电力系统继电保护原理

单侧电源网络相间短路的电流维护双侧电源网络相间短路的方向性电流维护中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向维护中性点非直接接地系统中单相接地缺点的维护电网的电流维护2.1.1继电器1、继电器的分类和要求定义：是一种能自动执行断续控制的部件，当其输入量到达一定值时，能使其输出的被控制量发生估计的形状变化，如触点翻开、闭合或电平由高变低、由低变高等，具有对被控电路实现〞通“、〞断“控制的作用。DL-10\11电流继电器继电器启动、量度、时间、中间、信号和出口继电器.电磁型、感应性、整流型、电子型和数字型等电流、电压、功率方向、阻抗、频率、气体〔瓦斯〕等维护回路中的作用动作原理物理量分类1、过电流继电器原理框图度量继电器是实现维护的关键丈量元件。欠量：低电压、间隔、低频率继电器等等。过量：过电流、过电压、高频率继电器等度量继电器电流交换比较小延时≥2-3ms输出整定值调整输入IIrIop图2.1过电流继电器原理框图继电特性动画：继电器原理及继电特性.swf动作电流Iop：又称启动电流，使继电器动作的最小电流。前往电流Ire：使继电器前往的最大电流。前往系数Kre：前往电流与启动电流的比值，Kre=Ire/Iop。继电特性：无论启动和前往，继电器的动作都是明确干脆的，不能够停留在某一中间位置。2.1.2单侧电源网络相间短路时电流量值特征单侧电源网络接线如下图，式中，为系统等效电源的相电动势；为短路点至维护安装处之间的阻抗；为维护安装处到系统等效电源之间的阻抗；为短路类型系数，三相短路取1，两相短路取在一样地点发生一样类型的短路时流过维护安装处的电流最小；系统等值阻抗最大。在一样地点发生一样类型的短路时流过维护安装处的电流最大；系统等值阻抗最小。最大运行方式最小运行方式曲线1代表最大运转方式下的短路电流随短路点间隔变化的曲线，普通为三相短路。曲线2代表最小运转方式下的短路电流随短路点间隔变化的曲线，普通为两相短路。三段式电流维护的配置与整定主维护三电流Ⅰ段：电流速断维护电流Ⅱ段：限时电流速断维护段式电流III段：定时限过电流维护 后备维护讲解思绪任务原理电流和时限整定校验单相原理接线需求留意的问题“躲开〞：普通指大于或者不超出；“下条线路出口处〞：以断路器为界；除母线和断路器附近的线路部分，在图上，整定电流和维护范围可以一一对应；2.1.3电流速断维护1.任务原理：反响短路电流幅值增大而瞬时动作的电流维护。能否维护线路全长？答案：不能维护线路全长的100%。两种处理方法：通常都是保证动作的选择性，即从维护安装启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不启动，在继电维护技术中，这又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定。在个别情况下，中选择切除缺点是首要条件时，就采用无选择性的速断维护，而以自动重合闸来纠正这种无选择性动作。2.电流速断维护的整定计算原那么可靠系数取1.2-1.3是思索非周期分量的影响，实践上的短路电流能够大于计算值、维护安装的实践动作值能够小于整定值和一定的裕度等要素。动作电流的整定对于维护2来讲，按照同样的原那么，其启动电流应整定须大于变电所B母线上短路时的最大短路电流Ik.B.max，即IIset.2=KIrelIk.B.max(2-5)计算出维护的一次动作电流后，还需求求继电器的二次动作电流式中，nTA-电流互感器的变比Kcon-电流互感器的接线系数，其值与电流互感器的接线方式有关，当电流互感器二次侧为三相星形接线时其值为1，当二次侧为三角形接线时，其值为。〔2〕动作时间的整定：0s速断速断维护的动作时间取决于继电器本身固有的动作时间，普通小于10ms。思索到躲过线路中避雷器的放电时间为40-60ms，普通加装一个动作时间为60-80ms的维护出口中间继电器，一方面提供延时，另一方面扩展触点的容量和数量。〔3〕维护范围的校验：最小的维护范围为在系统最小运转方式下两相短路时出现。按最小的维护范围进展校验，要求大于被维护线路全长的〔15~20〕%，维护的最小范围可按下式求出：式中：Lmin是电流速断维护的最小维护线路长度；z1是线路单位长度的正序阻抗。