德国SCHIELE中国社区智能化系统整体方案-S

第二章电网的电流保护本章主要内容1、单侧电源电网相间短路的三段式电流保护的构成原理与整定；2、方向电流保护：（1）方向电流保护的构成；（2）KW的设置原则；（3）KW的90°接线。3、接地故障的特点和接地保护：（1）直接接地电网；（2）不接地电网；（3）经消弧线圈接地电网。第一节继电保护用继电器和电力互感器一、继电器1、构成继电保护的基本元件：继电器。（1）KA动作原理分析：电磁转矩：弹簧的反作用力矩：摩擦力矩：动作条件：返回条件：Mth=Mth1+K2(δ1-δ2)Mf（常数）M≥Mth+MfM+Mf≤MthM=K1IK2（2）KA的动作电流Iact：使继电器动作的最小电流，即对应于时的电流。继电器的动作条件：IkIact（3）KA的返回电流Ire：使继电器返回的最大电流，即对应于或时的电流。继电器的返回条件：IkIre（4）KA的返回系数Kre：Kre=Ire/IactM=Mth+MfM+Mf=Mth（M=Mth–Mf）Iact与Ire的大小关系，原因？Kre的特点？（5）继电器的继电特性：继电器的两个特点（以KA为例）：只能处于动作状态或返回状态，无中间状态。Iact不等于Ire，使触点无抖动。以上特点称为继电器的继电特性，如右图所示。二、电流互感器（TA）1、作用一次侧大电流二次侧小电流（额定值为5A或1A）；隔离。2、工作特点和要求一次绕组与高压回路串联，I1只取决于所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关。二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全。二次回路必须有一点直接接地，以防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压。变换的准确性。三、电压互感器（TV）1、作用一次高电压变换为二次低电压（100V或100/√3V）。并将一次、二次设备安全隔离。2、工作特点和要求一次绕组与高压电路并联。二次绕组不允许短路，所以装有FU。二次绕组有一点直接接地。变换的准确性。第二节相间短路的电流保护一、短路电流计算1、沿线路各点短路时，流过保护1的短路电流：a:系统最大运行方式下流过保护1的三相短路电流。b:系统最小运行方式下流过保护1的两相短路电流。系统运行方式最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式。（Zs.min）最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式。（Zs.max）2、相间短路电流计算法系统最大运行方式下的三相短路电流：系统最小运行方式下的两相短路电流（系统的正、负序电抗相等）：dsdsdlZZEZZEI1min.min.)3(dsdlZZEI1max.)2(23二、保护分类（按所起的作用）1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备故障的保护。2、后备保护：主保护或QF拒动时用来切除故障的保护，分为：①远后备保护：当主保护或QF拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现后备的保护。②近后备保护：当主保护拒动时，由本设备的另一套保护来实现后备的保护。3、辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。保护的配置：根据线路故障对主、后备保护的要求，线路相间短路的电流保护配置有：Ⅰ段：电流速断保护Ⅱ段：限时电流速断保护Ⅲ段：定时限过电流保护三、线路相间短路的三段式电流保护(单测电源网络)主保护后备保护（一）、电流速断保护（第Ⅰ段）:仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护。1、动作电流的计算电流继电器的动作条件：IkIact对电流速断保护的期望：保护本元件（本线路全长）整定原则：为了保证动作的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时流过本保护装置的最大短路电流整定。actI电流速断保护整定计算示意图ΙrelKΙΙact1Ιact1relkBmakBaxmxIKIII：可靠系数，1.2~1.3。2、灵敏性：用保护范围的大小来衡量。一般用来校验,要求：≥（15～20）％由可得3、动作时间：t=0s。minl%100minllminmax.113100%()2sABactElZlZI.1max1min32actsEIZZlZ1：线路单位长度阻抗ZAB：线路AB总阻抗4、单相原理图KM作用：①接点容量大，可直接启动YR去跳闸；②当线路上装有管型避雷器时，利用其固有动作时间（60ms）防止避雷器放电时保护误动。5、电流速断保护小结仅靠动作电流来保证其选择性；能无延时地保护本线路的一部分，但不能保护本线路全长，且保护区受系统运行方式影响。（二）限时电流速断保护（第Ⅱ段）1、要求任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性。在满足以上要求的前提下，力求动作时限最小。线路上的电流保护第Ⅰ段和第Ⅱ段共同构成整个被保护线路的主保护，它能以尽可能快的速度，可靠并有选择性地切除本线路上任一处故障。2、整定原则：为保证选择性及速动性，首先考虑与下一条线路Ⅰ段保护相配合。