电力系统继电保护基础知识讲座课件.ppt
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1、第三章,电力系统输电线路的电流电压保护,第一节,相间短路的电流电压保护,第二节,相间短路的方向电流电压保护,第三节,接地短路的电流电压保护,第三章,电力系统输电线路的电流电压保护,第一节,相间短路的电流电压保护,线路相间短路电流电压保护主要用于,35kV,及以,下的小接地电流系统中。,包括两种保护:,1,、反应电流增大而动作的电流测量元件为基础,构成的,电流保护,,,2,、由反应电流增大而动作的电流测量元件和由,反应电压下降而动作的电压测量元件为基础构成,的,电流电压保护,。,第一节,相间短路的电流电压保护,一、无时限电流速断保护(电流保护第,I,段),线路各点三相和两相短路时的短,路电流分别
2、为:,),(,1,min,),3,(,max,l,f,l,X,X,E,I,s,s,k,?,?,?,),(,2,3,1,max,),2,(,min,l,f,l,X,X,E,I,s,s,k,?,?,?,?,如图,3-1,中的曲线,1,和,2,所示。,1,、无时限电流速断保护的动作原理与整定计算,第一节,相间短路的电流电压保护,一、无时限电流速断保护(电流保护第,I,段),断路器,1QF,处的无时限电流,速断保护的动作电流,I,I,op1,应整定,为:,max,1,KB,I,rel,I,op,I,K,I,?,式中,,I,rel,K,称为电流保护第,I,段的,可靠系数,大于,1,,可取,1.21.3,
3、,,以保证在有各种误差的情况下,(,如,元件整定误差和非周期分量影响,等,),该保护在区外短路时不动作。,1,、无时限电流速断保护的动作原理与整定计算,第一节,一、无时限电流速断保护(电流保护第,I,段),1,、无时限电流速断保护的动作原理与整定计算,结论:,(1),无时限电流速断保护依靠动作电流值保证选择性,不必外加延时元件即可保证保护的选择性。,(2),无时限电流速断保护的灵敏度可用保护范围即它所保护的线路的长度的百分数来表示。如图,3-1,所示,当系统在最大运行方式下三相短路时保护范围最大,为,l,max,,而系统在最小运行方式下两相,短路时保护范围最小,为,m,in,l,;,(3),无
4、时限电流保护不能保护线路全长,,应采用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度,,一般要求保护范围不少于线路长度的,15%,,如,min,min,%,15,%,l,l,l,AB,?,从图,3-1,中知也可由解析法求得:,因为,I,S,S,I,OP,l,X,X,E,I,min,1,max,1,2,3,?,?,所以,),2,3,(,1,max,1,1,min,S,I,OP,S,I,X,I,E,X,l,?,?,第一节,相间短路的电流电压保护,一、无时限电流速断保护(电流保护第,I,段),2,、无时限电流速断保护的构成,1,电流测量元件,2,否门,3,信号元件,4,闭锁元件,如,雷击使线路避雷器对
5、,地放电等情况出现时,输出闭锁信号,第一节,相间短路的电流电压保护,一、无时限电流速断保护(电流保护第,I,段),3,、无时限电流电压联锁速断保护,1,电流测量元件,2,电压测量元件,当输,入电压低于其动作电压时,有输出,3,逻辑元件,当电流、,电压测量元件均有输出且,元件,5,无闭锁信号输出时该,元件有输出,4,断线信号元件,在电,压互感器,TV,二次回路断线,时发出告警信号,5,闭锁元件,与图,3-2,中闭锁元件的作用相同,6,保护动作的信号元件,,当该保护动作跳闸时发出,信号,第一节,一、无时限电流速断保护,3,、无时限电流电压联锁速断保护,按保护在正常运行方式下有本线路,75%,长度的
6、保护范围进行整,定,即断路器,1QF,处电流、电压元件的一次动作值分别为:,I,I,op1,=,1,1,l,X,X,E,SN,S,?,U,I,op1,=,1,1,1,3,l,X,I,I,OP,式中,,X,SN,为正常运行方式下归算至保护安装处的等值电源阻抗,1,l,为正常运行方式下无时限电流电压联锁速断保护的保护,范围,即,l,1,=75%,l,AB,第一节,一、无时限电流速断保护,3,、无时限电流电压联锁速断保护,无时限电流,电压联锁速断保,护在最大和最小,运行方式下被保,护线路上发生短,路时不会误动作。,该保护的保护范,围应由电流元件,和电压元件中保,护范围最小的元,件来确定,第一节,一、
