第二章输配电线路相间短路的

第二章输配电线路相间短路的电流保护第一节电流保护及电流元件的基本概念一、电流保护正常运行：一次电气设备中流过的为负荷电流；故障时：流过故障设备的电流为短路电流。通过反映电流增大动作，将故障设备从电力系统中切除或发出告警信息的保护称为电流保护。电流保护的分类：•按被保护的电气设备分为：发电机的电流保护、变压器的电流保护、线路的电流保护•按所反映的故障类型分为：电流保护、零序电流保护、负序电流保护、过负荷保护•根据对保护的要求分为：电流速断保护、定时限过电流保护、反时限过电流保护二、电流元件•电流元件的作用:作为保护装置的测量元件、启动元件。二、电流元件•动作电流Ⅰop,r:能使电流元件动作的最小电流。•返回电流Ⅰre,r:能使电流元件返回的最大电流。•返回系数Kre:返回电流与动作电流的比值。返回系数一般取0.85～0.95。.oprIroprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,roprrereIIK,,..rerreoprIKI三、电流互感器的极性和电流保护的接线方式•1.电流互感器的极性11220IWIW11212TAWIIIWK2.电流保护的接线方式•指电流继电器的线圈或电流变换器的一次绕组与电流互感器二次绕组的连接方式。UVW2.电流保护的接线方式•三相完全星形接线方式UVWnI（a）UVWUVWuvw接地短路故障时：nuvwIIII2rII＝03nIInI（a）UVWUVWuvw正常运行或相间短路时：可以反映各种类型的相间短路及接地故障。主要用于大电流接地系统中输电线路的保护以及发电机、变压器保护等。•三相完全星形接线方式两相不完全星形接线方式nI（a）aIbIcIbI（b）UVWuwuvwvUVWnuwvIIII2rII＝两相不完全星形接线方式ABCL1L212（a）ABCL1L212（b）UVW电流互感器必须装设在A相和C相上可以反映各种类型的相间短路故障，但不能完全反映接地故障。多用于小电流接地系统的相间短路保护。两相不完全星形接线方式两相电流差接线方式jacIII（a）jacIII（b）UVWUUVVWWuuvwwwuwrruw23ruwIIII2ruIII2rwIII22ruwIIII正常运行时：UV或VW两相短路时：或UW两相短路时：可以反映各种类型的相间短路故障，对于不同类型的故障，其灵敏度不同。一般用于10KV及以下配电线路、电动机等的相间短路保护。两相电流差接线方式接线系数2rconIKI1conK3conK三相完全星形接线方式:两相电流差接线方式：两相不完全星形接线方式：1conK四、电流保护的整定二次动作电流：.opoprconTAIIKK.opoprconTAIIKK一次动作电流：例.max253lIA300/5TAK1conK270opIA.27014.53005oprIA设：取：则：整定的基本概念•整定计算：对保护装置的动作值、灵敏度进行计算。•整定原则：计算动作值的条件、灵敏度检验的条件。•对保护装置进行整定：把计算出的动作值告知保护装置。•整定值:输入给保护装置的动作值。第二节反映线路相间短路的电流保护一、瞬时电流速断保护（一）瞬时电流速断保护的原理及整定原则1．瞬时电流速断保护的原理：反映电流增大而瞬时动作3211QF2QF3QFGABCL1L2～线路上三相短路时:3kskEIXXL123211QF2QF3QFGABCL1L2～系统最大运行方式：通过保护安装处短路电流最大时的运行方式；系统最小运行方式：通过保护安装处短路电流最小时的运行方式。L123211QF2QF3QFGABCL1L2～2．动作电流按躲过本线路末端可能出现的最大短路电流整定。.1.max.IIoprelkBIKI3211QF2QF3QFGABCL1L2L12NM～Kop.1op.2k.max.BminLmaxL3．保护范围及灵敏度校验可以用保护范围的长度占被保护线路全长的百分比表示。要求：最大保护范围应不小于线路全长的50％；最小保护范围应不小于线路全长的15％～20％。3．保护范围及灵敏度校验•因为：•所以：•因为：•所以：(3).max..1.max1maxIkMopsEIIXXLmax.max1.11sIopELXXI(2)(3).min..min..1.min1min3322IkNkNopsEIIIXXLmin.min1.1132sIopELXXI（二）瞬时电流速断保护的构成1．机电型瞬时电流速断保护XBUW2．微机型瞬时电流速断保护YNY记数器加1跳闸启动元件动作速断压板投入？YNN其它保护?IsetII?Isettt瞬时电流速断保护可以有选择性地快速动作，但该保护不能保护线路全长，其保护范围受电力系统运行方式和故障类型变化的影响。对于线路－变压器组接线，线路瞬时电流速断保护的动作电流，可以按躲过变压器负荷侧短路时的最大短路电流整定。～1KLⅠk,maxⅠop,1Ⅰ二、限时电流速断保护（一）限时电流速断保护的原理及整定原则1．限时电流速断保护的原理k1K2LLt3211QF2QF3QFGABCL1L2～kk.max.Bop.1op.1op.2op.1op.1op.2ⅠⅠⅠⅠⅠtttⅡⅡⅠⅠⅠⅠ•用来切除被保护线路上瞬时电流速断保护范围以外的短路故障，同时作为瞬时电流速断保护的后备。•要求必须在任何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏度。•为了保证选择性，必须给该保护加上一定的延时；•为了满足快速性的要求，应该尽可能缩短保护的动作时间。