1、電力系統繼電維護原理電力系統繼電維護原理主講教師：范春菊主講教師：范春菊2.電網的電流維護和方向性電流電網的電流維護和方向性電流維護維護2.電網的電流維護和方向性電流維護電網的電流維護和方向性電流維護2.1 單側電源網絡相間短路的電流維護2.2 電網相間短路的方向性電流維護2.3 中性點直接接地電網中接地短路的零序電流及方向維護2.4 中性點非直接接地電網中單相接地短路的零序電壓、電流及方向維護什么是電流維護什么是電流維護電流維護主要是反響缺點時電流量的不正常形狀電流維護主要是反響缺點時電流量的不正常形狀增大而動作的增大而動作的 針對相間缺點針對相間缺點 2.1 單側電源網絡相間短路電流維護單

2、側電源網絡相間短路電流維護2.2 電網相間短路的方向性電流維護電網相間短路的方向性電流維護針對接地缺點針對接地缺點2.3 中性點直接接地電網接地短路的電流維護中性點直接接地電網接地短路的電流維護2.4 中性點非直接接地電網單相接地的電流維護中性點非直接接地電網單相接地的電流維護2.1 單側電源網絡相間短路的電流維護單側電源網絡相間短路的電流維護2.1.1 電流繼電器2.1.2 電流速斷維護2.1.3 限時電流速斷維護2.1.4 定時限過電流維護2.1.5 階段式電流維護2.1.7 電流維護的接線方式2.1.8 三段式電流維護的接線圖2.1.1 電流繼電器電流繼電器電流繼電器的任務原理電流繼電器

3、的任務原理MeasureactII繼電器動作條件：reI使繼電器前往的最大電流值，稱為前往電流actI使繼電器剛剛可以動作的最小電流值，稱為繼電器的啟動電流繼電特性和前往系數繼電特性和前往系數繼電特性要點：1 永遠處于動作或前往形狀，無中間形狀2 動作電流不等于前往電流，防止觸點抖動1rereactIKI前往系數：2.1.2 電流速斷維護電流速斷維護電流電流段維護段維護電流速斷維護的定義僅僅反映于電流的增大而動作的維護。單側電源網絡的特點單側電源網絡的特點電流的流向固定，由電源流向負荷電流的流向固定，由電源流向負荷在在35kV以下的配網當中非常普遍，特別是以下的配網當中非常普遍，特別是10kV

4、網絡，根本上是輻射狀供電的網絡，根本上是輻射狀供電的隨著對供電可靠性要求的提高，網絡單側電源供隨著對供電可靠性要求的提高，網絡單側電源供電的方式將越來越少電的方式將越來越少 在負荷轉移時，能夠存在短時的雙電源或多電源在負荷轉移時，能夠存在短時的雙電源或多電源供電供電普通還存在分支普通還存在分支短路電流特征分析短路電流特征分析(3):kSkEkIZZ(2)3:*2AkBkCSkEkIIZZ (1,0)103:2AkAEkIZZ220120(1,1)220120():()kBkkCkZaZIIaZZkZa ZIIaZZ補充概念補充概念最大運轉方式最小運轉方式區內缺點區外缺點維護范圍內維護范圍外大方

5、式和小方式大方式和小方式當負荷較大時，由三個當負荷較大時，由三個電源一同供電，那么屬電源一同供電，那么屬于大方式于大方式 大方式和小方式是相對大方式和小方式是相對而言的而言的 當發生短路時，大方式當發生短路時，大方式下短路電流大，而小方下短路電流大，而小方式下短路電流小式下短路電流小 電流速斷維護的目的和原理電流速斷維護的目的和原理目的：反響本線路的相間短路缺點目的：反響本線路的相間短路缺點思索各種誤差的影響，僅靠短路電流幅值無法分辨k1和k2兩處短路以維護2為例，當本線路末端k1點短路時，希望速斷維護2可以瞬時動作切除缺點，而當相鄰線路B-C的始端k2點短路時，按照選擇性要求，速斷維護2就不

