31单侧电源辐射网络相间短路的电流保护.pptx
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1、第第第第3 3 3 3章章章章 基于单端信息的线路保护基于单端信息的线路保护基于单端信息的线路保护基于单端信息的线路保护3.1 3.1 单侧电源辐射网络相间短路的电流保护单侧电源辐射网络相间短路的电流保护3.2 3.2 单侧电源辐射网络相间短路的距离保护单侧电源辐射网络相间短路的距离保护3.3 3.3 双侧电源网络相间短路保护双侧电源网络相间短路保护3.4 3.4 中性点直接接地电网中接地短路保护中性点直接接地电网中接地短路保护3.5 3.5 中性点非直接接地电网单相接地保护中性点非直接接地电网单相接地保护3.1 单侧电源辐射网络相间短路的电流保护目前,我国电力系统主要使用的电压等级:目前,我
2、国电力系统主要使用的电压等级:500kV,330kV,220kV,110kV,66kV,35kV,10kV,6kV,380/220V。U=110kV电网:承担输电任务;多电源环电网:承担输电任务;多电源环网;中性点直接接地运行方式;主保护由纵网;中性点直接接地运行方式;主保护由纵联保护承担,能够快速切除线路上任一点故联保护承担,能够快速切除线路上任一点故障障。电电网网U 不动不动“动作电流动作电流”的电磁力矩的电磁力矩 弹簧力矩弹簧力矩+摩擦力矩摩擦力矩继电器的继电器的继电特性:继电特性:动作过程动作过程 保持动作状态保持动作状态“动作电流动作电流”的电磁力矩的电磁力矩 弹簧力矩弹簧力矩 +摩
3、擦力矩摩擦力矩连通连通继电器的继电器的继电特性:继电特性:动作过程动作过程(重复一遍重复一遍)动动作作电电流流“动作电流动作电流”的电磁力矩的电磁力矩 弹簧力矩弹簧力矩+摩擦力矩摩擦力矩一旦动作,则气隙减小一旦动作,则气隙减小电磁力矩增大电磁力矩增大过程过程急剧急剧动动作作电电流流返返回回电电流流“”动作后的动作后的返回过程返回过程“返回电流返回电流”的电磁力矩的电磁力矩+摩擦力矩摩擦力矩 弹簧力矩弹簧力矩继电器的继电器的继电特性:继电特性:返回过程返回过程由图可知:由图可知:动作电流动作电流 返回电流返回电流继电器的继电器的“继电特性继电特性”:动动作作电电流流返返回回电电流流 欠量型继电器
4、(反应于测量量的减小而动作)欠量型继电器(反应于测量量的减小而动作)过量型继电器(反应于测量量的增大而动作)过量型继电器(反应于测量量的增大而动作)继电器的表示方法:继电器的表示方法:常开接点常开接点常闭接点常闭接点示意图示意图接点符号接点符号名称名称“常常”是指是指不带电的状态不带电的状态,而不是,而不是“正常状正常状态态”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问题:问题:如果变电站如果变电站 B B、C C、D D 还有其他负荷或者引还有其他负荷或者引 出线时(这是一般的情况),怎么办?出线时(这是一般的情况),怎么办?负荷端对短路电流计算的影响较小负荷端对短路电
5、流计算的影响较小,可以忽略。可以忽略。在在故障点位置故障点位置确定和确定和故障类型故障类型确定的情况下,短路确定的情况下,短路电流电流 I Ik k 仅与系统等值阻抗仅与系统等值阻抗 Z Zs s 有关。有关。1 1)在某一地点发生三相短路时,如果流过保护安)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,则称此时的运行方式为:装处的电流为最大,则称此时的运行方式为:最大运最大运行方式行方式。2 2)在相同地点发生相同类型的短路时,如果流过)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:保护安装处的电流为最小,则称此时的运行方式为:最小运行方式
6、最小运行方式。1 1)在某一地点发生三相短路时,如果流过保护安)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,则称此时的运行方式为:装处的电流为最大,则称此时的运行方式为:最大方最大方运行方式运行方式。短路电流随故障点位置变化的曲线,称为短路电流随故障点位置变化的曲线,称为短路电流短路电流变化曲线变化曲线。根据短路电流的变化规律,来进行电流保护的配置和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。整定计算。1 1、电流速断保护(简称:电流、电流速断保护(简称:电流段)段)(1 1)工作原理:反应于短路电流的)工作原理:反应于短路电流的幅值增大幅值增大而而瞬时动瞬时动作作的
