第2章单侧电源网络相间短路的电流电压保护课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2024/9/16,1,2,单侧电源网络相间短路的电流电压保护,2024/9/16,2,一、高压电网的定,时限与反时限的过电流保护,带时限的过电流保护，按其动作时限特性分，有,定时限过电流保护,和,反时限过电流保护,两种。定时限就是保护装置的动作时限是按预先整定的,动作时间固定不变,的，与短路电流大小无关；而反时限就是保护装置的动作时限原先是按,10,倍动作电流来整定的，而实际的,动作时间则与短路电流呈反比关系变化,，短路电流越大，动作时间越短。,2024/9/16,3,（,1,）组成及工作原理,1,、定时限过电流保护,（又称第,段电流保护）,a),归总式原理图,b),展开式原理图,2024/9/16,4,工作原理,：当一次电路发生相间短路时，,KA,瞬时动作，触点,闭合,，使,KT,动作。,KT,经过延时后，其延时触点闭合，使,KS,和,KM,动作。,KS,动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。,KM,动作后，接通跳闸线圈,YR,回路，使断路器,QF,跳闸，切除短路故障。,QF,跳闸后，其辅助触点,QFl-2,随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除,KS,外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而,KS,可手动复位。,2024/9/16,5,（,2,）动作电流的整定,整定原则：,保护装置的返回电流,I,re.1,应大于包括电动机启动电流在内的最大负荷电流,I,L,.max,，即,式中， 为可靠系数，,DL,型取,1.151.25,，,GL,型取,1.3,。,写成等式：,I,L.max,K,ss,为自启动系数，取,1.53,2024/9/16,6,按返回系数的定义：,所以,继电器动作电流,为：,式中，,K,re,为返回系数，,DL,型取,0.85,，,GL,型取,0.8,；,K,i,电流互感器,变比； 继电器的动作电流。,第一个整定值,2024/9/16,7,如果无法确定时，可取 ：,=,（,1.53,）,I,30,线路最大负荷电流 的确定：,继电保护装置一次侧动作电流,为：,第二个整定值,2024/9/16,8,（,3,）动作时限的整定,如图，按阶梯整定原则，,上一级动作时限应比下一级大一个时限阶段,t,，即：,t,1,=t,2,+t,。,时限阶段,t,：定时限保护取,0.5s,。,a),电路,b),定时限过电流保护的时限整定说明,动作时限，可利用时间继电器（,KT,）来整定。,第三个整定值,对于一条支路的情况,2024/9/16,9,以保护装置,P4,为例，对于多条支路的线路，动作时限应为,P4,对于多条支路的情况,第三个整定值,2024/9/16,10,（,4,）灵敏度校验,应以,系统在最小运行方式下，被保护线路末端两相短路电流,来校验，即,校验原则：,解释：系统的最大、最小运行方式。,必须校验的值,近后备保护（本线路）时取,1.25,；远后备保护（下一级线路）时取,1.5,。,2024/9/16,11,2,、,反时限过电流保护装置,（,1,）组成及工作原理,反时限过电流保护的原理图和展开图,a,）原理图,b,）展开图,先合后断触点,2024/9/16,12,此保护由,GL,型感应式电流继电器组成。,当一次电路发生相间短路时，,KA,动作，经过一定延时后,(,反时限特性,),。常开触点闭合，常闭触点断开，这时断路器,QF,因其跳闸线圈,YR,被,“,去分流,”,而跳闸，切除短路故障。在继电器,KA,去分流跳闸的同时，其信号牌掉下，指示保护装置已经动作。在短路故障切除后，继电器自动返回，其信号牌可利用外壳上的旋钮手动复位。,要求，继电器这两对触点的动作程序必须是常开触点先闭合，常闭触点后断开的转换触点。,先合后断触点,2024/9/16,13,（,3,）动作时限的整定,如图，按阶梯整定原则，上一级动作时限应比下一级大一个时限阶段,t,，即：,t,1,=t,2,+t,。,时限阶段,t,：对于反时限保护，取,0.7s,。,（,2,）动作电流的整定,整定,方法：,与定时限相同。