1、2 2 电网的电流保护电网的电流保护 学习目的：学习目的：1 1、掌握常用继电器的原理、基本性能、基本动作参、掌握常用继电器的原理、基本性能、基本动作参数。数。2 2、弄清单侧电源网络相间短路时电流量特征。、弄清单侧电源网络相间短路时电流量特征。3 3、掌握典型三段式电流保护的特点、整定原则、原、掌握典型三段式电流保护的特点、整定原则、原理接线及其评价。理接线及其评价。4 4、掌握双侧电源网络中引进功率方向元件的必要性、掌握双侧电源网络中引进功率方向元件的必要性以及功率方向继电器的工作原理。以及功率方向继电器的工作原理。5 5、掌握基于零序电流、零序电压的出现、大小、方、掌握基于零序电流、零序
2、电压的出现、大小、方向以及分布规律来实现的零序电流保护及零序方向保向以及分布规律来实现的零序电流保护及零序方向保护。护。6 6、掌握中性点直接接地电网和中性点非直接接地电、掌握中性点直接接地电网和中性点非直接接地电网发生接地故障的特点以及接地保护的构成。网发生接地故障的特点以及接地保护的构成。继电保护的基本知识继电保护的基本知识 电流互感器：电流互感器：1 1、作用：、作用：（一次）大电流变换为（二次）小（一次）大电流变换为（二次）小电流（额定值为电流（额定值为5A5A或或1A1A）；隔离作）；隔离作用。用。2 2、工作特点和要求：、工作特点和要求：（1）一次绕组与高压回路串联，）一次绕组与高
3、压回路串联，I1只取决于只取决于所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关。所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关。（2）二次回路不允许开路二次回路不允许开路，否则会产生危险，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全。的高电压，危及人身及设备安全。（3）CT二次回路必须有一点直接接地二次回路必须有一点直接接地，防，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，但仅一点接地。但仅一点接地。（4）变换的准确性。）变换的准确性。电压互感器：电压互感器：1 1、作用：、作用：一次高电压变换为二次低电压（额一次高电压变换为二次低电压（额定线电压定线电压100V100V；
4、相电压为；相电压为57.7V57.7V）2 2、工作特点和要求：、工作特点和要求：1)一次绕组与高压电路并联。一次绕组与高压电路并联。2)二次绕组不允许短路二次绕组不允许短路（短路电流会烧毁短路电流会烧毁PT）,装有熔断器装有熔断器。3)二次绕组有一点直接接地二次绕组有一点直接接地，且只能有一点且只能有一点接地接地。4)变换的准确性。变换的准确性。2.1 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护单侧电源网络相间短路的电流保护 2.1.1 2.1.1 继电器继电器 继电器是一种自动执行断续控制的部件。继电器是一种自动执行断续控制的部件。特点：继电特性特点：继电特性 “通”“通”“断”“断”输入输入
5、（被测量（被测量I）输出输出 E 0（接点状态）（接点状态）继电器继电器 I E 0 表示方法：表示方法：文字符号：文字符号：KA KV KW KS KTKA KV KW KS KT 图形符号：图形符号：常开接点：常开接点：当其对应的继电器线圈不励磁时，当其对应的继电器线圈不励磁时，接点是打开的。接点是打开的。常闭接点：常闭接点：当其对应的继电器线圈不励磁时，当其对应的继电器线圈不励磁时，接点是闭合的。接点是闭合的。分类分类 动作原理：动作原理：电磁型、感应型、整流型、电子电磁型、感应型、整流型、电子型、数字型型、数字型 反应的物理量：反应的物理量：KAKA、KVKV、KWKW、KZKZ、KG
