电力系统继电保护原理
主讲教师：刘青
电自教研室
2. 电网的电流保护
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结论
电流速断保护特例1:
在短线路且运行方式变化很大的系统中，最小运行方式下的保护范围很小甚至等于零。
第二章 电网的电流保护和方向性电流保护 第一节 单测电源网络相间短路的电流保护 配置： 一、电流速断保护（第Ⅰ段）： 对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。 1、短路电流的计算： 图中、1――最大运行方式下d (3) 2――最小运行方式下d (2) 3――保护1第一段动作电流 d s d s d l Z Z E Z Z E I 1)3(+= += φφ d s d d l Z Z E I I 1)3() 2(23 23+= = φ 可见，I d 的大小与运行方式、故障类型及故障点位置有关 最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式。（Z s.min ） 最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式。（Z s.max ） 2、整定值计算及灵敏性校验 为了保护的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定 max ..1.B d k dz I K I ?=I I 注①）参看15 (3.1~2.1p K k =I 保护装置的动作电流：能使该保护装置起动的最小电流值，用电力系统一次测参数表示。（I dZ ） I 1.dz I 在图中为直线3，与曲线1、2分别交于a 、b 点 可见，有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长 三段式 主保护 后备保护
灵敏性：用保护范围的大小来衡量 l max 、l min 一般用l min 来校验、 %100min ?l l 要求：≥（15～20）％ 希望值50％ 方法：① 图解法 ② 解析法： min .1max 1 .23 d s dZ l Z Z E I += I φ 可得 )23(1%100max 1 .min s dZ L Z I E Z l l -?=?I φ 式中 Z L =Z 1l ――被保护线路全长的阻抗值 动作时间t =0s 3、构成 中间继电器的作用： ① 接点容量大，可直接接TQ 去跳闸 ② 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 4、小结 ① 仅靠动作电流值来保证其选择性 ② 能无延时地保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。 二、限时电流速断保护（第Ⅱ段） 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电流的电网保护 2.1在过量（欠量）继电器中，为什么要求其动作特性满足“继电特性”？若不满足，当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什么情况？ 答：过量继电器的继电特性类似于电子电路中的“施密特特性“，如图2-1所示。当加入继电器的动作电量（图中的k I ）大于其设定的动作值（图中的op I ）时，继电器能够突然动作；继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值，继电器也不会返回，只有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值（图中的re I ）以后它才突然返回。无论启动还 是返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置，这种特性称为“继电特性”。 为了保证继电器可靠工作，其动作特性必须满足继电特性，否则当加入继电器的电气量在动作值附近波动时，继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换，出现“抖动“现象，后续的电路将无法正常工作。 1 2 6534 op I k I re I 1E 0E 2.2 请列举说明为实现“继电特性”，电磁型、集成电路性、数字型继电器常分别采用那些 技术？ 答：在过量动作的电磁型继电器中，继电器的动作条件是电磁力矩大于弹簧的反拉力矩和摩擦力矩之和，当电磁力矩刚刚达到动作条件时，继电器的可动衔铁开始转动，磁路气隙减小，在外加电流（或电压）不变的情况下，电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增加，弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加，在整个动作过程中总的剩余力矩为正值，衔铁加速转动，直至衔铁完全吸合，所以动作过程干脆利落。继电器的返回过程和之相反，返回的条件变为在闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩和摩擦力矩之和。当电磁力矩减小到启动返回时，由于这时摩擦力矩反向，返回的过程中，电磁力矩按平方关系减小，弹簧力矩按线性关系减小，产生一个返回方向的剩余力矩，因此能够加速返回，即返回的过程也是干脆利落的。所以返回值一定小于动作值，继电器有一个小于1 的返回系数。这样就获得了“继电特性”。 在集成电路型继电器中，“继电特性”的获得是靠施密特触发器实现的，施密特触发器的特性，就是继电特性。 在数字型继电器中，“继电特性”的获得是靠分别设定动作值和返回值两个不同的整定
电力系统继电保护辅导资料二 主题：课件第二章电网的电流保护第1-2节——单侧电源网络相间短路的电流保护、电网相间短路的方向性电流保护 学习时间：2013年10月7日－10月13日 内容： 我们这周主要学习第二章的第1-2节，单侧电源网络相间短路的电流保护和电网相间短路的方向性电流保护的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深电网电流保护相关知识的理解。 一、学习要求 1．掌握三段式电流保护的配合原则、整定计算，会阅读三段式电流保护的原理图； 2．理解方向性电流保护中方向元件的作用，能正确按动作方向分组配合、整定计算。 二、主要内容 （一）单侧电源网络相间短路的电流保护 1．继电器 （1）基本原理 能自动地使被控制量发生跳跃变化的控制元件称为继电器。当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时，继电器就动作，使被控制电路通断。它的功能是反应输入信号的变化以实现自动控制和保护。 继电器的继电特性：(也称控制特性)继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。
