单侧电源电网的电流保护

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( 1- 2) Mf（常数） M Mth+ Mf M + Mf Mth M=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： Ik Iact （ 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： Ik Iact 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 relK a c t1 a c t1 r e l kB m a kB a x mx I K I II ：可靠系数， 1.21.3。 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 %1 0 0m in ll m in m a x .1 13100 % ( ) 2 sA B ac t El Z l Z I .1 m a x 1 m in 3 2 ac t s EI Z Z l 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： 接点容量大，可直 接启动 YR去跳闸； 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 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 段和第 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 段保护相配合。 动作电流： 动作时间： t取 0.5秒 灵敏性： 要求： 1.3 1.5 . 1 . 2a c t r e l a c tI K I 1 . 1 1 . 2r e lK . m in .1 kB se n ac t IK I senK 12t t t t 动作电流： 动作时间： t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 段配合。 . 1 . 2a c t r e l a c tI K I 1 . 1 1 . 2r e lK . m in .1 kB sen ac t IK I 12t t t 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 段共同构成被保护线路的主保护，兼 作第 段的近后备保护。 （三）定时限过电流保护（第 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： .1 m a xac t re l LI K I .maxLI 1. 15 1. 25re lK (1)动作电流： 躲过最大负荷电流 在外部故障切除后，电动机自起动时，应可靠返 回。 m a xs s s s LI K I m a xr e r e l s s k s s LI K I K K I 动作电流 (2)灵敏性 近后备： ：本线路末端短路时流过本保护的最小短路 电流。 远后备： ：下一线路末端短路时流过本保护的最小短 路电流。 .1actI . 1 m a x r e r e l s s a c t L r e r e I K KII KK . m in . 1 ( .1 1.3KBs e n ac t IK I 近 ） KB.minI . m in .1 .1 1.2KCs e n ac t IK I （ 远 ） KC.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 4321 tttt ttt 43 ttt 32 ttt 21 （ 4）单相原理图 （ 5）定时限过电流保护小结： 小得多，所以第 段的灵敏度比第 、 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 段可瞬时动作，末级线路保护可 简化（ 或 II+III），越接近电源， t 越 长，应设三段式保护。 ac t ac t ac tI I I 比 和 例： 图示网络中，系统电源电势 115KV，系统电抗分别为： Xsmax=20， Xsmin=10；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 .3 0.5t r e l r e l r e l r e s s1 . 2 5 1 . 1 1 . 2 0 . 8 5 2K K K K K ， ， ， ， A B C D 1 2 3 40 60 50 60 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： m a x 115 1.328 3 ( 10 40)KBI K A . 1 . m a x 1 . 2 5 1 . 3 2 8 1 . 6 6a c t r e l K BI K I K A 1 0tS minZ .1 . m in 1 1 5 3 1 .6 6 2 3 ( 2 0 )ac t S I KA Z m i n 1 4 .6 4Z 则 : 满足要求。 （ 2）保护 1限时电流速断保护（先与保护 2的 段配合）： 动作电流： 灵敏度校验： 不满足要求。 m in 14 .64 0.3 66 36 .6% 20 % 40AB Z Z . 2 . m a x 1 . 2 5 0 . 6 0 4 0 . 7 5 5a c t r e l K CI K I K A m a x 115 0.6 04 3 ( 10 40 60 )KCI KA . 1 . 2 1 . 1 0 . 7 5 5 0 . 8 3 1a c t r e l a c tI K I K A . m in 115 3 0.958 2 3 ( 20 40)KB I K A .1 0. 95 8 1. 15 1. 3 0. 83 1s e nK 与保护 2的 段配合： m a x 115 0.4 15 3 ( 10 40 60 50 )KD I K A . 3 . m a x 1 . 2 5 0 . 4 1 5 0 . 5 1 9a c t r e l K DI K I K A . 2 . 3 1 . 1 0 . 5 1 9 0 . 5 7 1a c t r e l a c tI K I K A . 1 . 2 1 . 1 0 . 5 7 1 0 . 6 2 8a c t r e l a c tI K I K A .1 0 .9 5 8 1 .5 3 1 .3 0 .6 2 8s e nK ， 满 足 要 求 。 1 2 3 2 2 0 . 5 1t t t t t S 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 . m a x 1 .2 2 0 .1 5 0 .4 2 4 0 .8 5 r e l s s a c t L re KKI I KA K . m in . 1 ( .1 0.9 58 2.2 6 1.3 0.4 24 KB s e n ac t IK I 近 ） ， 满 足 要 求 。 . m a x .1 .1 0.4 79 1.1 3 1.2 0.4 24 KC s e n ac t IK I （ 远 ） ， 不 满 足 要 求 。 1 2 3 2 0 . 5 2 0 . 5 1 . 5t t t t t S m in 115 3 0.479 2 3 ( 20 40 60)KC I K A 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 段配合，即躲过保护 2的 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 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： m a x 115 0.823 3 ( 10 40 0.5 60)KC I K A m a x m a x0 . 5 0 . 5 0 . 8 2 3 0 . 4 1 2K C K CI I K A 最大运行方式下，保护 2的 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=46.4 保护 2的 段保护区末端短路时，流过保护 1的最大短 路电流为： . 2 . m a x 1 . 2 5 0 . 4 1 2 0 . 5 1 5a c t r e l K CI K I K A 1 1 5 1 2 0 0 .5 1 5 ( 1 2 0 ) 1203 ( 1 0 4 0 ) 120 Z KA ZZ m a x 115 0. 84 6 46 .4 73 .63 ( 10 40 ) 120 KI KA 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 . m a x 1 . 1 0 . 8 4 6 0 . 9 3 1a c t r e l KI K I K A .2r e l ac tKI .11 .1 0 .5 1 5 0 .6 0 9 0 .9 3 1b ac tK KA I .1 .2ac t r e l ac tI K I bK 0 .6 0 9bK 0.5150.846