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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击qqq编辑母版标题样式,fsgfv单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,主讲人：肖仕武,电力工程系四方研究所,Office:,教五,B309,North China Electric Power University,第 二 章,电流保护和方向性电流保护,第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护,一,、电磁型、晶体管型电流继电器,1,电磁型过电流继电器,工作特性：,（,a,）动作特性：，过电流继电器动作（触点闭合）,（,b,）返回特性：，过电流继电器返回（触点打开）,动作电流,:,使继电器动作的最小电流,返回电流,:,使继电器恢复原位的最大电流,返回系数,过电流继电器符号,继电器的工作特性曲线,“,继电特性”：继电器的动作是明确的，例如触点只能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电器不可能停留在某一个中间位置。,返回系数：,动作,：,返回,：,电磁型电流继电器工作原理,电磁转矩：,弹簧反抗力矩：,所以：,另外一种电磁型过电流继电器,动作,：，触点闭合,返回,：，触点打开,返回系数,：,2,、晶体管型过电流继电器,硬件原理图,触发特性曲线图,特点：,（,1,）由二极管、三极管等晶体管元件构成；,（,2,）仍具有电磁型继电器的“继电特性”，并满足 。,1,、时间继电器,作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻,辑关系。,延时动作。线圈通电后主触点经过一段延时后闭合。,瞬时返回。对正在动作的继电器，一旦线圈所加电压消,失，则迅速返回原始状态。,2,、中间继电器,起中间桥梁作用,触点容量大，可直接用作于跳闸。,触点数目多,其它几种常见的继电器,3,、信号继电器,作为装置动作的信号指示，标示所处的状态，或,接通灯光信号（音响）回路。信号继电器的触点,自保持，由值班人员手动复归或电动复归。,二、三段式电流保护,1.,电流速断保护（电流,段）,定义：仅反映电流增大而,瞬时动作,的保护。,包括：,1,、电流速断保护（电流,段）；,2,、限时电流速断保护（电流,段）；,3,、定时限过电流保护（电流,段）。,特点：在保证选择性的前提下，动作（跳闸）速度越快越好。,为提高系统运行的稳定性，保证向重要用户的可靠供电，防止短路电流损坏故障设备，要求各种电气设备必须配备电流速断保护，以快速切除故障。,电流速断保护中的过电流继电器,I,1,反映一次线路侧电流,I,增,大而动作，跳开断路器,QF,。,电流速断保护（电流,段）的单相原理接线图,（,1,）电流速断保护（电流,段）的动作原理,从电流,段保护的单相接线图可见，,决定保护动作的关键因素是过电流继电器,I,1,，过电流继电器,I,1,触点闭合则断路器跳闸线圈,TQ,通过电流，断路器,QF,断开。,过电流继电器,I,1,的动作电流 就是电流速断保护（电流,段）的起动电流值。,过电流继电器,I,1,的动作电流如何整定（计算）？,必须根据所保护范围内的短路故障电流来整定，即保证其保护范围内所有地点发生短路，其都可以动作。,a,三相短路电流计算,E,-,系统等效电源的相电势,-,短路点至保护安装处的阻抗,保护安装处到系统等效电源之间的系统阻抗,线路相间短路电流计算,b,两相相间短路电流计算,线路相间短路电流计算,相同地点发生两相相间短路是三相短路电流的 倍。,希望电流速断保护,2,的保护范围包括线路,AB,的整个范围。,但是当线路,AB,段的末端,d1,点短路时的短路电流 ，,和线路,BC,段的首端,d2,点（,BC,线路出口处）短路时的短路电流 基本是相等的。因为 非常小。,为了满足选择性，电流速断保护,2,的保护范围不能包括线路,AB,全长，只能保护本线路,AB,首端一部分。