6、應該動作，由于該處的缺點應由速斷維護1動作切除。然而，維護2是無法從短路電流的數值區分d1點和d2點短路的。整定原那么整定原那么保證選擇性保證選擇性IkactII為短路電流 IactI為繼電維護的整定值 IImaxactrelkIKImaxkI是指本線路末端發生短路時能夠呈現的最大短路電流，即在最大運轉方式下發生三相短路時的短路電流 IrelK為可靠系數，普通取1.21.3 kI動作判據： 又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定引入可靠系數引入可靠系數確保不誤動確保不誤動實踐短路電流大于實際計算值對瞬時動作維護還應思索非周期分量使總電流增大的影響電

7、流繼電器的實踐起動電流能夠小于整定值思索最不利的情況，留有必要的裕度整定原那么整定原那么維護的二次側整定值維護的二次側整定值IactI為繼電維護的一次側整定值 TAn維護安裝處電流互感器的變比conK為電流維護的接線系數，與電流維護的接線方式有關計算出維護的一次動作電流后，還需求求出繼電器的二次動作電流IIact.mactconTAIIKn儀用互感器的討論儀用互感器的討論-作用作用實現一次與二次系統的電的隔離，不影響一次系統的正常任務；將變電所或者電廠的高電壓和大電流按比例降低；便于改動維護的整定值；實現信號的綜合-變成相應的電壓量以進展比較。電流互感器電流互感器-等值電路等值電路 主要作用是

8、將一次系統高電壓電路上的大電流，準確地變換為二次低電壓電路上的小電流額定值為5A或1A；同時，它還具有高、低電壓電路的隔離作用，以保證二次設備和任務人員的平安。1U2U2Z1Z1II2ILZZ12=0LLZZZZ可能小于 或，甚至，電流互感器電流互感器-向量圖向量圖電流互感器的兩個根本誤差：一是變比誤差另一個是角度誤差I電流互感器電流互感器-誤差分析幅值誤差分析幅值1變比誤差 定義 10% 由于誤差 普通很小，所以變比誤差可近似寫成121100%IIII 11cossinuuIIIII 當 ，即二次側為純阻性負荷時，變比誤差最小；當 ，即二次側為純感性負荷時，變比誤差最大。0a 90a 電流互

9、感器電流互感器-10%的誤差曲線的誤差曲線電流互感器電流互感器-誤差分析角度誤差分析角度2角度誤差 由于角度誤差 很小，所以可近似表示為11sincos(rad)57.3cos( )uuIIII當 ，即二次側為純阻性負荷時，變比誤差最大；當 ，即二次側為純感性負荷時，變比誤差最小。普通來說，角度誤差小于0a 90a 7電壓互感器電壓互感器 將電力系統的高壓電在二次側準確地變換為繼電維護及儀表所允許電壓，使繼電器和儀表既能在低電壓情況下任務，又能準確地反響電力系統中高電壓設備的運轉情況；同時它還具有高、低電壓電路的隔離作用，以保證二次設備和任務人員的平安。LI2I2U1UU1I Z.221()I

10、ZZ12222121221()()uuUUI ZIIZUI ZIZZ 幅值誤差和角度誤差都非常小，普通來說，幅值誤差小于1% 電流速斷維護的維護范圍靈敏性電流速斷維護的維護范圍靈敏性 維護范圍的校驗維護范圍的校驗電流速斷維護的目的是反響本線路的相間短路缺點，因此應按照如下規范校驗靈敏度：在系統最小運轉方式下發生相間短路時，電流速斷維護的維護范圍應不小于1520%討論討論維護范圍受哪些要素影響維護范圍受哪些要素影響系統的運轉方式缺點類型三相短路和兩相相間短路最大運轉方式下的維護范圍的求取最小運轉方式下的維護范圍的求取電流速斷維護電流速斷維護I段的動作時限段的動作時限普通情況下，可以以為0S，實踐