6、KG 在回路中的作用：在回路中的作用：启动继电器、量度继电器、启动继电器、量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器口继电器 量度继电器：过量继电器量度继电器：过量继电器 KAKA 欠量继电器欠量继电器 KZKZ KAKA如图如图2.12.1（P14P14）继电特性继电特性 两个要点：两个要点：1 1)永远处于动作或返回状态永远处于动作或返回状态，无中间状态无中间状态。2 2)Iop不等于不等于Ire，使接点无抖动使接点无抖动。输入输入I 输出输出E Ire Iop 1 2 3 4 5 6 过量过量 输入输入U 输出输出E Uop Ure
7、1 6 5 4 3 2 欠量欠量 基本动作参数基本动作参数 动作参数：动作参数：Iop、Uop 返回参数：返回参数：Ire、Ure 返回系数：返回系数：Kre=返回参数返回参数/动作电流动作电流 KA：Kre=Ire/Iop 1 KV：Kre=Ure/Uop 1 D D 2.1.2 2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量特征单侧电源网络相间短路时电流量特征 中性点直接接地网络（中性点直接接地网络（110kV110kV及以上）及以上）中性点非直接接地网络（中性点非直接接地网络（110kV110kV以下）以下）（装设阶段式电流保护作相间短路的保护）（装设阶段式电流保护作相间短路的保护）保护配置：
8、保护配置：一般由三段式构成。一般由三段式构成。主保护：主保护：瞬时电流速断保护（瞬时电流速断保护（段）段）限时电流速断保护（限时电流速断保护（段）段）后备保护：后备保护：定时限过电流保护（定时限过电流保护（段）段）短路电流工频周期分量计算：短路电流工频周期分量计算：KSkZZEKZEI 影响影响Ik的基本因素：的基本因素：短路点到电源母线的距离短路点到电源母线的距离 l Ik lzZEISk 1)3(k 1QF 2QF l A B C 1 2 短路类型短路类型（对相间短路对相间短路）k（3）Ik.max k（2）Ik.min 系统运行方式系统运行方式 最大运行方式：发生短路时流向短路点短路最大
9、运行方式：发生短路时流向短路点短路电流最电流最大大的系统运行方式。的系统运行方式。Z.min 最小运行方式：发生短路时流向短路点短路最小运行方式：发生短路时流向短路点短路电流最电流最小小的系统运行方式。的系统运行方式。Z.max lzZEISk 1)3(lzZEISk 1)2(23例：例：对对k k点短路而言，点短路而言，系统运行方式系统运行方式 50km50km k 45km45km 80km80km A A B B C C 最大运行方式：最大运行方式：A A、B B最大开机；最大开机；环网环网闭环运行。闭环运行。最小运行方式：最小运行方式：A A、B B最小开机；最小开机；80km80km
10、线线路退出运行（等值阻抗最大）。路退出运行（等值阻抗最大）。Ikl曲线：曲线：Z s.min Z s.max Z s k 1QF 2QF l A B C 1 2 lzZEISk 1min.)3(max.lzZEISk 1max.)2(min.23k 1QF 2QF l A B C 1 2 l Ik)3(max.kI)2(min.kI2.1.3 2.1.3 电流速断保护（电流电流速断保护（电流段）段）1、工作原理、工作原理 IkIset 时，保护装置瞬时动作时，保护装置瞬时动作 k1 k2 k3 k4 1QF1QF 2QF2QF 3QF3QF 1 1 2 2 3 3 A A B B C C k1
11、k1与与k2k2短路时，流过短路时，流过1 1的短路电流几乎相同的短路电流几乎相同 电流电流段段瞬时动作，为保证瞬时动作，为保证选择性选择性 电流电流段段必须必须躲过躲过本线路末端本线路末端k k（3 3）时流过时流过该保护的该保护的最大最大短路电流短路电流 1QF1QF 2QF2QF 3QF3QF 1 1 2 2 3 3 A A B B C C l Ik)3(max.kI)2(min.kIIsetI1.2 2、整定原则、整定原则 （1 1）动作电流）动作电流 1QF1QF 2QF2QF 3QF3QF 1 1 2 2 3 3 A A B B C C 保护装置：保护装置：继电器：继电器：)3(m