,（,2,）电流速断保护（电流,段）的整定原则,起动电流整定值,躲开本线路,AB,段末端（或相邻下一线路出口处）,B,处最大短路电流。即大于本线路末端（即母线,B,处）的最大短路电流。,动作时限整定值,，是电流,段的可靠系数，取,1.21.3,对上图中的电流速断保护,2,进行整定计算。,所以电流,段只能保护本线路首端一部分。,电流速断保护（电流,段）的起动（动作）电流整定值,以电流速断保护,2,为例。,是本线路末端,B,处最大短路电流。,产生本线路末端,B,处最大短路电流的条件：,系统处于最大运行方式,系统的最大运行方式,：流过该保护装置的短路电流最大,.,系统阻抗 最小。,系统的最小运行方式,：流过该保护装置的短路电流最小,.,系统阻抗 最大。,短路形式是三相短路 同一地点的三相短路电流大于,两相短路电流,电流速断保护（电流,段）的保护范围,1,、最大保护范围,l,max,%,出现在系统最大运行方式下发生三相短路；,2,、最小保护范围,l,min,%,出现在系统最小运行方式下发生两相短路。,（,3,）原理接线图,电流速断保护的单相原理接线图,（,4,）电流速断保护的优缺点,优点,:,简单可靠,动作迅速,缺点,:,（,1,）不能保护本线路全长。（,2,）保护范围受影响,：（,a,）系统运行方式；（,b,）故障类型。,在运行方式变化较大、短线路的情况下可能失去保护范围。,特例：当线路与变压器组相连接时，电流速断保护可以保护线路的全长，并能够保护变压器的一部分,2,、限时电流速断保护（电流,段）,定义：能够以较小的时限切除全线路范围以内的故障。,特点：,保护线路的全长；,具有较小的动作时限。,（,1,）工作原理,以限时电流速断保护,2,为例。,由于要求保护本线路全长，则保护范围必然延伸到下一线路出口。,为了保证选择性，需带时限。比下一线路电流速断保护高,t,。,（,2,）限时电流速断保护（电流,段）的整定原则,起动电流整定值,限时电流速断保护,2,的保护范围不应超过保护,1,的,段保护范围,（电流,段可靠系数,K,k,1.1,1.2,）,动作时限,（,t,0.5s,）,时限特性,（,d2,故障虽保护,2,限时电流速断起动但不动作）,灵敏度校验,按照最小运行方式、末端两相相间短路时的短路电流进行校验。,若不满足,考虑与保护,1,的限时电流速断（电流,段）配合。,限时电流速断保护（电流,段）的动作特性和时限特性,（,3,）原理接线图,限时电流速断保护的单相原理接线图,（,4,）电流,段保护优缺点：,优点：灵敏度好，能保护线路全长。,缺点：,带,0.5,秒左右的延时，速动性较差；,不能做下一段线路的远后备,加装定时限过电流保护。,电流,、,段联合工作就可以保证全线路的故障在,0.5,秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为,“主保护”,。,3.,定时限过电流保护,定义：作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷时的保护。其起动电流是按照躲开最大负荷电流来整定的。,特点：,（,1,）保护范围不仅包括本线路全长，也包括相邻下一线路全长，甚至更远。,（,2,）为了保证选择性，动作时限一般较长。是一种后备保护。,（,1,）定时限过电流保护的整定计算原则,起动电流整定值,起动电流整定值应满足：,大于最大负荷电流：,外部故障切除后保护装置能够可靠返回，即返回电流要满足,M,M,A,B,C,2 3 4,1,5,d,以定时限过电流保护,1,为例。要求,（,a,）起动电流要躲开最大负荷电流,（,b,）在外部故障切除后，电动机,M,发生自起动时仍然能够返回，即,可靠系数，,1.15,1.25,返回系数，,0.85,自起动系数，与负荷性质与接线有关，大于,1,动作时限,阶梯型,的时限特性：，一般,所以，,起动电流：,，与相邻下一线路的电流,段动作时限相配合。,1,、,处于电网终端的保护装置，其过电流保护的动作时限为零。这种情况下过电流保护可作为主保护兼后备保护，不需装设电流速断保护和限时电流速断保护。,保护,3,：设定时限过电流保护（电流,段），无延时动作。,保护,2,：设电流速断（电流,段）和过电流保护（电流,段）。