关于三段式保护

关于三段式保护第三章第一节单侧电源电网相间短路三段式电流保护一、阶段式电流保护的应用和评价阶段式电流速断保护一般由三段式构成：三段式：Ⅰ段瞬时电流速断保护、Ⅱ段限时电流速断保护、Ⅲ段定时电流速断保护。Ⅱ段限时做主保护，Ⅰ段瞬时做辅助保护（靠近电源侧短路会快速切除），Ⅲ段定时做后备保护，也做下一级线路的远后备保护。特殊情况：两段式：瞬时、定时或限时、定时。如单电源供电的最后一段线路，只需要两段式。四段式：瞬时、限时一级、限时二级、定时。如，一级限时不能满足对主保护的灵敏度要求时，采用四段式；这时限时保护向下一线路延伸，至它的限时保护的范围（图3-6b）2,0.71.2tttt三段式电流速断保护优点：简单、可靠，如果不发生保护或断路器拒绝动作的情况，则故障都可以在0.35—0.5s的时间内予以切除，在35kV以下电网得到广泛应用。缺点：受电网接线和运行方式影响。整定值按最大方式，灵敏度按最小方式校核灵敏度。二、瞬时电流保护（第Ⅰ段）1、整定值计算及灵敏性校验定值（定值给定后，不随实际运行方式、短路点位置、短路类型而变化）.2..max=actkBIKIrel.1..max=actrelkCIKI可靠性系数：1.21.3relK注意贺书第四版的短路电流（幅值）的记号：..maxkBI最大运行方式，线路AB末端B三相短路的最大短路电流（max既是短路电流最大值，也指最大运行方式），类似地，..maxkCI。..minkBI最小运行方式，线路AB末端B两相短路的短路电流（min既是短路电流最小值，也指最小运行方式）类似地，..minkCI。实际运行方式下，B点相间短路的短路电流总是介于..minkBI和..maxkBI之间。.1.1.1,,atcatcatcIII分别表示保护1的电流瞬时、限时、定时电流保护的定值。.2.2.2,,atcatcatcIII分别表示保护2的电流瞬时、限时、定时电流保护的定值。.min.maxsSsZZZ.min.maxssZZ，最大运行方式、最小运行方式的系统阻抗，sZ短路时的运行方式的系统阻抗。2、灵敏性以保护2为例：设为保护范围，一般01，也会出现0的情况。2..max.min.minrelkactrelkBkSABSABKEKEIKIIZZZZ上式kI左等号左边的式子是不随运行方式变化，等号右边的式子是随运行方式变化的，由上式解出：.minkrelSkSrelrelABKKZKZKKZ受运行方式的影响表现在SZ的取值，还与故障方式有关表现为KK取值。最大保护范围为（最大方式三相短路）,下式表明ABZ充分小时可能为负值：.min.minmax1,:(1)1kSSrelSrelrelABKZZKZKKZ三、限时电流速断保护（第Ⅱ段）1、工作原理和整定计算基本原则（1）要求①任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性②在满足要求①的前提下，力求动作时限最小。因动作带有延时，故称限时电流速断保护。2、整定值的计算和灵敏性校验.2.1atcatcII.2.1atcrelatcIKI可靠性系数=1.11.2relK，比=1.21.3relK略小定时限过电流保护动作电流的时限：21.1.2.2,QFttinrttttttttt上式时间依次是，故障线路跳闸时间、中间继电器时间、时间继电器时间、测量元件返回惯性时间、裕度3、灵敏度校验：..min.2kBsenactIKi，1.31.5senK能满足上式最小运行方式，末端短路的要求，限时保护就可以作为主保护。四、定限时过电流保护（（第Ⅲ段）1、作用：作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。可作为线路全长的远后备保护。1）动作电流：①躲最大负荷电流②在外部故障切除后，电动机自起动时，应可靠返回。2、定值计算1）动作电流电动机自起动电流要大于它正常工作电流，因此引入自起动系数动作电流并与定时电流速断保护比较：.max.max.max111relMsactrerelMsrelMsllrererereKKIIKIKKIIKKKK式中，,,rerelMsKKK分别是继电器返回系数（0.85）、可靠性系数（1.25--1.5)、负荷电动机自启动最大电流与额定（或正常运行）最大电流比例（几倍）；.max.max,,,actreMslIIII分别为定限时过电流保护定值（全段），保护装置返回电流，负荷电动机自启动最大电流，额定（或正常运行）最大电流。显然，应按（2）式计算动作电流，且由（2）式可见，Kh越大，IdZ越小，Klm越大。因此，为了提高灵敏系数，要求有较高的返回系数。（过电流继电器的返回系数为0.85～0.9）2）动作时间在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第Ⅲ段的测量元件均可能动作。例如：下图中d1短路时，保护1～4都可能起动。为了保证选择性，须加延时元件且其动作时间必须相互配合。这样，可以做到，k1点短路时，短路电流通过5、4、3,并启动保护，由保护3动作切除故障线路，保护4、5由于电流减少而返回。注意，由保护3动作切除故障线路后，流过保护4、5的是持续运行的负荷电流。单侧放射形的网络，时间配合21324354,,,,tttttttttttt时间配合第一式针对的短路是图中的k1，第二式针对的短路是图中的k2，依次类推。3）灵敏度k1短路时，对于过电流保护1而言，可以是主保护，灵敏系数sen.11.31.5K；这时保护2作为相邻线路的后备保护，灵敏系数sen.11.2K，以此类推：sen.1sen.2sen.3sen.4KKKK。构成：与第Ⅱ段相同，只是电流继电器的定值与时间继电器定值不同。