,动作时限，由于,GL,型电流继电器的时限调节机构是,按“,10,倍动作电流的动作时限”来标度的,，因此要根据前后两级保护的,GL,型继电器的动作特性曲线来整定，方法及步骤如下：,2024/9/16,14,反时限过电流保护的时限整定说明,现在是：根据已经整定完的,2,号过电流保护装置，来整定,1,号过电流保护装置。,已知,待知,2024/9/16,15,计算,WL2,首端的三相短路电流,I,k,反应到继电器,KA2,中的电流值,计算 对,KA2,的动作电流 的倍数，即,确定,KA2,的,实际动作时间,在下图,KA2,的动作特性曲线的横坐标上，找出,n,2,，然后向上找到该曲线上,a,点，该点在纵坐标上对应的动作时间 就是,KA2,在通过 时的实际动作时间。,该曲线为已知,该曲线为已知,由,t,1,和,n,1,确定,b,点,所求时间,t,1,2024/9/16,16,计算,WL2,首端的三相短路电流,I,k,反应到,KA1,中的电流值，即：,计算,KA1,必需的实际动作时间：,根据选择性的要求，,KA1,的实际动作时间 ；取,，故 。,计算 对,KA1,的动作电流 的倍数，即：,确定,KA1,的,10,倍动作电流的动作时限：,从上图,KA1,的动作特性曲线的横坐标上找出,n,1,，从纵坐标上找出,，然后找到,n,1,与 相交的坐标,b,点，,这,b,点所在曲线,所对应的,10,倍动作电流的动作时间,t,1,即为所求值。,2024/9/16,17,已知曲线,找到的曲线,加,0.7s,时间整定简单示意图如下：,（,4,）灵敏度校验,同定时限保护。,所求时间,t,1,2024/9/16,18,3,、,定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较,定时限过电流保护,的优点是：动作时间比较精确，整定简便，灵敏度高，保护范围大，可以作为下一段线路的远后备，同时作为本线路的近后备。但缺点是：所需继电器多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较大。此外，,越靠近电源处的保护装置，其动作时间越长，这是定时限过电流保护共有的一大缺点,。,反时限过电流保护,的优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，加之可采用交流操作，因此相当,简单经济，投资大大降低，,故它在中小工厂供电系统中得到广泛的应用。但缺点是：,动作时限的整定比较麻烦,，而且误差较大；,当短路电流小时，其动作时间可能相当长,，延长了故障持续时间；同样存在越靠近电源、动作时间越长的缺点。,2024/9/16,19,二、瞬时电流速断保护装置,带时限的过电流保护，有一个明显的缺点，就是越靠近电源侧的过电流保护，其动作时间越长，而短路电流则越大，其危害也更加严重。因此规定，,在过电流保护动作时间超过,0.5,0.7s,时，应装设瞬时（无时限）电流速断保护装置，作为快速动作的主保护，,如图所示。,线路的定时限过电流保护和电流速断保护电路图,（第,段电流保护）,2024/9/16,20,1,、,组成及工作原理,如图：,线路正常时；,线路短路时,a,）定时限保护区（延时、跳闸、信号）,b,）速断保护区（跳闸、信号）。,整定原则：,动作电流,应躲过系统在最大运行方式下，被保护线路末端三相短路电流,I,k1max,，,即：,2,、,动作电流的整定,写成等式，有：,式中，,I,k1max,：系统在最大运行方式下，被保护线路末端三相短路电流； ：速断保护装置一次动作电流；可靠系数,K,rel,：,DL,型取,1.21.3,，,GL,型取,1.41.5,。,2024/9/16,21,保护装置一次动作电流,也可以按下式计算,：,系统等效电源的相电动势,最大保护范围（长度）,该线路单位长度的阻抗,系统在最大运行方式保护安装处到系统等效电源之间的阻抗。,2024/9/16,22,继电器动作电流为：,3,、,灵敏度校验,校验原则：,应以系统在最小运行方式下，速断保护装置安装处两相短路电流来校验,，即：,2024/9/16,23,4,、,保护范围校验,最大保护范围,最小,保护范围,2024/9/16,24, 校验,最大保护范围 或,系统等效电源的相电动势,该线路单位长度的阻抗,系统在最大运行方式保护安装处到系统等效电源之间的阻抗,最大保护范围（长度）,式中,2024/9/16,25, 校验,最小保护范围 或,系统在最小运行方式保护安装处到系统等效电源之间的阻抗,最小保护范围（长度）,式中,2024/9/16,26,5,、,死区问题及弥补,死区：,由整定原则可知，瞬时（无时限）电流速断保护,缺点是,不可能保护线路的全长,。