图1 继电特性 继电器的返回系数r K ：返回值r X 和动作值op X 的比值。即 r r op X K X 过量继电器：反应电气量增加而动作的继电器。其返回系数小于1，不小于0.85。 欠量继电器：反应电气量降低而动作的继电器。其返回系数大于1，不大于1.2。 （2）继电保护装置的基本分类 ● 按动作原理： 电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。 ● 按反应的物理量： 电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。 ● 按作用： 起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。 （3）过电流继电器 动作电流(I op )：使继电器动作的最小电流。 Y Y min 0
第2章电网的电流保护 1.什么是保护整定的最大系统运方？ 短路电流最大的运行方式，为保护整定的最大系统运方，即电源（发电机）投入数量最多、系统阻抗最小的情况。 2.三段式电流整定计算中如何选择系统运方及短路类型？ 对于Ⅰ段来说，考虑短路电流最大的情况，即最大系统运方、三相短路。 对于Ⅱ段，整定时与下线Ⅰ段保护配合；校验灵敏度时考虑短路电流最小的情况，即最小系统运方、两相短路。 对于Ⅲ段，整定时考虑负荷电流最大的情况；校验灵敏度时考虑短路电流最小的情况，即最小系统运方、两相短路。 3.什么是继电保护的保护区？ 在保护区内发生故障时，短路电流大于动作电流，保护能够动作。发生故障时，继电保护能够动作的区域称为继电保护的保护区或保护范围。 4.整定电流不变的情况下，短路电流增大，电流保护的保护区如何变化？ 短路电流水平提高，电流保护的保护区将增大。 5.说明灵敏度校验的意义。 灵敏度校验的意义是检验继电保护在考虑TA、保护装置合理误差情况下，对指定区域故障的反应能力。 6.说明可靠系数、自起动系数、灵敏度系数的含义。 可靠系数，整定时考虑TA、保护装置合理误差，对于电流保护来说，大于1。
自起动系数，考虑外部故障切除情况下、电动机负荷的自起动电流比正常负荷电流大的问题。 灵敏度系数，可以理解为继电保护在指定故障点对故障的反应能力，灵敏度系数大于规定值，表明在这一点故障，继电保护可以动作；同一个故障点，继电保护灵敏度系数越高，表明保护的灵敏性好。 7.单侧电源线路继电保护是否需要具有方向性？ 不需要，双电源线路才考虑采用方向元件将保护分为2组单电源保护。 8.LG-11型功率方向继电器，内角α＝300，以电流为参考方向画出继电器的动作特性， 标明动作区、最灵敏线、灵敏角。 9.系统正常运行时功率方向继电器动作是否属于误动？ 不属于。系统正常运行时，位于送电侧的功率方向元件是可以动作的；但此时电流为正常负荷电流，电流元件并不会动作，电流方向保护不会动作。 10.功率方向继电器的死区在线路的首端还是末端？功率方向继电器记忆时间是否需要长 于0.5秒以保证Ⅱ段可靠动作？ 电压死区在线路的首端（保护出口），这段属于Ⅰ段保护的保护区，“记忆”只需要满足Ⅰ段保护能够动作即可，一般为70ms，不需要保证Ⅱ段保护动作。 11.下图所示方向电流保护接线是否满足按相起动原则？分析此接线保护能否正确动作。 习题11图
噢噢第一章 1、继电保护在电力系统中的任务是什么 答：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。 2、什么是故障、异常运行和事故短路故障有那些类型相间故障和接地故障在故障分量上有何区别对称故障与不对称故障在故障分量上有何区别 答：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况下属于不正常运行状态。事故，就是指系统或其中一部分的工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。相间故障无零序分量。对称故障只有正序分量。 3、什么是主保护、后备保护什么是近后备保护、远后备保护在什么情况下依靠近后备保护切除故障在什么情况下依靠远后备保护切除故障 ~ 答：当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护，由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称之为近后备保护。在远处实现对相邻元件的后备保护，称为远后备保护。 4、简述继电保护的基本原理和构成方式。 答：基本原理：1、过电流保护2、低电压保护3、距离保护4、方向保护5、差动原理的保护6、瓦斯保护7、过热保护等。构成方式：1、测量部分2、逻辑部分3、执行部分 5、什么是电力系统继电保护装置 答：继电保护装置，就是指能反应电力系统中元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种装置。 6、电力系统对继电保护的基本要求是什么 答：1、选择性：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。2、速动性：在发生故障时，力求保护装置能迅速动作切除故障，以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。3、灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。4、可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了他应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应该误动作。 $ 第二章 1、何谓三段式电流保护其各段是如何保证动作选择性的试述各段的工作原理、整定原则和整定计算方法、灵敏性校验方法和要求以及原理接线图的特点。画出三段式电流保护各段的保护范围和时限配合特性图。