电力系统继电保护-韩笑-第三章-1新

第3章电网保护原理3.135kV及以下电压等级线路保护2019/10/1623.135kV及以下电压等级线路保护按照故障类型：相间短路保护、接地保护按照线路类型：单侧电源、双侧电源2019/10/1631无时限电流速断保护反应电流增加且不带时限动作的电流保护，又称为电流Ⅰ段保护。由于无延时，为保证选择性，保护区不超出本线路。即电流Ⅰ段保护动作电流“躲过”区外故障的最大短路电流。（1)无时限电流速断保护整定3.1.1单侧电源辐射网络相间短路的电流、电压保护2019/10/164如何计算短路电流？(3)FS1EIZZlF(2)S132EIZZl三相短路时两相短路时系统阻抗相电势故障点到保护安装处距离0.4欧姆/公里2019/10/165短路电流大小由以下因素决定：a.系统运行方式（简称运方），系统电源等效阻抗SZ与电源投入数量、电网结构变化有关，SZ最大时短路电流最小，称为最小运方；l越小，短路电流越大。故障点越近，最小时短路电流最大，称为最大运方。SZc.短路类型，(3)(2)FFIIb.故障点远近，2019/10/166外部故障时流过保护P1的最大短路电流为：(3)F.maxS.min1MNEIZZl动作电流应满足以下条件：(3)setF.max.NII考虑电流互感器、电流继电器均有误差(3)setrelF.max.NIKI可靠系数1.2～1.32019/10/167短路电流1QF2QFMNFIk1setIlklP1(3)F.maxIMQN最大保护区1TA2TASP2FI2019/10/168整定过程图解最大运方三相短路本线末最大短路电流(3)F.max.NI动作电流actI保护区1QF2QFMNFIEksZlP1P2lFI2019/10/169电流速断保护单相原理接线图（2)无时限电流速断保护原理接线I++信号TAKA-+-YKMKSQFQF2019/10/1610（3)无时限电流速断保护特点*保护区受运方、故障类型影响短路电流水平降低，电流保护的保护区缩短*电流Ⅰ段保护不能保护本线全长特殊情况，如线变组时，将Ⅰ段保护区伸入变压器，可以保护线路全长。2019/10/16111QF2QFMNkIk1EactIlkIksZlP1P2(3)k.maxI(2)k.minIMRQN最大保护区最小保护区曲线1曲线2最大运方三相短路最小运方两相短路2019/10/1612线变组整定方法1QF2QFABsetIlFIP1(3)F.maxICP1Ⅰ段保护区2019/10/16132限时电流速断保护电流Ⅱ段保护设置目的：弥补电流Ⅰ段保护不足，保护本线全长为了可靠保护本线全长，保护区必然伸入下线，必须解决与下线保护“抢动”问题。1QF2QFMNkIkP1P2P1Ⅱ段保护区P2Ⅰ段保护区2019/10/1614整定原则：保护区不超出下线电流Ⅰ段保护区，包括动作电流、时间的配合。时限配合动作时限较电流Ⅰ段保护长，可取0.3－0.5秒ttⅡⅠttttⅡⅠ2019/10/1615如果保护区超过了下线电流Ⅰ段保护区1QF2QFMNP1P2P1Ⅱ段保护区P2Ⅰ段保护区kP2Ⅰ段不起动；P1Ⅱ段起动，0.5秒后误动，切除1QF。2019/10/1616如何保证Ⅱ段保护区不超过下线Ⅰ段保护区？由动作电流整定保证1QF2QFMlkIP1P2ONQset.2IP2Ⅰ段保护区set.1IⅡP1Ⅱ段保护区setrelset.2IKIⅡ2019/10/1617电流Ⅱ段保护整定公式：set.1relset.2IKIttⅡⅡ按上面公式整定能保证选择性，但能保护本线全长吗？应进行灵敏度校验，确认保护本线全长能力。2019/10/1618灵敏度校验概念电流保护动作条件：setFII即：setF1II灵敏度系数Ksensen1K考虑TA、继电保护误差，Ksen1不能保证可靠动作Ksen1.25才能保证可靠动作应选取本线范围内最小的短路电流进行校验。2019/10/1619如果本线范围内最小的短路电流能保证Ⅱ段保护可靠动作，则说明Ⅱ段保护具有保护本线全长的能力。2F.minsensetIKI（）ⅡⅡKsen1.25，灵敏度合格，能够保护本线全长Ksen1.25，灵敏度不合格，不能保护本线全长本线最小短路电流应考虑更换为距离保护或改与下线Ⅱ段保护配合.1.2IIIIIIsetrelsetIKIt2ttttI2II2II12019/10/1620限时电流速断保护单相原理接线图I++信号TAKA-+-YKTKSQFQF2019/10/16213定时限过电流保护线路配置了电流Ⅰ段及Ⅱ段后，可以切除本线路上的故障。但是当继电保护或断路器发生故障时，仍不能保证切除故障。还应设Ⅲ段保护－后备保护。1QF2QFMNP1P2P1Ⅱ段保护区P1Ⅰ段保护区Qk拒动P1Ⅲ段保护区主保护后备保护2019/10/16221QF2QFMNP1P2P1Ⅱ段保护区P1Ⅰ段保护区QP1Ⅲ段保护区P2Ⅰ段保护区P2Ⅱ段保护区近后备远后备“近后备”与“远后备”2019/10/1623定时限过电流保护（电流Ⅲ段）整定原则过电流保护动作时限整定Ⅲ段保护动作时限阶梯特性2019/10/1624过电流保护动作电流整定A.过电流保护在正常运行时不动作relsetLO.maxIKIⅢⅢ负荷电流B.过电流保护在外部故障切除后可靠返回relrelreMsLO.maxMssetLO.maxreIKKIKKIIKⅢⅢⅢⅢ即:自起动系数2019/10/1625自起动情况外部故障切除时，电压升高，相当于电动机负荷同时起动，此时电流为电机的起动电流，大于负荷电流。以MsLO.maxKI表示MsK为自起动系数，它决定于网络接线和负荷性质，一般取1.5～32019/10/1626过电流保护灵敏系数校验校验用作本线路近后备保护的灵敏度校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度使用本线路末端最小短路电流校验，要求1.5使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求1.252019/10/16274反时限电流保护定时限过电流保护缺点：故障点距离电源越近，短路电流越大，动作时限却较长反时限过电流保护特点：动作时限与短路电流有关，短路电流越大，动作时限较短；短路电流较小，动作时限较长。