7、电流保护(的电流保护(电流大于某个数值时,立即动作电流大于某个数值时,立即动作)。)。以保护以保护2 2为例予以说明为例予以说明按照选择性的要求,希望能保护本线路全长。按照选择性的要求,希望能保护本线路全长。1 1、电流速断保护(简称:电流、电流速断保护(简称:电流段)段)按照选择性的要求,希望能保护本线路全长。按照选择性的要求,希望能保护本线路全长。,因此,保,因此,保护护2 2的电流速断保护按的电流速断保护按躲过相邻下一条线路出口处躲过相邻下一条线路出口处(K(K2 2)短路时短路时,可能出现的最大短路电流,可能出现的最大短路电流来进行整定。来进行整定。(保证选择性和可靠性,牺牲一定的灵敏
8、性,获得速动性)(保证选择性和可靠性,牺牲一定的灵敏性,获得速动性)但是,保护但是,保护2 2无法区分无法区分 K K1 1 点与点与 K K2 2 点的短路点的短路 (电流大小几乎一样,两点间的距离很短)电流大小几乎一样,两点间的距离很短)否则,否则,K K2 2 时,保护时,保护2 2会会误动。误动。问题问题1 1:为什么需要躲过最大短路电流?为什么需要躲过最大短路电流?考虑最不利(恶劣)的条件,保证在各考虑最不利(恶劣)的条件,保证在各 种情况下都能够种情况下都能够有选择性有选择性。问题问题2 2:什么情况下会出现最大短路电流?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
9、。系统最大运行方式,发生三相短路。短路点确定后,短路点确定后,ZA-B 也就确定了。也就确定了。符号说明符号说明(或断路器编号(或断路器编号1 1)(2)整定计算原则整定计算的三要素:整定计算的三要素:1 1)整定值;)整定值;2 2)动作时限;)动作时限;3 3)灵敏性校验。)灵敏性校验。下面,以保护下面,以保护2 2为例。为例。为了保证选择性,保护为了保证选择性,保护2 2的整定原则为:躲开下一的整定原则为:躲开下一条线路出口处(条线路出口处(K K2 2)的最大短路电流。)的最大短路电流。(2)整定计算原则 为了不必在图中标注短路点的位置,整定原则的为了不必在图中标注短路点的位置,整定原
10、则的公式可以书写为:公式可以书写为:为了叙述简便,将整定原则演变为:为了叙述简便,将整定原则演变为:躲过线路末端的最大短路电流躲过线路末端的最大短路电流(K K1 1处)。处)。(2)整定计算原则保护保护2 2的电流的电流整定原则整定原则:(2)整定计算原则2 2号号断路器处的保护整定:断路器处的保护整定:1 1号号断路器处的保护整定:断路器处的保护整定:电流电流段整定方法(或称为原则)归纳为:段整定方法(或称为原则)归纳为:躲过线路末端出现的最大短路电流!躲过线路末端出现的最大短路电流!(不必标注短路点的位置,即可知道:上图的何处(不必标注短路点的位置,即可知道:上图的何处为短路点)为短路点
11、)(2)整定计算原则由计算式可以推断出,存在如下这些误差(影响因素):由计算式可以推断出,存在如下这些误差(影响因素):1 1)系统和线路参数()系统和线路参数(Z ZS S、Z ZAB AB)的误差;)的误差;2 2)电势的波动;)电势的波动;3 3)上式为工频量,还应当考虑非周期分量、谐波;)上式为工频量,还应当考虑非周期分量、谐波;4 4)“大于大于”而不是而不是“等于等于”,应当有,应当有“一定的裕度一定的裕度”可靠系数 主要考虑了各种影响因素的相对误差:1)非周期分量、谐波分量;2)系统和线路参数的误差;3)电动势波动;4)计算误差;5)互感器传变误差;6)继电器测量误差;7)裕度。
12、最不利的影响是:误差同时偏向一侧。因此,一般 取为1.21.3。二次侧整定值继电器整定值(动作值):二次整定值:二次整定值:动作时限:动作时限:t=0t=0(秒)(秒)瞬时动作(理想情瞬时动作(理想情 况),实际上,都需要一定的测量时况),实际上,都需要一定的测量时 间,称为固有动作时间。间,称为固有动作时间。灵敏性校验:灵敏性校验:用线路用线路被保护的最小范围被保护的最小范围来衡量。来衡量。(说明:最少能保护线路的多长?)(说明:最少能保护线路的多长?)灵敏度定义:灵敏度定义:1 1)图解法(按比例画图和曲线)图解法(按比例画图和曲线)2 2)解析法)解析法2)解析法)解析法最小短路电流:最
