电力系统继电保护是保障电网安全稳定运行的关键技术之一,主要任务是在发生故障时迅速、准确地切除故障设备或线路,防止故障扩大。本讲主要介绍了第三章的内容——电流保护,特别是针对单侧电源网络相间短路以及接地短路的保护策略。
我们关注单侧电源网络相间短路的电流保护。当电网中发生相间短路时,电流值会显著增大,其特征取决于多个因素。短路点距离电源越近,短路电流越大。短路电流的大小还与故障类型有关,例如三相短路时电流最大,两相短路次之。此外,系统阻抗的变化也会影响短路电流,系统阻抗越小,短路电流越大。因此,在设计保护方案时,需要考虑系统最小和最大运行方式,以确保在各种工况下都能有效动作。
电流速断保护是基于瞬时电流值来判断故障并快速跳闸的一种保护方式。它要求保护装置的整定电流(Iset)大于可能发生的最大短路电流。为了保证保护的可靠性,需要确保在最不利的情况下(即保护范围内的最大短路电流)也能可靠动作。同时,为了防止误动,整定电流还应小于保护范围外的最小短路电流。通常,电流速断保护要求其动作电流大于短路电流的15%至20%。
限时电流速断保护是在电流速断保护的基础上增加时间元件,以确保在全线路范围内都能动作,并且尽可能减少动作时间。设计时需要兼顾灵敏性和动作时限,以在满足保护范围的同时,尽可能缩短故障切除时间,降低设备损坏和电压波动。
对于中性点直接接地电网中的接地短路,零序电流和方向保护是常用手段。零序电流保护利用故障时出现的零序电流来判断接地故障,而方向保护则通过检测电流方向,确保仅在故障发生在保护区域内时动作。
电力系统继电保护的电流保护策略复杂而精细,需综合考虑电网结构、短路电流特性、系统运行状态以及保护设备性能。通过合理设定保护定值和选择适当的保护类型,可以实现高效、可靠的电网保护。