大学课件电力系统继电保护单侧电源网络相间短路的电流保护.ppt
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1、第二章 电网的电流保护,2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护,继电器是一种能自动执行断续控制的部件,当其输入量达到一定值时,能使其输出的被控制量发生预计的状态变化,如触点打开、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。,2.1.1 继电器,1.继电器的分类和要求,按照动作原理可分为:,按照反应的物理量可分为:,按照作用可分为:,电磁型感应型整流型电子型数字型,电流继电器电压继电器功率方向继电器阻抗继电器频率继电器瓦斯(气体)继电器,起动继电器量度继电器时间继电器中间继电器信号继电器出口继电器,2.过电流继电器,过电流继电器是实现电流保护的基本元件,也是一个反
2、映电气量而动作的简单继电器的典型,它是一个量度继电器。,量度继电器,过量继电器,欠量继电器,过电流继电器过电压继电器高周波继电器,低电压继电器阻抗继电器低周波继电器,过流继电器框图,来自电流互感器二次侧,加入继电器的电流,根据继电器的安装位置和工作任务给定动作值,为使继电器具有普遍的使用价值,动作值可以调整,小延时作用:对于电子型和数字型继电器,动作速度快,功率小,为提高动作 的可靠性,防止干扰信号引起的误动作,要考虑测量值大于动作值的持续时间23ms,才能动作于输出。,继电器根本不动作,继电器能够突然迅速地动作,稳定可靠输出低电平或闭合其触点.,继电器又能突然地返回原位,稳定可靠输出高电平,
3、或触点重新打开.,继电特性图,3.继电器的继电特性,继电特性无论起动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,它不可能停留在某一个中间位置。,动作,返回,返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数,k,过量继电器、欠量继电器的返回系数,2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征,最大负荷电流正常运行时,各条线路中流过所供的负荷电流,越靠近电源侧的线路,流过的电流越大。负荷电流的大小,取决于用户负荷接入的多少,当用户的负荷同时都接入时,形成最大负荷电流。,短路电流=短路工频周期分量(主要)+暂态高频分量+衰减直流分量,电流保护采用工频周期分量电流构成,可近似认为是起始次暂态电流,短路工频周期分量
4、可以用下式近似计算,短路类型系数,三相短路取1,两相短路取,系统等效电源的相电势,保护安装处到系统等效电源之间的阻抗,短路点到保护安装处之间的阻抗,最大运行方式在相同地点发生相同类型的短路时,流过保护安装处电流最大,对继电保护而言称为系统最大运行方式,对应的系统等值阻抗最小。最小运行方式在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处电流最小,对继电保护而言称为系统最小运行方式,对应的系统等值阻抗最大。,利用流过保护安装处电流幅值的大小来区分正常与短路运行状态,实现的保护简单可靠、方便易行。构成完善的电流保护时必须考虑的因素:,1.电力系统运行方式(Zs)的变化;2.电力系统正常运行状态(E)的变
5、化;3.不同的短路类型;4.随短路点距等值电源的距离变化,短路电流连续变化,越远电流越小,并且在本线路末端和下级线路出口短路,短路电流没有差别。,2.1.3 电流速断保护,概念:对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护,称为电流速断保护,1 工作原理(以保护2为例),对于保护2而言希望:,本线路末端k1点发生故障时,保护2能够瞬时动作切除.,而当相邻线路BC的始端k2点短路时,按选择性的要求,速断保护2不应动作,k1点、k2点短路时,保护2中流过电流相同,希望不能同时实现,解决办法,优先保证选择性,即k2点短路时,保护2不动作。按躲开下一条线路出口处短路的条件整定 保护2的整定电流须大于下一条
6、线路出口处短路的最大短路电流 本线路末端短路时保护不能起动,按躲开下一条线路出口处短路的条件整定指在继电保护技术中,从保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动。保护装置的整定电流对反应电流升高而动作的电流速断保护而言,能使该保护装置起动的最小电流值,以 表示。保护不能起动的范围随运行方式、故障类型的变化而变化。在各种运行方式下发生各种短路保护都能动作切除故障的短路点位置的最小范围称为最小保护范围。,2 电流速断保护的整定计算原则,动作电流的整定动作时间的整定保护范围的校验,以保护1为例:其整定的动作电流 必须大于k4点短路时可能出现的最大短路电流,即在最大运行方式下变电所C母线
7、上三相短路时电流,即:动作电流为:继电器的二次动作电流:,速断保护的动作时间取决于继电器本身固有的动作时间,一般小于10ms,保护范围的校验最小的保护范围在系统最小运行方式下两相短路时出现。一般情况下,应按这种运行方式和故障类型来校验其保护的最小范围,要求大于被保护线路全长的15%20%。保护的最小范围可按下式求出:电流速断保护的最小保护线路长度 线路单位长度的正序阻抗,3 电流速断保护的构成,动作过程:,过电流继电器接于电流互感器TA的二次侧,当流过它的电流大于它的动作电流后,比较环节KA有输出。在某些特殊情况下需要闭锁跳闸回路,设置闭锁环节。当比较环节KA有输出并且不被闭锁,与门有输出,发
8、出跳闸命令的同时,起动信号回路KS,4 电流速断保护的主要优、缺点,优点:简单可靠+动作迅速缺点:不能保护线路全长+保护范围受运行方式影响,灵敏性与速动性的矛盾,长线路:始端和末端短路电流差别较大 短路电流变化曲线较陡 保护范围较大短线路:始端和末端短路电流差别较小 短路电流曲线变化平缓 保护范围较小,系统运行方式变化很大时以保护2电流速断为例:,按最大运行方式下保护选择性的条件整定,最小运行方式下没有保护范围,但在个别情况下,有选择性的电流速断也可以保护线路全长:如下所示,例如当电网的终端线路上采用线路变压器的接线方式时,速断保护就可以按照躲开变压器低压侧线路出口处K1点短路来整定:变压器的
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