继电保护第2章电网相间短路的电流保护.doc

第二章 电网相间短路的电流保护 第一节 电流，电压继电器及辅助继电器 一．电磁型电流，电压继电器 构成继电保护的继电器，动作与返回干脆、迅速，不会停留在某一中间位置。这种特性称为继电器的继电特性。 （一）电磁型继电器的工作原理 电磁型继电器的分类 主要有螺管线圈、吸引衔铁、转动舌片式三种类型，如图2-1所示。其中转动舌片式通常用作测量元件。 电磁型继电器的工作原理 电磁型继电器线圈N中通入电流Im（Im又称为测量电流）时，产生电磁力矩Me，克服反作用弹簧力矩Mth，使可动衔铁向电磁铁运动，带动可动接点向静止接点闭合，继电器动作。由于MKc＝KΦ2，而，因此，可制成交流或直流继电器。 （二）电磁型电流继电器 以吸引衔铁式为例分析说明继电器的继电特性及动作电流、返回电流、返回系数的定义。 作用在继电器上的三种力矩 电磁力矩： （Im、N为参变量），Me与磁路气隙δ函数关系Me=f(δ) 为指数关系，当加入继电器的电流Im改变时，曲线上下平移。如图2-2曲线①所示； 弹簧力矩：Mth=Mth.1+K1(δ1-δ)，其中Mth.1、δ1为原始状态弹簧力矩和继电器磁路气隙，δ为终止态的磁路气隙，弹簧力矩与磁路气隙Mth=f(δ)成线性反比关系，如图2-2曲线②所示 摩擦力矩：Mf为常数，如图2-2曲线③所示。 动作电流 当Im≥Iop时，继电器刚好动作，常开触点闭合时，作用在继电器上的三个力矩满足：MKc≥Mth+Mm 即 （动作方程） 或 Im为继电器刚好动作时加入继电器的最小电流，称为继电器的动作电流，用Iop表示。 如图2-3所示，当气隙为δ1继电器处于动作边界时， ；保持Im=Iop 不变，继电器动作时，气隙由δ1→δ减小，电磁力矩随δ以指数关系增加较快、反作用力矩随δ线性增加，增加的速度较慢，使，而且随着δ的进一步减小，电磁力矩与反作用弹簧力矩的差距越来越大，在电磁力矩的作用下，继电器迅速动作到底，满足继电特性。到达终止位置δ时，存在剩余力矩Msh，可以保持触点压力。 返回电流 当Im≤Ir时，继电器刚好返回，常开触点打开时，作用在继电器上的三个力矩满足：Me≤Mth－Mf 即 （动作方程） 或 Im为继电器刚好返回时加入继电器的最大电流，称为继电器的返回电流，用Ir表示。如图2-3所示，当气隙为δ继电器处于返回边界时，，保持Im=Ir不变，继电器返回时，气隙δ增大，反作用弹簧力矩、电磁力矩由δ→δ1变化，使 ，随着δ的增大，反作用弹簧力矩与电磁力矩的差距越来越大，在弹簧力矩的作用下，继电器迅速返回，同样满足继电特性。 返回系数 返回系数定义为返回电流与动作电流之比， 以表示。 对于过量保护Kr1，一般电磁型过量保护应为0.85～0.9，静止型保护（如集成型、微机型保护）应为0.9～0.95。对于欠量保护Kr1。 继电器的调整 通过调整继电器线圈匝数和弹簧力矩来调整继电器的动作值；通过调整继电器磁路（气隙）和调整摩擦力矩来调整返回系数。 电磁型电压继电器的工作原理与电磁型电流继电器的工作原理相同，只是比电流继电器绕组匝数较多，绕组导线较细。 电磁型辅助继电器有中间继电器、信号继电器等，其工作原理与电磁型电流继电器的工作原理相同。 第二节 无时限电流速断保护 无时限电流速断保护的原理接线如图2-5所示，由测量部分电流继电器KA、逻辑部分为中间继电器KM,执行部分跳闸回路、信号继电器KS组成。电流互感器TA装在母线的出口。电流继电器KA测量系统电流并与整定值比较，确定电流继电器动作与否。当保护范围内发生短路时，KA动作，中间继电器KM励磁（KM可增大触点容量，有0.06～0.08s延时，防止管型避雷器放电造成保护误动作）经信号继电器KS线圈，接通跳闸线圈YT，断开断路器。KS动作后，发出信号表示保护已经动作。跳闸回路中QF的辅助触点能改善KM接点的工作条件。 最大运行方式下，当线路上任一点K发生三相短路时，最大短路电流为 最小运行方式下，当线路上任一点K发生两相短路时，最小短路电流为 其短路电流曲线如图2-5所示，为使保护1既能保护线路AB全长，又具有选择性，其动作值应选取B母线短路时的最大短路电流，即。但是，短路电流的计算值是没有考虑暂态过程影响的稳态值，存在误差；线路参数不是实测参数，因而短路电流的计算值也存在误差；此外，一次短路电流通过电流互感器变换到二次加入继电器时，互感器还存在10％的误差。为了保证选择性，防止由于上述因素影响，导致下一线路出口发生短路时实际的短路电流超过保护1的动作值，引起保护越级误动作，因此保护的动作值必须满足：。考虑上述因素，根据运行经验，引入取值1.2～1.3的可靠系数，则无时限电流速断保护的动作值按躲开下一线路出口，最大运行方式下，发生三相短路时的短路电流整定。即 当线路长度小于20