13、小短路电流:求解得:求解得:求解得:求解得:电流电流段定值段定值 躲过躲过线路线路末端最大末端最大的短路电流的短路电流动作时限动作时限 无延时无延时、瞬时动作瞬时动作电流电流段校验段校验 按照按照最小最小的短路电流的短路电流 电流速断保护(电流I段)整定归纳:(3)电流段单相原理接线图 KMKM作用是增加接点的个数和容量。作用是增加接点的个数和容量。如果电流继电器的接点数和容量够用,则不用如果电流继电器的接点数和容量够用,则不用KMKM。信号继电器信号继电器KSKS作用:通知运行人员,并便于记录。作用:通知运行人员,并便于记录。(4)优缺点优点:优点:简单可靠简单可靠,动作迅速。动作迅速。缺点
14、:缺点:1 1)不能保护本线路全长;)不能保护本线路全长;2 2)受系统运行方式)受系统运行方式的影响大;的影响大;3 3)可能没有保护范围:运行方式变化较)可能没有保护范围:运行方式变化较大、短线路时。大、短线路时。当线路与变压器相连接时,可以保护线路的全长,当线路与变压器相连接时,可以保护线路的全长,并能够保护变压器的一部分并能够保护变压器的一部分(变压器的阻抗较大变压器的阻抗较大)。例题:例题:试整定保护试整定保护1 1的电流速断保护,并进的电流速断保护,并进行灵敏性校核。图示电压为线电压(计算行灵敏性校核。图示电压为线电压(计算短路电流时取平均额定电压),线路电抗短路电流时取平均额定电
15、压),线路电抗为为,可靠系数,可靠系数 。如线路。如线路长度减小到长度减小到50km50km、25km25km,重复以上计算,重复以上计算,分析计算结果,可以得出什么结论?分析计算结果,可以得出什么结论?解解:(1 1)平均相平均相电压电压(2)(3)结论:短线路时,电流速断保护可能没有保护范围。结论:短线路时,电流速断保护可能没有保护范围。这时,可以采用电流与电压联合方式,如电流闭锁电压这时,可以采用电流与电压联合方式,如电流闭锁电压速断保护(电压低同时过电流),或距离保护。速断保护(电压低同时过电流),或距离保护。2、限时电流速断保护(电流段)要求:要求:保护线路的全长保护线路的全长(有足
16、够的灵敏度);(有足够的灵敏度);具有最小的动作延时(无奈的延时,又希望尽可短具有最小的动作延时(无奈的延时,又希望尽可短)(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需带带时时限限,在在时时间间上上比比下下级级线线路路的的电电流流段段高高t t(换换取选择性)取选择性)(保证选择性和可靠性,牺牲一定的速动性,获得灵敏性保证选择性和可靠性,牺牲一定的速动性,获得灵敏性)(2 2)整定电流)整定电流 假设假设M为保护为保护 1 1 的电流速断保护的保护范围末端,的电流速断保护的保护范围末端,则:则:(3 3)动作时限(保证
17、选择性)动作时限(保证选择性)(非周期分量基本上衰减结束了,可以忽略影响)(非周期分量基本上衰减结束了,可以忽略影响)(3 3)动作时限(保证选择性)动作时限(保证选择性)(考虑:最小运行方式、两相相间短路的情况)(考虑:最小运行方式、两相相间短路的情况)若不满足若不满足,再考虑与保护再考虑与保护1 1的电流的电流段相配合。段相配合。(4 4)灵敏性校验)灵敏性校验目的:确保目的:确保 A-B A-B 线路任何地方的短路都能被切除。线路任何地方的短路都能被切除。t t 考虑的因素:考虑的因素:1 1)断路器动作时间)断路器动作时间 +灭弧时间;灭弧时间;2 2)时间继电器的延时误差;)时间继电
18、器的延时误差;3 3)测量元件(电流继电器)在外部故障切除后的)测量元件(电流继电器)在外部故障切除后的 返回延时;返回延时;4 4)裕度。)裕度。通常取通常取 0.5s0.5s。采用快速灭弧和电子延时后,可以缩短到采用快速灭弧和电子延时后,可以缩短到0.3s0.3s。(考试中,可以仅说:(考试中,可以仅说:0.50.5秒延时)秒延时)(5 5)电流)电流段的原理接线段的原理接线 电流电流段接线段接线电流电流段接线段接线时间继电器时间继电器(6 6)评价)评价 优点:灵敏度好,能保护线路全长。优点:灵敏度好,能保护线路全长。缺点:带缺点:带 0.5秒延时,速动性差一些;秒延时,速动性差一些;不
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