7、无时限电流速断保护,3,、无时限电流电压联锁速断保护,为了躲开线路末端故障以保证选,择性,电流元件整定值和电压元件整,定值之间应满足可靠系数的要求,即,I,rel,I,op,AB,I,op,K,U,Z,I,?,1,1,/,3,可靠系数,I,rel,K,一般取,1.3,。,在网路正常运行情况下,若电压互感,器,TV,出现二次断线而使输入至电压,测量元件的电压降低甚至可能为,0,,,这,时有可能导致整套保护无选择性动,作,需要告警。,第一节,相间短路的电流电压保护,一、无时限电流速断保护(电流保护第,I,段),4,、特殊情况下无时限电流速断保护的整定,第一节,相间短路的电流电压保护,一、无时限电流
8、速断保护(电流保护第,I,段),整定计算的基本原则:电流测量元件的动作电流总,必须躲过外部短路,(,包括双电源网络和环形网络中,正,方,向,与,反,方,向,短,路,),时,流,过,保,护,的,最,大短路电流,(,一般按保护最大运行方式下的三相短,路考虑,),以保证保护的选择性,。电流测量元件的灵,敏度则应按流过保护可能的最小短路电流,(,一般取,保护最小运行方式下流过保护的最小两相短路电流,),进行校验并满足灵敏度,(,即保护范围,),的要求。,第一节,相间短路的电流电压保护,二、带时限电流速断保护(电流保护第,II,段),带时限电流速断保护整定必须遵循以下原则:,第一、在任何情况下,带时限电
9、流速断保护均能保护本线路,的全长(包括本线路的末端),为此,保护范围必须延,伸至相邻的下一线路,以保证在有各种误差的情况下仍,能保护线路的全长;,第二、为了保证在相邻下一线路出口处短路时保护的选择性,,本线路的带时限电流速断保护在动作时间和动作电流两,个方面均必须和相邻线的无时限电流速断保护配合。,第一节,相间短路的电流电压保护,二、带时限电流速断保护(电流保护第,II,段),断路器,1QF,处带时限电流速断保护的,动作电流和动作时间应分别整定为:,I,II,op1,=,II,rel,K,I,m,in,2,/,b,I,OP,K,t,II,op1,=t,I,op2,+,t=,t,t,时限阶段,在
10、我国通常取,0.5,秒,K,bmin,分支系数,b,K,的最小值,分支系数,K,b,的定义如图,3-6,所示,,为在,相邻线路第,I,段保护范围末端即,k,1,点短,路时,流过故障线短路电流与流过被保,护线短路电流的比值,如图,3-6,中,其,分支系数为,K,b,=,AB,BC,I,I,。,第一节,相间短路的电流电压保护,二、带时限电流速断保护(电流保护第,II,段),灵敏度校验:,1,、,5,.,1,3,.,1,I,I,K,II,1,OP,min,KB,II,sen,?,?,I,kBmin,在本线末端短路时流过,1QF,处保护的最小短路电流,2,、当该保护灵敏度不满足要求时,动作电流可采用和
11、相邻线路电流保护第,II,段,整定值配合,以降低本线路电流保护第,II,段的整定值而提高其灵敏度,即整,定值为,min,b,II,2,op,II,rel,II,1,op,K,I,K,I,?,?,动作时间亦和相邻线第,II,段动作时间配合,即,t,t,t,II,2,op,II,1,op,?,?,?,可见这种提高灵敏度的办法牺牲了断路器,1QF,处电流保护第,II,段的速动性。,第一节,相间短路的电流电压保护,二、带时限电流速断保护(电流保护第,II,段),结论:,第一、带时限电流速断保护的保护范围大于本线路的长度,AB,;,第二、带时限电流速断保护必须有延时元件才能保证选择性;,第三、带时限电流
12、速断保护可兼作本线路无时限电流速断保护,的近后备,即当在,AB,线路电流第,I,段保护范围内发生短路故障,而该处电流保护第,I,段拒动时,则由该处电流保护第,II,段控制,断路器,1QF,延时跳闸;,第四、带时限电流速断保护的构成与图,3-2,同,仅逻辑门,2,后应,增加延时为,的延时逻辑元件。当延时元件有输出时,送出,电流保护第,II,段的动作信号并控制被保护线路的断路器跳闸,,从而切除被保护线路上的短路故障。,II,1,op,t,第一节,相间短路的电流电压保护,三、定时限过电流保护(电流保护第,III,段),1,、电流保护第,III,段动作电流的整定,电流保护第,III,段的动作电流,I,
