继电保护：二三段式电流保护.ppt

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1、电力系统继电保护华图乔老师,主要考点：,1.电流继电器的原理及相关概念,2.三段式电流保护的基本原理、整定计算（原则）、灵敏度校验,3.三段式电流保护的接线,4.方向性电流保护基本原理、方向元件设置原则,5.接地故障时零序分量的分布特点,7.三段式零序电流保护原理、整定计算（原则）、灵敏度校验,6.零序分量的获取方法,问题1 电流继电器 是实现电流保护的基本元件，也是简单继电器的典型主要特性。以P代表继电器动作的逻辑状态继电器动作：P=1（逻辑“1”）继电器返回：P=0（逻辑“0”）概念：1）电流继电器动作电流：Idz.j 2）电流继电器返回电流：Ifh.j,继电特性 继电器的动作明确干脆，不

2、可能停留在某一个中间位置保证其动作确切可靠,1.短路电流变化规律(1)短路距离 故障离电源越远,短路电流越小(2)故障类型 根据电力系统故障分析,相间短路时(3)系统运行方式最大方式:通过保护的短路电流为最大的方式()最小方式:通过保护的短路电流为最小的方式(),问题2 三段式电流保护的原理与整定,最大运行方式下三相短路通过保护的短路电流为最大最小运行方式下两相短路时通过保护的短路电流最小,(4)最大/最小短路电流曲线,2、瞬时电流速断保护整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流整定计算公式：,式中：最大运行方式下，保护区末端 B母线处三相相间短路时，流 经保护的短路电流。可靠系数，一般取1

3、.21.3。保护动作电流的一次侧数值。灵敏系数校验：,式中：线路的单位阻抗，一般0.4/KM；系统最大短路阻抗。要求最小保护范围不得低于15%20%线路全长，才允许使用。,3、限时电流速断保护,整定计算原则：不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故：,式中：限时速断保护可靠系数，一般取1.11.2；时限级差，一般取0.5S；灵敏度校验：规程规定：,(1)使零序段保护与下一条线路的零序段相配合，时限再抬高一级(2)改用接地距离保护,不满足灵敏系数要

4、求时,零序电流II段的整定,4、定时限过电流保护,定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备以及相邻线路或元件的远后备。动作电流按躲过最大负荷电流整定。式中：可靠系数，一般取1.151.25；电流继电器返回系数，一般取0.850.95；电动机自起动系数，一般取1.53.0；动作时间按阶梯原则。,灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。式中，保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小 运行方式下，两相相间短路电流。要求：作近后备使用时，作远后备使用时，注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端；,例题:

5、,1.三段式电流保护中，定时限过电流保护的动作电流最大。（）2.限时电流速断保护仅依靠动作时限的整定即可保证选择性。（）3.上下级保护装置只要动作时间配合好，就可以保证选择性。（）,三段式电流保护接线图,问题3.相间三段式电流保护的接线,三段式电流保护接线图,低压线路保护逻辑框图,1.双侧电源系统示例及其保护动作分析,按照选择性要求,应由保护区3,4切除故障,如果：,电流速断定值,则电流速断保护2，5误动,过电流保护动作时间,则过电流保护2，5误动,问题5 方向性电流保护,误动作的保护:反方向发生故障时，由对侧电源供给的短路电流所引起对误动作的保护，实际短路功率的方向由线路流向母线,与保护的正

6、方向相反改进:在可能误动作的保护上增设功率方向闭锁元件，构成方向电流保护增设功率方向元件后，将双侧电源网络的保护看成两个单侧电源网络的保护。,保护1，3，5/2，4，6分别反应于电源E/E供给的短路电流，两组方向保护之间不要求有配合关系，三段式电流保护的工作原理和整定计算原则仍可应用,2、方向性电流保护的构成,方向电流保护原理接线图,第七节 电流保护的方向元件,3.方向元件的装设原则,只在必需时使用方向元件，如：,电流速断保护定值不能保证选择性,过电流保护动作时限不能保证选择性,具体如下：,速断保护：反向母线最大故障电流大于本保护定值时，装设,限时速断保护：反向速断保护保护范围末端最大故障电流

7、 大于本保护定值时，装设,过电流保护：同一母线上过电流保护中动作时间最长的，无需装设,（1）对功率方向继电器的基本要求,1）应具有明确的方向性：,b.在反方向故障时，可靠不动作,2）故障时继电器的动作有足够的灵敏度,a.在正方向发生各种故障(包括故障点有过渡电阻的情况)时，能可靠动作,4.功率方向元件原理,2）短路功率的方向的判别,功率方向继电器的工作电压、电流称测量电压、电流按相接线时测量电压、电流为：,正方向故障时,1）基本原理,反方向故障时,结论：利用电流、电压间的相位关系可以判别故障的方向,第七节 电流保护的方向元件,3）功率方向继电器的接线方式按相接线时存在动作的电压死区保护出口故障