整定配合较困难，线路保护较少应用反时限电流保护，反时限保护多用于企业内部供电线路或电动机保护。2019/10/1628Iot反时限部分速断部分set0.02act0.14101TtIIsetact13.5101TtIIset2act80101TtII一般反时限非常反时限极度反时限2019/10/16295电流保护的接线方式电流保护接线方式：电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接关系。*完全星型接线：*不完全星型接线：接线系数：流入电流继电器的电流与电流互感器二次侧电流的比值完全星形与不完全星形接线的接线系数均为12019/10/1630电流保护完全星形接线1KA+QFIII2KA3KATAaTAbTAc2019/10/1631电流保护不完全星形接线TAa2KA+QFIITAc1KA2019/10/1632两相三继电器接线——相邻设备为y，d变压器时的后备保护接线。2KA+QFIITAc1KAI3KATAa2019/10/1633两相电流差接线TAaKA+QFITAc2019/10/1634电流保护一般用于10～35kV电网，属于小电流接地系统，一般采用不完全星形接线。保护应统一安装在同名相上（通常装于A、C相）。注意在10～35kV小电流接地系统中发生单相接地时，没有短路电流。线路仍可继续运行2小时。电流保护使用特点2019/10/16356电流电压连锁速断保护++++--+KA1KA2TAQFUUUKV1KV2KV3abc（来自TV）KCOKSKMIITV断线信号信号电流电压联锁速断保护原理接线2019/10/1636（1)电压保护特点1QF2QFMNkUElkUsZUMN最大运方最小运方(2)k.minUactU最小保护区最大保护区2019/10/1637电压保护具有以下特点：（1）母线电压变化规律与短路电流相反（2）大运方下母线电压水平高，电压保护的保护区缩短。（3）仅由母线电压不能判别是母线上哪一条线路故障，电压保护无法单独用于线路保护。2019/10/1638（2)电流电压联锁速断保护电流保护与电压保护构成速断保护，电流继电器与电压继电器触点串联出口。电流速断保护整定时按最大运行方式整定关键是整定时考虑的运方不同当系统运方不是最大运方时，电流速断保护的保护区缩短。电流电压联锁速断保护则是按系统最常见的运方整定，当系统运方不是最常见运方时，其保护区缩短，保证常见运方下保护区最长。2019/10/1639（3)电流电压联锁速断保护整定方法1QF2QFMNkUElsZPM常见运方actU80％线路全长kIkIkUactI常见运方按常见运方下80％保护区整定最大运方最大运方保护区运方不是常见运方时，保护区缩短2019/10/164000&1KAaKAc1KVabKVcaKVbc电流电压联锁速断保护原理框图2019/10/16417阶段式电流保护（1）阶段式电流保护的构成*无时限电流速断保护（电流I段）*限时电流速断保护（电流II段）*定时限过电流保护（电流III段）主保护后备保护2019/10/1642I1.actII2.actIl0三段式电流保护的保护区及时限配合特性II1.actIlII1tII2tI1tI2tABC123QF1QF3QF2IKt~III0.5tII0.5tII1lI2lII1lIII2tIII1lI3tIII1t2019/10/1643归总式原理图（2）电磁型电流保护归总图与展开图TAa1KA+QFTAcIIIIII2KA3KA4KA5KA6KA++1KS+1KT+t2KT+t___2KM+++2KS+3KS_Ⅰ段动作信号Ⅱ段动作信号YR_QF1KMⅢ段动作信号2019/10/1644展开式原理图2019/10/16452019/10/1646（3）低压线路保护逻辑框图2019/10/1647阶段式电流保护整定实例1QF2QFABS.minS.max0.20.3ZZ10kVP1P23QFCP310km15kmL.max150IA1.保护1电流I段整定计算（1）动作电流按躲过最大运行方式下本线路末端（即B母线处）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即2019/10/1648III1.setrelk.B.maxrelsmin1AB10.53=1.25=1.8(kA)0.2+0.410EIKIKZzl（2）动作时限，为保护固有动作时间。（3）灵敏性校验，即求出最大、最小保护范围。在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为：maxs.minI11.set1()110.53(0.2)7.92(km)0.41.8ElZzImax7.92%100%79.2%50%10l2019/10/1649最小运行方式下发生两相短路时的保护范围为：mins.maxI11.set13()2110.533(0.3)6.54(km)0.41.82ElZzImin6.54%100%1065.4%15%l2019/10/16502.保护1电流Ⅱ段整定计算（1）求动作电流与相邻线路保护2的Ⅰ段动作电流相配合IIIIIIIIset.1relset.2relrelK.C.max10.531.11.250.82(kA)0.20.425IKIKKI（2）动作时限III120.5(s)ttt2019/10/1651（3）灵敏系数校验使用最小运行方式下本线路末端（即B母线处）发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验IIIIKBminsenact.1IIs.max1ABset.13210.533()0.820