12、ax.1.BkIrelIsetIKI 3.12.1 IrelK)3(max.2.CkIrelIsetIKI conTAIsetIopKnII TAnconK为为TATA变比；变比；接线系数，定义为接线系数，定义为Ir/I2（2 2）动作时间）动作时间 “瞬时瞬时”继电器本身固有动作时间继电器本身固有动作时间 10ms10ms 避雷器放电时间为避雷器放电时间为4040-60ms60ms 加装一个动作时间为加装一个动作时间为6060-80ms80ms的出口中间继的出口中间继电器电器 KMKM作用：延时作用：延时 扩大触点的容量和数量扩大触点的容量和数量 （3）灵敏度校验（保护范围）灵敏度校验（保护
13、范围）1QF1QF 2QF2QF 3QF3QF 1 1 2 2 3 3 A A B B C C l Ik)3(max.kI)2(min.kIIsetI1.lmax lmin max1min.lzZEISIset min1max.23lzZEISIset 3 3、保护构成原理接线、保护构成原理接线 P18 P18 图图2.42.4 4 4、优、缺点（评价）、优、缺点（评价）优点：优点：速动性好，简单可靠。速动性好，简单可靠。缺点：缺点：灵敏性差（保护范围短，并随运行方灵敏性差（保护范围短，并随运行方式变化而变）式变化而变）P18 P18 图图2.42.4 应用时注意：应用时注意：一般情况下一般情
14、况下，它不能单独构成对线路的主它不能单独构成对线路的主保护保护。（lmax=继电器继电器sen sen=-（内角）（内角）动作范围：动作范围：sen9090 （k (0(0,90,90),),保证可靠动作）保证可靠动作）r r I U.arg 2 2、动作方程：、动作方程：sen r r sen I U +-.o o 90 arg 90 3 3、动作特性、动作特性 ：当当 线路发生线路发生三相短路：三相短路：r=sen=k1=60 ,60,1 o o =.k A r A r I I U U sen=600 i j 动作区动作区 制动区制动区 4 4、死区：、死区：当正方向出口短路时，当正方向出
15、口短路时，Ur=UA 0 ，KWKW不动不动电压死区电压死区 ”消除办法：消除办法：采用采用9090接线方式；接线方式；加记忆回路。加记忆回路。三、功率方向继电器构成框图三、功率方向继电器构成框图 框图框图 P37 P37 图图2.292.29 电压电压 形成形成 Ur 移移 相相 滤滤 波波 方方 波波 5 20 ms Urej.1 3 5 7 9 电压电压 形成形成 Ir 滤滤 波波 方方 波波 1 5 20 ms IrR.2 4 6 8 相位比较相位比较 u u1 1 u u2 2 90 270 36090 270 360 t(t(0 0)t(ms)t(ms)U U3 3 1010 20
16、20 3030 t(ms)t(ms)U U4 4 5 5 1515 3535 0 0 0 0 2525 t(ms)t(ms)U U5 5 t(ms)t(ms)U U6 6 t(ms)t(ms)t(ms)t(ms)U U8 8 U U7 7 t(ms)t(ms)U U9 9 u u1 1 u u2 2 180 360180 360 t(t(0 0)t(ms)t(ms)U U3 3 1010 2020 3030 t(ms)t(ms)U U4 4 0 0 t(ms)t(ms)U U5 5 t(ms)t(ms)U U6 6 t(ms)t(ms)t(ms)t(ms)U U8 8 U U7 7 t(ms)t(ms)U U9 9 动作特性动作特性 -30300 0 60600 0 -1201200 0 r U Uopop -30300 0 60600 0 -1201200 0 r U Uopop sen=-3 30 2.2.4 2.2.4 相间短路相间短路KWKW的接线方式的接线方式 一、基本要求：一、基本要求：1.KW1.KW具有正确的方向判断功能。具有正确的方向判断功能。2 2.正方向短路时正方