,即存在不动作区，叫它为,死区,。,弥补：,由定时限过流保护装置或限时电流速断保护装置来弥补，在瞬时速断保护区内，定时限过流保护或限时电流速断保护是瞬时速断保护的后备保护。,2024/9/16,27,三、,限时电流速断保护,由于瞬时电流速断保护不能保护线路全长，因此可增加带限时的电流速断保护。用以保护瞬时电流速断保护保护不到的那段线路的故障，同时也能作为瞬时速断保护的后备保护，这就是,限时电流速断保护,。,要求：,是在任何情况下都能保护本线路的全长，并且具有足够的灵敏性；,是在满足上述要求的前提下，力求具有最小的动作时限；在下级线路短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择性要求。,（又称第,段电流保护）,2024/9/16,28,1,、,限时电流速断保护的单相原理接线图,2024/9/16,29,2,、,限时电流速断保护的整定计算,（,1,）动作电流的整定,整定原则：,保护装置,1,限时电流速断保护的动作电流 必须大于保护装置,2,的瞬时电流速断保护的动作电流 ，即,2024/9/16,30,写成等式：,可靠系数，取,1.11.2,。,若考虑相邻变压器速断保护，则有,配合系数，取,1.3,。,变压器低压母线,D,点短路流过保护装置安装处最大短路电流。,应取以上两个中较大者,作为保护装置,1,的时限电流速断保护的动作电流。,2024/9/16,31,（,2,）动作时限的整定,为了保证选择性，限时电流速断保护的动作时限 要大于下一级线路瞬时速断保护的动作时限 一个时限阶段 ，即,t,取,0.5s,。,2024/9/16,32,（,3,）灵敏度校验,灵敏度校验原则：,应以系统在最小运行方式下，被保护线路末端两相短路电流来校验，即,系统在最小运行方式下，被保护线路末端两相短路电流。,被保护线路的时限速断保护的动作电流。,2024/9/16,33,例题：,如图及表所示，已知线路,WL,的总负荷为,S,30,=1100kVA,，,该线路设有定时限过流保护及瞬时电流速断保护。试进行整定计算,及灵敏度校验。（,TA,按两相,V,形接线，,K,i,在,15/5,、,100/5,和,600/5,中选取）。,短 路 点,k1,k2,1300,2970,570,2850,SJL-7500,0.4s,0.4s,0.5s,WL,电源,35kV,10kV,k1,k2,解：,1,、定时限过流保护,2024/9/16,34,选,DL,型，有：,，,取,9.5A,所以：,时限为：,灵敏度为：,满足灵敏度要求。,2,、瞬时电流速断保护,2024/9/16,35,，取,85A,灵敏度为：,不满足灵敏度的要求。,2024/9/16,36,例题,P23,，例,2-2,学生自己看，,P28,例,2-4,P18,，例,2-1,P26,，例,2-3,2024/9/16,37,四、,三段式（阶段式）电流保护装置,1,、,三段式电流保护原理接线图,2024/9/16,38,2,、,三段式电流保护的配合和动作时间示意图,2024/9/16,39,3,、,三段式电流保护的整定计算示例,如图，已知线路,WL2,的负荷电流为,110A,，最大过负荷倍数为,2,，线路,WL2,上的电流互感器变比为,300/5,，线路,WL1,上定时限过电流保护的动作时限为,2.5s,，其短路数据如下表。拟在线路,WL2,上装设两相,V,形接线的三段式电流保护，试计算各段保护的动作电流、动作时限及灵敏度校验，并选出主要继电器型号。,短 路 点,k-1,k-2,k-3,最大运行方式下的三相短路电流（,A,）,3400,1310,520,最小运行方式下的三相短路电流（,A,）,2980,1150,490,2024/9/16,40,解：,1.,线路,WL2,瞬时（无时限）电流速断保护,继电器动作电流为：,选取动作电流整定范围为,12.550A,的,DL-21/50,型电流继电器。