actI 线路长短不同时，对维护范围的影响线路长短不同时，对维护范围的影响 用于线路用于线路-变压器组的电流速断维护变压器组的电流速断维护2.1.3 限时电流速断维护限时电流速断维护电流电流段维护段维护限时电流速断维护-既反映于电流的增大，同时又限定动作时间的维护，可以维护线路的全长的维护。 限时电流速断维护的目的和原

13、理限时电流速断维护的目的和原理目的：反响本线路速断维护范围以外的相间缺点IIIII.2.1actrelactIKI动作电流的整定动作电流的整定IIIIIIII,2,1. .maxactrelactrelrelk CIK IK K IIIrelK为限时电流速断维护的可靠性系数，普通为1.11.2 动作时限的整定动作时限的整定21IIIttt t通常取0.5s，保证维护的选择性，保证维护以可靠前往动作时限的配合关系动作时限的配合关系电流段和段维护结合任务，可以保证全线路范围内的相间缺点都可以在段时限内切除，构成该线路的主维护灵敏性校验灵敏性校验对于过量维护，灵敏性的定量计算方法：对于过量维护，灵敏

14、性的定量计算方法：灵敏性：按最小方式下，线路末端两相短路时灵敏性：按最小方式下，线路末端两相短路时的短路电流进展校验的短路电流进展校验. .min. .minsenIIIII,2. .maxk Bk Bactrelrelk CIIKIK K Isen1.31.5KsenK保护范围末端发生金属性短路故障参数计算值保护整定值灵敏度不满足时灵敏度不满足时灵敏度不满足要求时，在发生内部缺点时维护能够不动作灵敏度不满足要求时，在发生内部缺点时维护能够不动作灵敏度不满足时灵敏度不满足时整定值调整整定值调整IIIIIIIIIIIIIIII.2,1,3,maxactrelactrelrelactrelrelr

15、elk DIK IK K IK K K I需求进一步延伸限时电流速断维护的维护范围，按照下一线路的限时电需求进一步延伸限时电流速断维护的维护范围，按照下一线路的限时电流速断维护来整定流速断维护来整定灵敏性不满足时灵敏性不满足时时限调整时限调整当按照下一线路的限时电流速断维护来整定时，需求进当按照下一线路的限时电流速断维护来整定时，需求进一步添加延时一步添加延时 ，以同时满足选择性的要求，即：，以同时满足选择性的要求，即：2112IIIIIttttt 单相原理接线图单相原理接线图维护评价维护评价限时电流速断维护的维护范围大于本线路全长限时电流速断维护的维护范围大于本线路全长与与段维护配合，可在较

16、短时间内切除全线路范段维护配合，可在较短时间内切除全线路范围内任何点相间缺点围内任何点相间缺点可作为线路的主维护可作为线路的主维护优点：可维护本线路全长；可作为优点：可维护本线路全长；可作为段的近后备段的近后备缺陷：速动性差有延时缺陷：速动性差有延时2.1.4 定时限过电流维护定时限过电流维护电流电流段维护段维护定义：按照躲开最大负荷电流的一种电流维护，可以维护本线路和相邻线路的全长，同时又具有确定的动作时限的维护。 定时限过电流维护的目的和原理定时限过电流维护的目的和原理目的：不只能维护本线路的全长，而且也能维护相邻线路的全长，以起到后备维护的作用动作电流的整定动作电流的整定 IIIIIIm

17、axrerelssactLrereIKKIIKK为可靠性系数，普通为1.151.25 .maxLI为电动机的自启动系数，跟电动机的数目有关 ，普通取1.5按照躲开最大负荷电流来整定外部缺点切除后电动机自起动时，应可靠前往IIIrelKSSK为最大负荷电流 动作时限的整定动作时限的整定按阶梯原那么来整定按阶梯原那么来整定动作时限的整定动作时限的整定维护4既要与相邻线路上的维护3配合，也要和相邻元件电动机、变压器的维护配合灵敏性校验灵敏性校验近后备近后备minsenIIIkactIKIsen1.31.5K1 1作为近后备时 采用最小运转方式下本线路末端两相短路时的电流来校验灵敏性校验灵敏性校验远后

18、备远后备minsenIIIkactIKIsen1.2K2作为远后备时 采用最小运转方式下相邻线路末端两相短路时的电流来校验1 维护评价维护评价段维护的动作电流比段、段的小得多，因此灵敏性更高维护范围是本线路和相邻下一线路的全长可作为本线路的近后备和相邻元件的远后备缺点越接近电源端时，短路电流越大，但是过电流维护的动作时限反而越长段维护处于电网终端附近时，其动作时限并不长，可作为主维护兼后备维护2.1.5 阶段式电流维护的总结及阶段式电流维护的总结及评价评价阶段式电流维护阶段式电流维护“四性的讨论四性的讨论电流段：按躲开本线路末端的最大短路电流来整定；不能维护线路全长电流段：按躲开下一级相邻元件

19、速断维护的动作电流来整定；不能作为相邻元件的后备电流段：按躲开最大负荷电流来整定；动作时限较长阶段式电流维护：为保证选择性和速动性，将电流段、 段和段结合起来任务 阶段式电流维护的配合阶段式电流维护的配合-定值的配合定值的配合15432M或或I IIIIIIIIIIII IIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIII 阶段式电流维护的配合阶段式电流维护的配合-动作时限的配合动作时限的配合阶段式电流维护的单相原理图阶段式电流维护的单相原理图优点和缺陷优点和缺陷优点：简单、可靠，广泛运用于35kV及以下较低电压的网络中缺陷：直接受电网接线和运转方式变化的影响整定

20、值必需按系统最大运转方式选择灵敏性必需用系统最小运转方式来校验2.1.7 电流维护的接线方式电流维护的接线方式电流维护接线方式的定义：电流继电器与电流互感器二次线圈之间的衔接方式三相星型接线方式三相星型接线方式.actact mTAIIn继电器上的起动电流：两相星型接线方式两相星型接线方式两相三接线方式两相三接线方式丈量B相电流，提高灵敏度 两种接线方式的性能分析两种接线方式的性能分析1对各种相间短路一样之处：均能正确反响不同之处：动作的继电器个数不同对单相接地短路需求区分中性点直接接地系统单相接地立刻跳闸和非直接接地系统单相接地允许继续短时运转两种接线方式的性能分析两种接线方式的性能分析2中

21、性点直接接地系统的单相接地短路三相星型接线可反响各种单相接地缺点两相星型接线不能反映B相接地缺点两种接线方式的性能分析两种接线方式的性能分析3非直接接地系统串联线路的异地两点接地短路采用三相星型接线时，100%有选择地切除B-C采用两相星型接线时，有2/3的时机有选择地切除B-C两种接线方式的性能分析两种接线方式的性能分析4非直接接地系统的放射线路两点接地短路采用三相星型接线时，假设t1=t2，将同时切除两条线路采用两相星型接线时，有2/3的时机仅切除一条线路在在Y,d11接线变压器后两相短路时接线变压器后两相短路时1在在Y,d11接线变压器后两相短路时接线变压器后两相短路时2过电流维护接在降压变压器的高压侧，