动作电流：动作时间：Δt取0.5秒灵敏性：要求：≥1.3～1.5.1.2actrelactIKI＝1.1~1.2relK.min.1kBsenactIKIsenK12tttt动作电流：动作时间：Δt取0.5秒灵敏性：要求：≥1.3～1.5若灵敏性不满足要求，与相邻线路第Ⅱ段配合。.1.2actrelactIKI＝1.1~1.2relK.min.1kBsenactIKI12tttsenK3、单相原理图4、限时电流速断保护小结：限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长。依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性。与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护，兼作第Ⅰ段的近后备保护。（三）定时限过电流保护（第Ⅲ段）1、要求：作为本线路主保护的近后备以及下一线路保护的远后备。2、过电流保护：其动作电流按躲最大负荷电流来整定的保护。3、整定值的计算和灵敏性校验：.1maxactrelLIKIⅢⅢ＝.maxLI1.151.25relKⅢ＝～(1)动作电流：①躲过最大负荷电流②在外部故障切除后，电动机自起动时，应可靠返回。maxssssLIKImaxrerelsskssLIKIKKIⅢⅢ③动作电流(2)灵敏性①近后备：：本线路末端短路时流过本保护的最小短路电流。②远后备：：下一线路末端短路时流过本保护的最小短路电流。.1actIⅢ.1maxrerelssactLrereIKKIIKKⅢⅢ＝.min.1(.11.3KBsenactIKIⅢ近）ⅢKB.minI.min.1.11.2KCsenactIKIⅢ（远）ⅢKC.minI（3）定时限过电流保护的动作时间为保证动作的选择性：阶梯性原则。注：当相邻有多个元件，应选择与相邻时限最长的保护配合ⅢⅢⅢⅢ4321tttttttⅢⅢ＝43tttⅢⅢ＝32tttⅢⅢ＝21（4）单相原理图（5）定时限过电流保护小结：小得多，所以第Ⅲ段的灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性；保护范围是本线路和下一线路全长；电网末端第Ⅲ段可瞬时动作，末级线路保护可简化（Ⅰ＋Ⅲ或II+III），越接近电源，tⅢ越长，应设三段式保护。actactactIIIⅢ比和例：图示网络中，系统电源电势115KV，系统电抗分别为：Xsmax=20Ω，Xsmin=10Ω；最大负荷电流150A，秒，，是对保护1进行三段式电流保护的整定计算。act.30.5tⅢΙrelrelrelress1.251.11.20.852KKKKK，，，，ABCD12340Ω60Ω50Ω~60Ω解：a：BC为单回线路时：(1)保护1的电流速断保护：动作电流：动作时限：灵敏度校验：设最小运行方式下两相短路时的保护距离为则：max1151.3283(1040)KBIKA.1.max1.251.3281.66actrelKBIKIKA10tSminZ.1.min11531.6623(20)actSIKAZmin14.64Z则:满足要求。（2）保护1限时电流速断保护（先与保护2的Ⅰ段配合）：动作电流：灵敏度校验：不满足要求。min14.640.36636.6%20%40ABZZ.2.max1.250.6040.755actrelKCIKIKAmax1150.6043(104060)KCIKA.1.21.10.7550.831actrelactIKIKA.min11530.95823(2040)KBIKA.10.9581.151.30.831senK与保护2的Ⅱ段配合：max1150.4153(10406050)KDIKA.3.max1.250.4150.519actrelKDIKIKA.2.31.10.5190.571actrelactIKIKA.1.21.10.5710.628actrelactIKIKA.10.9581.531.30.628senK，满足要求。123220.51tttttS则：＋(3)保护1的定时限过电流保护：动作电流：灵敏度：动作时限：.1.max1.220.150.4240.85relssactLreKKIIKAK.min.1(.10.9582.261.30.424KBsenactIKI近）＝，满足要求。.max.1.10.4791.131.20.424KCsenactIKI（远）＝，不满足要求。12320.520.51.5tttttSmin11530.47923(204060)KCIKAb：BC为双回线路时：（1）保护1的电流速断保护：与单回线路时相同。（2）保护1的限时电流速断保护：1）与保护2的Ⅰ段配合，即躲过保护2的Ⅰ段保护区末端短路时流过保护1的最大短路电流。保护2的Ⅰ段动作电流整定：本元件末端短路时流过保护2的最大短路电流：max1150.8233(10400.560)KCIKAmaxmax0.50.50.8230.412KCKCIIKA最大运行方式下，保护2的Ⅰ段保护区末端确定：设此端点距B母线的电气距离为Z,则：解得：Z=46.4Ω保护2的Ⅰ段保护区末端短路时，流过保护1的最大短路电流为：.2.max1.250.4120.515actrelKCIKIKA1151200.515(120)1203(1040)120ZKAZZmax1150.84646.473.63(1040)120KIKA则：引入分支系数Kb：通过以上例题可知：所以：bK流过故障支路的电流流过被保护支路的电流.1.max1.10.8460.931actrelKIKIKA.2relactKI.11.10.5150.6090.931bactKKAI.1.2actrelactIKIbK0.609bK0.5150.846