11、上的動作時間為0.02-0.06SI10.1tS單相原理接線圖單相原理接線圖采用閉鎖的緣由：某些特殊情況下繼電維護需求閉鎖跳閘回路，設置閉鎖環節。以前是采用中間繼電器：增大繼電器觸點容量，以驅動跳閘增大維護安裝固有動作時間0.060.08s，防止避雷器放電0.040.06s時誤動維護評價維護評價優點：簡單可靠，動作迅速優點：簡單可靠，動作迅速 缺陷：不能維護線路的全長，維護范圍直接受系缺陷：不能維護線路的全長，維護范圍直接受系統運轉方式變化的影響。統運轉方式變化的影響。特例：特例：當系統運轉方式變化很大或者被維護線路的長度當系統運轉方式變化很大或者被維護線路的長度很短時，能夠沒有維護范圍很短時

12、，能夠沒有維護范圍當運用于線路當運用于線路-變壓器組時，可按躲開變壓器低變壓器組時，可按躲開變壓器低壓側線路出口處短路來整定，其維護范圍可維護壓側線路出口處短路來整定，其維護范圍可維護線路全長線路全長 運轉方式變化對維護范圍的影響運轉方式變化對維護范圍的影響 2A B1LkI.2actI 線路長短不同時，對維護范圍的影響線路長短不同時，對維護范圍的影響 用于線路用于線路-變壓器組的電流速斷維護變壓器組的電流速斷維護2.1.3 限時電流速斷維護限時電流速斷維護電流電流段維護段維護限時電流速斷維護-既反映于電流的增大，同時又限定動作時間的維護，可以維護線路的全長的維護。 限時電流速斷維護的目的和原

13、理限時電流速斷維護的目的和原理目的：反響本線路速斷維護范圍以外的相間缺點IIIII.2.1actrelactIKI動作電流的整定動作電流的整定IIIIIIII,2,1. .maxactrelactrelrelk CIK IK K IIIrelK為限時電流速斷維護的可靠性系數，普通為1.11.2 動作時限的整定動作時限的整定21IIIttt t通常取0.5s，保證維護的選擇性，保證維護以可靠前往動作時限的配合關系動作時限的配合關系電流段和段維護結合任務，可以保證全線路范圍內的相間缺點都可以在段時限內切除，構成該線路的主維護靈敏性校驗靈敏性校驗對于過量維護，靈敏性的定量計算方法：對于過量維護，靈敏

14、性的定量計算方法：靈敏性：按最小方式下，線路末端兩相短路時靈敏性：按最小方式下，線路末端兩相短路時的短路電流進展校驗的短路電流進展校驗. .min. .minsenIIIII,2. .maxk Bk Bactrelrelk CIIKIK K Isen1.31.5KsenK保護范圍末端發生金屬性短路故障參數計算值保護整定值靈敏度不滿足時靈敏度不滿足時靈敏度不滿足要求時，在發生內部缺點時維護能夠不動作靈敏度不滿足要求時，在發生內部缺點時維護能夠不動作靈敏度不滿足時靈敏度不滿足時整定值調整整定值調整IIIIIIIIIIIIIIII.2,1,3,maxactrelactrelrelactrelrelr

15、elk DIK IK K IK K K I需求進一步延伸限時電流速斷維護的維護范圍，按照下一線路的限時電需求進一步延伸限時電流速斷維護的維護范圍，按照下一線路的限時電流速斷維護來整定流速斷維護來整定靈敏性不滿足時靈敏性不滿足時時限調整時限調整當按照下一線路的限時電流速斷維護來整定時，需求進當按照下一線路的限時電流速斷維護來整定時，需求進一步添加延時一步添加延時 ，以同時滿足選擇性的要求，即：，以同時滿足選擇性的要求，即：2112IIIIIttttt 單相原理接線圖單相原理接線圖維護評價維護評價限時電流速斷維護的維護范圍大于本線路全長限時電流速斷維護的維護范圍大于本線路全長與與段維護配合，可在較

16、短時間內切除全線路范段維護配合，可在較短時間內切除全線路范圍內任何點相間缺點圍內任何點相間缺點可作為線路的主維護可作為線路的主維護優點：可維護本線路全長；可作為優點：可維護本線路全長；可作為段的近后備段的近后備缺陷：速動性差有延時缺陷：速動性差有延時2.1.4 定時限過電流維護定時限過電流維護電流電流段維護段維護定義：按照躲開最大負荷電流的一種電流維護，可以維護本線路和相鄰線路的全長，同時又具有確定的動作時限的維護。 定時限過電流維護的目的和原理定時限過電流維護的目的和原理目的：不只能維護本線路的全長，而且也能維護相鄰線路的全長，以起到后備維護的作用動作電流的整定動作電流的整定 IIIIIIm