2．动作电流按与相邻线路瞬时电流速断保护配合整定。.1.2IIIIIoprelopIKIIIrelK一般取1.1～1.2；3．动作时限按与相邻线路瞬时电流速断保护配合整定。.1.20.5IIIopoptttst－时限级差4．灵敏度校验按本线路末端发生相间短路故障时的最小短路电流校验。•要求：1.3～1.5。•当灵敏度不满足要求时，动作电流、动作时限可按与相邻线路的限时电流速断保护配合整定。2.min1.3~1.5IIksIIopIKIIIsK.1.2IIIIIIoprelopIKI.1.2IIIIopopttt（二）限时电流速断保护的构成1．机电型限时电流速断保护XBUW2．微机型限时电流速断保护限时速断压板投入&0I限时速断出口setsetIIzdIItⅡ三、定时限过电流保护（一）主保护和后备保护•主保护：能以最短的动作时限、有选择性地切除被保护设备故障的保护。•后备保护：在主保护或断路器拒绝动作时，用以切除故障的保护。•近后备保护：对本线路或设备的主保护起后备保护作用。•远后备保护：对相邻电气设备起后备保护作用。•用来作为线路、变压器、发电机等电气设备的后备保护。（二）定时限过电流保护的原理及整定原则1．定时限过电流保护的原理及动作电流为了保证正常运行时保护不动作.maxIIIoplIIK231QF2QF3QFABGC1～k外部故障被切除后，电流元件应能可靠返回.maxIIIrelII因为：IIIIIIoprereIIK所以：.maxIIIIIIrellopreKIIK对于带有电动机负荷的线路.maxIIIrelsslopreKKIIK.maxIIIrelsslopreKKIIKssK－电动机自启动系数，一般取1.5～3。2．定时限过电流保护的动作时限LABK21231QF2QF3QFGCK1～op.1op.2op.3tttⅢⅢⅢ.1.2IIIIIIopoptt.1.2.3IIIIIIIIIopopopttt2．定时限过电流保护的动作时限.1.2IIIIIIopopttt.2.3IIIIIIopoptttLABK21231QF2QF3QFGCK1～op.1op.2op.3tttⅢⅢⅢ阶梯形原则：保护的动作时限从系统的末端向电源端逐级递增，每一级递增一个时限级差。t选择性是用不同的动作时限来保证的。动作时限应与相邻变电所母线上所有线路及电气设备过电流保护的动作时限相配合。定时限过电流保护动作时限是一定的，与短路电流的大小无关。例：设：G12345ABCK～.22IIIopts.42.5IIIopts.52IIIopts.4.5IIIIIIopoptt.3.42.50.53IIIIIIopopttts.3.2IIIIIIopoptt.1.330.53.5IIIIIIopopttts3．灵敏度校验2.minksIIIopIKI作近后备保护时，要求:1.3~1.5sK作远后备保护时，要求：1.2sK定时限过电流保护具有较高的灵敏度，但不能快速切除故障。一般用来作为本线路和相邻元件的后备保护。定时限过电流保护具有较高的灵敏度，但不能快速切除故障。一般用来作为本线路和相邻元件的后备保护。四、阶段式电流保护(一)阶段式电流保护的构成•1．阶段式电流保护的构成•第I段：瞬时电流速断保护；•第II段：限时电流速断保护；•第III段：定时限过电流保护。•还可以在阶段式电流保护上增设低电压元件，构成低电压闭锁的阶段式电流保护。•低电压元件的整定值一般按躲过正常运行时，母线的最低工作电压整定。2．机电型三段式电流保护的接线图•原理接线图：以二次元件（如继电器）的整体形式表示各二次元件之间的电气联系，二次元件之间的连线按实际工作顺序画出。•展开接线图：按供电给二次回路的每个独立电源来划分，它将二次回路划分为交流电流回路、交流电压回路、直流控制回路、直流信号回路等。•交流回路：按u、v、w相序排列；•直流回路：按元件动作的先后顺序排列。•同一个元件：采用相同的文字符号。信号＋uuvv（二）三段式电流保护整定计算举例如图所示，线路L1、L2上均配置有三段式电流保护。已知系统在最大、最小运行方式下的系统电抗分别为,；线路L1、L2的长度分别为L1=25KM,L2=62KM；线路每公里正序电抗为X1=0.4Ω；保护2中定时限过电流保护的动作时限为；线路L-1的最大负荷功率为9MW，，，电动机自起动系数。试对线路L-1上配置的三段式电流保护进行整定计算。.max6.3sX.min9.4sXIIIop.2t2.5s＝cos0.93005TAK1.3ssK321G1QF2QF3QF解：（1）选择短路点并计算最大、最小短路电流K1点短路时的三相短路电流：313700013106.30.4253kIA313700011009.40.4253kIA32370005206.30.425623kIA32370004839.40.425623kIA最大运行方式下：最小运行方式下：K2点短路时的三相短路电流：最大运行方式下：最小运行方式下：（2）对电流保护I段，即瞬时电流速断保护进行整定计算1）动作电流3.11.max1.213101572IIoprelkIKIA.1.11572126.23005IopIoprconTAIIKAK2）计算保护范围、校验灵敏度.max1max3max.max1,11371036.315.90.41572IopssIopEIXXLELXKMXImax115.9100%100%63.6%50%25LL.min1min3min.min13,21313371039.43.8920.421572IopssIopEIXXLELXKMXImin1