动画：电流速断维护整定过程.swf3.电流速断维护的构成动画：电流速断维护单相原理接线.swf4.电流速断维护的主要优、缺陷优点：简单可靠、动作迅速缺陷：不能维护线路的全长，并且维护范围直接受运转方式变化的影响。如图2-5为系统运转方式变化很大的情况，当维护2电流速断按最大运转方式下维护选择性的条件整定以后，在最小运转方式下就没有维护范围。当线路较短时，由于短路电流曲线变化平缓，速断维护的整定值在思索了可靠系数之后，其维护范围将很小甚至为零。但在个别情况下，有选择性的电流速断也可以维护线路的全长，例如图示情况，把线路和变压器可以看成一个元件，速断维护可以按照躲开变压器低压侧线路出口处K1点短路来整定。电流速断维护不能维护线路全长，那么，不能被电流速断维护的线路该怎样办？可思索添加一段带时限动作的维护，用来切除本线路上速断维护范围以外的缺点，同时作为速断维护的后备，这就是限时电流速断维护。2.1.4限时电流速断维护首先要求可以维护线路全长，并且具有足够的灵敏性；其次在满足上述要求的前提下，力求具有最小的动作时限，保证下级维护优先切除缺点，满足选择性的要求。1.任务原理：与下级相邻线路的电流速断维护〔电流I段〕相配合。包含：维护范围不超越下级线路速断维护的范围；动作时限那么比下级线路的速断维护高出一个时间阶梯Δt。2.限时电流速断维护的整定计算原那么启动电流的整定≥I IIset.1Iset.2I能否可以取相等，即=I IIset.1Iset.2I=KIK=1.1~1.2 IIset.1 IIIrelset.2I式中：答案：不能取相等。引入可靠性系数 IIrelK IIrel动作时限的选择t1t2+Δt=IIIΔt通常取为0.5sΔt确实定原那么：〔1〕应包括缺点线路断路器QF的跳闸时间、灭弧时间。〔2〕应包括缺点线路维护2中时间继电器的实践动作时间比整定时间大的正误差。〔3〕应包括维护1中的时间继电器能够比预定时间提早动作的负误差。〔4〕应包括假设维护1中的丈量元件在外部缺点切除后，由于惯性的影响而不能立刻前往的延时。〔5〕思索一定的裕度。动画：限时电流速断维护整定过程.swf2.维护安装灵敏性的校验为了可以维护本线路的全长，限时电流速断维护必需在系统最小运转方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反响才干，这个才干用灵敏系数Ksen来衡量。Ksen=维护范围内发生金属性短路时缺点参数的计算值/维护安装的动作参数值=最小运转方式下维护线路末端两相短路时短路电流/维护安装的动作参数值对维护1的限时电流速断维护而言：Iset.1Ik.B.min IIKsen=≥1.3-1.5对维护2的限时电流速断维护而言：灵敏系数大于1的缘由，主要思索不利于维护启动的要素：〔1〕缺点点普通都不是金属性短路，而是存在过渡电阻，它将使得短路电流减小，因此不利于维护安装动作；〔2〕实践的短路电流由于计算误差或其他缘由而小于计算值；〔3〕维护安装所运用的电流互感器，在短路电流经过的情况下，普通都具有负误差，因此使流入维护安装的电流小于按额定变比折合的数值；〔4〕维护安装中的继电器，其实践启动数值能够具有正误差；〔5〕思索一定的裕度。假设校验不能满足要求，阐明达不到维护线路全长的目的，怎样办？答案：与下条线路限时电流速断维护相配合.且动作时限要比下条线路限时速断的时限再高一个Δt，此时限时电流速断的动作时限为1-1.2s。4.限时电流速断维护的单相原理接线电流速断维护+限时电流速断维护=线路主维护。假设主维护缺点，不能正常启动怎样办？2.1.5定时限过电流维护作为下级线路主维护拒动和断路器拒动时的远后备维护，同时作为本线路主维护拒动时的近后备维护，也作为过负荷时的维护。1.任务原理：启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的维护。分两种：维护启动后出口动作时间是固定的正定时间，称为定时限过电流维护；出口动作时间与过电流的倍数相关，电流越大，出口动作越快，称为反时限过电流维护。2.