17、axrerelssactLrereIKKIIKK為可靠性系數，普通為1.151.25 .maxLI為電動機的自啟動系數，跟電動機的數目有關 ，普通取1.5按照躲開最大負荷電流來整定外部缺點切除后電動機自起動時，應可靠前往IIIrelKSSK為最大負荷電流 動作時限的整定動作時限的整定按階梯原那么來整定按階梯原那么來整定動作時限的整定動作時限的整定維護4既要與相鄰線路上的維護3配合，也要和相鄰元件電動機、變壓器的維護配合靈敏性校驗靈敏性校驗近后備近后備minsenIIIkactIKIsen1.31.5K1 1作為近后備時 采用最小運轉方式下本線路末端兩相短路時的電流來校驗靈敏性校驗靈敏性校驗遠后

18、備遠后備minsenIIIkactIKIsen1.2K2作為遠后備時 采用最小運轉方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流來校驗1 維護評價維護評價段維護的動作電流比段、段的小得多，因此靈敏性更高維護范圍是本線路和相鄰下一線路的全長可作為本線路的近后備和相鄰元件的遠后備缺點越接近電源端時，短路電流越大，但是過電流維護的動作時限反而越長段維護處于電網終端附近時，其動作時限并不長，可作為主維護兼后備維護2.1.5 階段式電流維護的總結及階段式電流維護的總結及評價評價階段式電流維護階段式電流維護“四性的討論四性的討論電流段：按躲開本線路末端的最大短路電流來整定；不能維護線路全長電流段：按躲開下一級相鄰元件

19、速斷維護的動作電流來整定；不能作為相鄰元件的后備電流段：按躲開最大負荷電流來整定；動作時限較長階段式電流維護：為保證選擇性和速動性，將電流段、 段和段結合起來任務 階段式電流維護的配合階段式電流維護的配合-定值的配合定值的配合15432M或或I IIIIIIIIIIII IIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIII 階段式電流維護的配合階段式電流維護的配合-動作時限的配合動作時限的配合階段式電流維護的單相原理圖階段式電流維護的單相原理圖優點和缺陷優點和缺陷優點：簡單、可靠，廣泛運用于35kV及以下較低電壓的網絡中缺陷：直接受電網接線和運轉方式變化的影響整定

20、值必需按系統最大運轉方式選擇靈敏性必需用系統最小運轉方式來校驗2.1.7 電流維護的接線方式電流維護的接線方式電流維護接線方式的定義：電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的銜接方式三相星型接線方式三相星型接線方式.actact mTAIIn繼電器上的起動電流：兩相星型接線方式兩相星型接線方式兩相三接線方式兩相三接線方式丈量B相電流，提高靈敏度 兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析1對各種相間短路一樣之處：均能正確反響不同之處：動作的繼電器個數不同對單相接地短路需求區分中性點直接接地系統單相接地立刻跳閘和非直接接地系統單相接地允許繼續短時運轉兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析2中

21、性點直接接地系統的單相接地短路三相星型接線可反響各種單相接地缺點兩相星型接線不能反映B相接地缺點兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析3非直接接地系統串聯線路的異地兩點接地短路采用三相星型接線時，100%有選擇地切除B-C采用兩相星型接線時，有2/3的時機有選擇地切除B-C兩種接線方式的性能分析兩種接線方式的性能分析4非直接接地系統的放射線路兩點接地短路采用三相星型接線時，假設t1=t2，將同時切除兩條線路采用兩相星型接線時，有2/3的時機僅切除一條線路在在Y,d11接線變壓器后兩相短路時接線變壓器后兩相短路時1在在Y,d11接線變壓器后兩相短路時接線變壓器后兩相短路時2過電流維護接在降壓變壓器的高壓側，