8、 时例如：故障类型为 时，A相功率方向继电器 工作电压为零，出现动作死区改进：使用非故障相间电压参与比相，即采用 接线方式（另以电压记忆消除三相出口短路电压死区）,接线方式,例题：,接地短路的零序等效网络、零序电压分布及向量图,问题6.接地故障时零序分量的分布特点,零序电压,零序电流,(1)故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低(2)零序电流的分布，主要取决于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关(3)对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率的方向由线路流向母线(4)保护安装处的零序电流、电压之间的相位差由其背侧的零

9、序阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点位置无关。(5)系统运行方式变化时，如果线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络不变。但因正、负序阻抗变化，将引起正、负、零序网络电压分配的改变，间接影响零序电流的大小。,例题：,问题7.零序电压和零序电流的获取,1、外接,2、自产(软件计算),目前，多数微机保护中采用自产零序电压，而零序电流两种方法都采用，并且通过比较可以检测采样是否正常。,例题：,(1)躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流,1.零序电流速断保护(I段),原理：反应于零序电流增大而瞬时动作的电流保护,整定动作值,问题8：三段式零序电流保护

10、原理与整定,三相不同时合闸时，相当于出现纵向不对称故障，则必然出现不对称序分量。,(2)躲开断路器三相触头不同时合闸时所出现的最大零序电流,整定值应选取(1),(2)中较大者。,如按照条件(2)整定将使起动电流过大，因而保护范围缩小时，应使保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的时间(约01s)，则可以不考虑,(附）纵向不对称故障分析,(3)当线路上采用单相自动重合闸时，躲非全相运行期间振荡所造成的最大零序电流整定,其中,单相断线时,两相断线时,b)设置不灵敏段：按（3）整定,若不能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流，则：,a)设置灵敏段：按(1),(2)条件整定，

11、非全相运行状态时退出运行（闭锁灵敏一段）,对零序电流段保护的灵敏性要求同相间电流段,a.分支电路使故障线路中的零序短路电流增大b.如果前一级零序电流 II段保护仍按原方式整定,则保护范围将大大缩短c.考虑分支系数以保证零序电流 II段保护足够的灵敏度,2.零序电流II段保护,按单侧电源电流II段整定方式计算,但需考虑:分支电路的影响,1）有 接线的变压器时，零序电流II段保护的整定,2）实际整定,零序电流保护2II段与零序电流保护1 I段的保护范围配合(消除分支电路的影响),其中 对应保护1 I段的保护范围末端故障时流过保护2 的零序电流计算值,考虑分支系数（减小了保护2II段定值）,整定:,

12、校验条件:线路末端发生接地短路时最小零序电流校验(即最不利情况下，动作最不灵敏),（2）零序电流保护II段灵敏系数的校验,(1)使零序段保护与下一条线路的零序段相配合，时限再抬高一级(2)保留0.5s的零序段，再增加一个按第(1)项原则整定的保护。定值较大的零序段以较短的延时切除故障；较长延时的零序段在各种运行方式下线路末端接地短路时具有足够的灵敏系数(3)改用接地距离保护,不满足灵敏系数要求时,零序电流II段的整定,3、零序过电流（零序III段）,一般情况下作为后备保护中性点直接接地电网中的终端线路上作主保护,整定,(1)躲开下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流,末端零序电流II

13、I段(一般为 降压变压器高压侧)保护:无需与低压侧保护配合,保护瞬时动作跳闸,(2)实际整定:,保护定值整定:检查灵敏系数配合关系,做相邻线路远后备时,需考虑零序分支的影响,保护动作时间整定,零序电流III段时限特性,4、评价,在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠，因而获得了广泛的应用。(1)零序电流保护的灵敏度高，动作时限短，无电压死区。(2)零序电流保护受运行方式变化的影响较小。(3)零序保护不受三相对称的系统振荡，短时过负荷等的影响。(4)在110kV及以上的高压系统中，单相接地故障约占全部故障的70一90，且其它的故障也往往是由单相接地发展起来的，因此采用专门的零序保护具有显著的优越性,零序电流保护的缺点是：(1)受中性点的接地数目与分布的影响很大；对于短线路或运行方式变化很大的情况，保护往往不能满足运行的要求(2)在重合闸动作的非全相运行状态可能出现较大的零序电流，因而影响零序电流保护的正确工作(3)当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的网络时，则任一网络的接地短路都将在另一网络中产生零序电流，使零序保护的整定配合复杂化，并将增大第段保护的动作时限。,例题：,59,抓住要点，回归教材加强练习，强化记忆,