,灵敏度校验,满足,灵敏度要求,整定为,28A,2024/9/16,41,2.,线路,WL2,的限时电流速断保护,计算,线路,WL1,的无时限电流速断保护一次侧的动作电流,求,线路,WL2,的限时电流速断保护动作电流,一次侧动作电流：,继电器动作电流：,选取动作电流整定范围为,520A,的,DL-21C/20,型电流继电器。,整定为,12.5A,2024/9/16,42,求,线路,WL2,的限时电流速断保护动作时限,取 ，,t,=,0.5s,有：,选取动时限整定范围为,0.151.5s,的,DS-11,型时间继电器。,灵敏度校验,满足,灵敏度要求,3.,线路,WL2,的定时限过电流保护,整定为,0.6s,2024/9/16,43,求,继电器动作电流,选取动作电流整定范围为,2.510A,的,DL-21C/10,型电流继电器。,求,线路,WL2,的动作时限,t2 = t1+t =2.5+0.5=3s,整定为,5 A,整定为,3 s,选取动时限整定范围为,1.25s,的,DS-22,型时间继电器。,2024/9/16,44,远后备保护（本段线路）时：,满足,灵敏度要求,灵敏度校验,近后备保护（本段线路）时：,满足,灵敏度要求,2024/9/16,45,五、电压、电流连锁速断保护, 问题的提出,当系统运行方式变化较大时，线路的瞬时（速断）电流保护的保护范围可能很小；带时限的速断保护灵敏度也可能不满足要求。,问题的解决,在不延长动作时间的前提下，提高保护的灵敏性，增加保护范围。,采用,电压、电流连锁速断保护。,2024/9/16,46,1,、,保护装置的组成及工作原理,2024/9/16,47,只有当电流继电器和电压继电器同时动作时（短路时保护装置,安装处电流增大，电压降低），出口继电器,KM2,才能动作，使,断路器,QF,跳闸。,如果因电压互感器二次回路断线等原因造成低电压时，只能使,KM1,动作，发出低电压信号，而不能启动跳闸回路使断路器,QF,跳闸。,电压继电器,KV1KV3,常闭触点并联后控制中间继电器,KM1,；,电流继电器,KA1KA2,常开触点并联后通过,KM1,的触点控制中间继电器,KM2,。,2,、保护装置的整定,与瞬时（速断）电流保护一样，按躲过本线路末端短路电流来整定。,2024/9/16,48,假设系统在某一,主要运行方式,下，系统等值阻抗为,Z,s,，保护范围为,l,p,，则,可靠系数，取,1.31.4,被保护线路全长，,km,电流元件动作电流为：,电压元件动作电压为：,注意 、 在以下图中的位置！,1,：主要运行方式,I,：速断,2024/9/16,49,1,、,2,、,3,最大、主要和最小运行方式下短路电流曲线；,4,、,5,、,6,最大、主要和最小运行方式下制动电压曲线；,7,、,8,动作电流和动作电压曲线。,主要运行方式,时的动作电压,主要运行方式,时的动作电流,主要运行方式,时的保护长度,2024/9/16,50,由,上图可知，在主要运行方式时的保护范围是,l,p1,当系统在最大运行方式时，电流元件保护范围伸长，超过本线路，但此时的电压元件保护范围缩短，保护装置保护范围取决于短的（电压元件），保护范围为 。,当系统在最小运行方式时，电流元件保护范围缩短，电压元件保护范围伸长，保护装置保护范围取决于短的（电流元件）保护范围为 。,在两种运行方式下，整个保护装置的保护范围由动作范围较短的元件决定。,2024/9/16,51,本章作业,教材,1,（刘介才）,复习思考题,6-9,，,6-12,教材,2,（朱雪凌）,2-1,，,2-3,，,2-4,，,2-5,，,2-6,，,2-7,，,2-9,补充题：,1.,采用电压、电流连锁速断保护，为什么可以增加保护范围（长度）？,习题,6-4,2024/9/16,52,短 路 点,k-1,k-2,k-3,最大运行方式下的三相短路电流（,A,）,7500,2500,850,最大运行方式下的三相短路电流（,A,）,5800,2150,740,2.,如图为无限大容量系统供电的,35kV,放射式线路，已知线路,WL2,的负荷,电流为,230A,，取最大过负荷倍数为,1.5,，线路,WL2,上的电流互感器变比,为,400/5,，线路,WL1,上定时限过电流保护的动作时限为,2.0s,，其短路数据,如下表。拟在线路,WL2,上装设两相,V,形接线的三段式电流保护，试计算,各段保护的动作电流、动作时限及灵敏度校验，并选出主要继电器型号。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,