,保护,1,：按一般原则装设三段式电流保护。,2,、,应与相邻多条线路中的最大动作时限配合。,定时限过电流保护的动作时限,（,2,）灵敏度校验,最小运行方式，本线路（相邻线路）末端相间短路。,近后备：作为本线路,AB,段的后备。,远后备：作为相邻下一线路,BC,段的后备。,灵敏度应相互配合：越靠近故障点保护灵敏度应越高,（,3,）原理接线,同限时电流速断保护，时间继电器的时间整定值不同,（,4,）评价,简单可靠。但越靠近电源端，保护的动作时限越长,定时限过电流保护：,动作时限与短路电流的大小无关,动作时限是人为事先整定的。,定时限过电流保护（电流,段）由于时限的配合原因，造成故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故障的时间越长，这是其缺陷。,反时限电流保护：,也是一种过电流后备保护，其动作时间是电流的函数。电流小时，动作时间长；电流大时，动作时间短。,是瞬时动作电流；,是起动电流；,是瞬时动作触点闭合时间。,4.,阶段式电流保护,每一线路装设有三段式继电保护，,段、,段、,段之间，并与相邻线路三段式继电保护共同构成了较完善的保护系统。,三、电流保护的接线方式,接线方式：电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。,主要有,2,种接线方式,：（,a,）三相星形接线方式；,（,b,）两相星形接线方式。,（,a,）三相星形接线方式；（,b,）两相星形接线方式,每相上均装有,CT,和,LJ,、,Y,形接线,LJ,的触点并联（或）,一相上不装设,CT,和,LJ,、,Y,形接线,LJ,的触点并联（或）（接,A,、,C,相）,1.,三相星形接线和两相星形接线的性能比较,（,1,）,相间短路,中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够正确动作，但动作的继电器数目不同。,（,2,）,中性点直接接地电网单相接地短路,两相星形接线不能反应中性点直接接地电网的,B,相接地短路。,中性点直接接地电网中发生单相接地故障，接地相故障电流很大。,中性点非直接（不）接地电网中发生单相接地故障，接地相故障电流很小。,（,3,）,中性点非直接接地电网（异相）两点接地短路,由于中性点非直接接地电网中允许单相接地时继续短时运行，希望只切除一个故障点。,串联线路,辐射线路,性能比较,（,4,）,Y/d,接线变压器后面（,d,侧）的两相短路,当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路的后备时，三相星形接线可使灵敏系数增大一倍；两相星形接线的灵敏系数只能由,A,C,相决定，较三相星形接线灵敏系数降低一半。,措施：在中线上接入一个继电器，以提高灵敏系数。,三相星形接线：,广泛应用于发电机、变压器等大型贵重设备的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。,还应用于中性点直接接地电网中，作为相间短路和单相接地短路的保护。,两相星形接线：,由于两相星形接线较为简单经济，因此在中性点非直接接地配电网中（辐射线路较普遍）广泛使用。,两相星形接线时，应在所有的线路上将保护装置安装在,相同的两相,上（一般都装于,A,、,C,相上），以保证在不同的线路上发生两点及多点接地时，能切除故障。,（,5,）评价及应用,1LJ,5LJ,9LJ,3ZJ 4XJ LP,3ZJ,7SJ,12SJ,DL,TQ,2LJ,6LJ,10LJ,11LJ,7SJ 8XJ LP,12SJ 13XJ LP,(b),直流回路展开图,电流速断,保护,限时电流,速断保护,过电流,保护,跳闸及,信号回路,LH,a,1LJ 5LJ 9LJ,LH,c,2LJ 6LJ 10LJ,11LJ,（,a,）交流回路展开图,三段式电流保护接线图举例,五,.,三段式电流保护的评价及应用,选择性：,通过动作电流、动作时间来保证选择性。,单电源辐射网络上可保证获得选择性；,多电源网络上在某些特殊情
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