评价①第Ⅲ段的I比第Ⅰ、Ⅱ段的,II小得多，其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；②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；③保护范围是本线路和相邻下一线路全长；④电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保护；末级线路保护亦可简化（Ⅰ＋Ⅲ或II+III），越接近电源，tⅢ越长，应设三段式保护。保护1、2、3动作时间123,,ttt对于保护4，时间配合4123max,,ttttt第三章第二节双侧电源网络中电流保护1、瞬时电流速断保护、1）2.max1.max.1.22.max,kkactactrelkIIIIKImax1..max2..max2..max2.max.1.22.maxmax,kBkAkBkactactrelkIIIIIIIKI图3-35中，k1是电源Ⅱ的最远短路点，k2是电源Ⅰ的最远短路点，k1、k2都在区外，短路时保护1、2都应不动作，所以动作电流要大于其中较大者。小电源侧保护2的保护范围缩小，两侧电源容量差别越大，影响越明显。2）在保护2装设方向元件，只当电流从从母线流向被保护线路才动作。.21.maxactrelkIKI但这时保护1不需要安装方向保护，因为已经从动作电流定值避开k1短路的反向电流.12..max2..maxactrelkBkAIKII2、限时电流速断保护正常：.2.1atcatcII.2.1atcrelatcIKI可靠性系数=1.11.2relK，比=1.21.3relK略小。有助增或外吸电源的情况.2.1relatcatcbrKIIK助增1brK，外吸1brK（=1brK即正常情况）4、方向性保护的死区少用方向性保护的措施对于电流速断保护，从定值上躲开反方向短路对于过电流保护第四章第二节中性点有效接地系统中的接地保护一、中性点有效接地系统中的接地故障零序分析见下图二、零序电流瞬时速断（零序Ⅰ段）保护（1）躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流0.max3I，定值0.max3atcrelIKI（2）躲过由于断路器三相触头不同时合闸所出现的最大零序电流0.3utI。定值0.3atcrelutIKI（3）当采用单相重合闸时，按照躲过非全相运行状态下系统又发生振荡时所出现的最大零序电流。并列设两套零序Ⅰ段：按（1）、（2）设置，称灵敏Ⅰ段，在重合闸时闭锁；按（3）设置，称不灵敏Ⅰ段，它可以一直处投入状态，用以弥补单相重合闸过程其他两相又发生接地故障没有保护的缺陷。零序Ⅰ段只能保护全长的15%。三、零序电流限时速断（零序Ⅱ段）保护零序Ⅱ段能保护线路全长，以较短的时间切除故障，是。其动作电流与下一线路的零序Ⅰ段配合，.2.1atcrelatcIKI，时间大一个时段0.5ts。有分支的情况.2.10.relatcatcbrKIIK，0.brK为分支系数。零序Ⅱ段的灵敏系数按本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，要求1.31.5senK。灵敏度校验：0..min0..min...1.233ABAsenBsenactactIIKKII，，1.31.5senK（参考3-17）四、零序电流定时速断（零序Ⅲ段）保护以图4-6或图4-7为例。零序Ⅲ段动作电流按躲过最大不平衡电流来整定，在正常运行和外部短路时由零序滤过器检出不平衡电流，其最大值为.maxunbI。.maxatcrelunbIKI，时间大一个时段0.5ts。有分支的情况.2.10.relatcatcbrKIIK，0.brK为分支系数。零序Ⅲ段的灵敏系数按本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验。灵敏度校验：0..min0..min...1.233ABAsenBsenactactIIKKII，，1.31.5senK（参考3-17）作为近后备时，校验点为本线路末端，要求1.5senK能保护线路，作为下一段线路远后备时，校验点为下一线路末端，要求1.25senK能保护线路。零序过电流保护定值一般很小，比相间短路的过电流保护，具有较小的时限。下图T1（Yd接线）任何故障都不能在高压侧引起零序电流，无需考虑与保护1、2、3的配合；保护4、5、6依次高出一个时段，对比相间过电流保护的4、5、6，时限短了3个时段。五、方向性零序电流时保护在双侧电网中，电源处的变压器至少有一台中性点要接地，零序电流从故障点流向各个中性点接地的变压器，所有要考虑零序电流的方向问题。方向性保护能保护线路全长，以较短的时间切除故障。其简图例如，k1短路，保护1、2正确动作，但保护3也可能动作（4以定值避开），又如，K2短路，保护3、4正确动作，但保护2也可能动作（1以定值避开）。设置零序功率方向继电器，零序功率继电器接于03I和03U，以03I和03U正方向为功率P0正方向，03I超前03U为100°。最灵敏动作角-100°，这时零序功率为正最大值，继电器可靠动作。由于故障点零序电压最高，零序功率方向继电器没有死区但作为相邻元件的后备保护时，由于相邻元件已远离故障点，零序电压较低，零序电流又可能分流而变小，零序继电器会不能启动。一般按2senK来校验。3、1为一组、4、2为另一组设置零序方向继电器，k1短路，保护1、2正确动作，但保护3、4也可能动作，就不会“误动”。第五章第九节距离保护的整定计算原则及时对距离保护的评价一、距离保护整定的计算原则距离保护反映故障点至保护安装处的距离，距离以阻抗计量。图5-1中k点短路，保护安装处1测量阻抗kZ，保护安装处2测量阻抗ABkZZ。二、距离保护时限特点三段式距离保护，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段时限特性与瞬时、限时、定时电流三段保护相似。离故障点近的保护动作时间总是最小，保证了选择性。（1）第Ⅰ段保护2