过电流维护的整定启动电流〔1〕必需大于该线路上出现的最大负荷电流IL.max；〔2〕必需思索在外部缺点切除后电压恢复，负荷自启动电流作用下维护安装必需可以前往，其前往电流应大于负荷自启动电流。普通思索后一种情况，对应的启动电流大于前一种情况，往往为保证可靠前往从而决议启动电流。K2短路，维护2-5均启动，由维护2动作，维护3-5应能前往。由于短路时电压降低，变电所ABC母线上的电动机被制动，K2缺点切除后，电动机需求一个自启动过程。引入自启动系数Kss，那么电动机的自启动电流：Iss.max=KssIL.max维护3-5应可以前往，那么一次侧前往电流I're>Iss.max引入可靠系数K=1.15-1.25 IIIrelI're=Iss.max=KssIL.maxK IIIrelK IIIrel由于继电器前往电流与启动电流有：Kre=Ire/Iop。所以，Kre=I're/Iset动作电流：IKKssIL.max IIIrelKre I'reKre== III setK=1.15-1.25 IIIrelKss数值大于1，由网络详细接线和负荷性质确定；Kre电流继电器的前往系数，普通采用0.85-0.95。动作电流必然大于最大负荷电流。动作时限：阶梯性原那么假设无分支线路假设有分支线路3.过电流维护灵敏系数校验4.过电流维护单相原理接线图：同限时电流速断维护2.1.6阶段式电流维护的配合及运用电流速度维护、限时电流速断维护和过电流维护都是反响电流升高而动作的维护。它们之间的区别主要在于按照不同的原那么来启动电流。速断是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定的；限时速断是按照躲开下级各相邻元件电流速断维护的最大动作范围来整定；而过电流维护是按照躲开本元件最大负荷电流来整定。2.13阶段式电流维护的配合和实践动作时间的表示图阶段式电流维护的配合及运用具有三段式电流维护的单相原理框图及动作表示图.swf三段式电流维护的功能逻辑框图优点：简单、可靠，并且普通情况下也能满足快速切出缺点的要求，因此在电网中特别是35kV及以下较低电压的网络中获得广泛运用。缺陷：直接受电网的接线以及电力系统的运转方式变化的影响，比如整定值必需按系统最大运转方式来选择，而灵敏性那么必需用系统最小运转方式来校验，这就使它往往不能满足灵敏系数或维护范围的要求。计算：课后习题2.72.1.7反时限的电流维护(了解)抑制阶段式动作特性的电流维护缺陷：短路点越接近电源，过电流维护动作时间越长。1.反时限任务特性K为时间整定系数，K值越大，动作时间越长；Iop为启动电流。国际电工委员会〔IEC〕将上式称为规范反时限特性。2.反时限过电流维护的整定配合〔整定例子见课本27-28页〕反时限特性上下级间的配合思绪：每个反时限维护定两点〔两个坐标〕。一个坐标：〔按照过电流维护整定启动电流，动作时间〕；另一个坐标：〔维护范围末端或者下条线路出口处最大短路电流，高出下条线路维护Δt〕。反时限过电流维护与电源侧定时限过电流维护配合反时限过电流继电器电流速动段的整定2.1.8电流维护的接线方式

采用以上两种接线方式时，流入继电器的电流就是互感器的二次电流I2，设电流互感器的变比为nTA=I1/I2，那么I2=I1/nTA。因此，当维护安装的一次启动电流整定为Iset时，那么反响到继电器上的启动电流应为：Iop=Iset/nTA两种接线方式在各种缺点时性能进展分析比较：1.中性点直接接地系统和非直接接地系统的各种相间短路一样之处：两种接线方式均能正确反响；不同之处：动作的继电器个数不一样。2.中性点直接接地系统中的单相接地短路三相星形接线可反响各种单相接地缺点；两相〔AC〕星形接线不能反响B相接地缺点。3.中性点非直接接地系统中的异地两点接地短路在相互串联的两条线路上采用三相星形接线时：100%有选择性地切除XL2；采用两相星形接线时：假设两个维护之间在定值上和时限上都是按照选择性的要求配合整定，2/3时机有选择性地切除XL2。2/3时机如何算的？线路故障相XL1AABBCCXL2BCACAB保护动作切除线路XL1XL2XL2XL2XL2XL1缺点相组合及维护动作情况表4.中性点非直接接地系统中的异地两点接地短路在同一母线上的两条线路