13、III,OP,1,应按以下条件进行整定:,第一、,正,常运行并伴有电动机自启动而流过保护的最大负荷电流为,K,ss,I,Lmax,时该电流保护不动作,即要求动作电流满足下式:,III,op,I,1,K,SS,I,Lmax,第二、,外部故障切除后,,非故障线的定时限过流保护在下一母线有电动机启,动且流过最大负荷电流时应能可靠返回,即要求满足以下公式:,即,电流测量元件的返回电流,I,re,=,III,rel,K,K,ss,I,Lmax,将,re,III,1,op,re,K,I,I,?,(返回系数)代入,得到整定电流计算公式:,max,1,L,re,ss,III,rel,III,op,I,K,K,
14、K,I,?,为了保证选择性,在图中,若,III,op,III,op,t,t,2,5,?,时,则必须满足以下关系:,t,t,t,III,op,III,op,?,?,?,5,1,;,对于末级线路的定时限过电流保护的动作时间,III,op,t,4,可以是保护中所有元件的固有动作时,间之和而不必外加延时逻辑元件,故该线路可不必再装电流速断保护作为主保护;,越接近电源的线路的定时限过电流保护动作时间越长,,故必须依靠该线路的主保护动作,以迅速切除故障;,第一节,三、定时限过电流保护(电流保护第,III,段),1,、电流保护第,III,段动作电流的整定,III,op,III,op,III,op,t,t,t
15、,t,3,2,1,?,?,?,t,t,t,III,op,III,op,?,?,?,4,3,t,t,t,III,op,III,op,?,?,?,3,2,t,t,t,III,op,III,op,?,?,?,2,1,第一节,三、定时限过电流保护(电流保护第,III,段),1,、电流保护第,III,段动作电流的整定,灵敏度要求:,3,.,1,1,min,1,?,?,III,op,KB,III,sen,I,I,K,(近后备),2,.,1,1,min,1,?,?,III,op,KC,III,sen,I,I,K,(远后备),min,kB,I,为被保护线路末端短路时流过该处保护的最小故障电流,m,in,kC,
16、I,为相邻线路末端短路时流过该处保护的最小故障电流,第一节,相间短路的电流电压保护,三、定时限过电流保护(电流保护第,III,段),2,、低电压启动的过电流保护,1,低电压测量元件,2,电流测量元件,3,与门,4,延时元件,延时,为电流保护第,III,段的,动作时间,5,信号元件,第一节,三、定时限过电流保护(电流保护第,III,段),2,、低电压启动的过电流保护,电流测量元件和低电压测量元件的一次动作电流整定公式:,N,re,III,rel,III,op,I,K,K,I,?,1,min,d,d,1,w,re,III,rel,III,op,U,K,K,U,?,将电压测量元件的返回系数、,可靠系
17、数和母线最小工作电压值,代入式时得到电压测量元件的动作电压为:,N,III,OP,U,U,7,.,0,1,?,灵敏度校验:,max,1,K,III,op,III,sen,U,U,K,?,第一节,相间短路的电流电压保护,四、电流保护的接线方式,第一节,相间短路的电流电压保护,四、电流保护的接线方式,两种接线方式的电流保护表现出不同的特点:,(,1,)两种接线的投资不同;,(,2,)在大接地电流系统中,完全星形接线能反应所有单相,接地故障,不完全星形接线不能反应,B,相接地故障;,(,3,)当在保护动作时间相同的并行线路上发生两点接地时,,在接地电流足够大的情况下,不完全星形接线只有三分,之一的机
18、会切除两条线,而完全星形接线则均切除两条,线,因此,前者供电可靠性较高;在串联运行的两相邻,线路上发生两点接地时,不完全星形接线方式的电流保,护有三分之一的机会无选择性动作,而完全星形接线则,百分之百有选择性。,(,4,)对于,Y,.d,接线的变压器后发生付方发生,ab,两相短路时,,完全星形接线方式电流保护的灵敏度是不完全星形接线,电流保护的灵敏度的二倍,第一节,相间短路的电流电压保护,四、电流保护的接线方式,第一节,相间短路的电流电压保护,四、电流保护的接线方式,第一节,相间短路的电流电压保护,五、三段式电流保护的原理图及延时特性,1,、,4,、,7,分别为,A,、,B,、,C,三相电流保
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