4相间短路的方向电流保护(3)
电网的电流保护
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
若 和E S 为Z常S 数，则短路电流将随着 L k 的减小而增大，经计算后可绘
出其变化曲线，如图2.2所示。若Z S 变化，即当系统运行方式变化时，短 路电流都将随着变化。 当系统阻抗最小时，流经被保护元件短路电流最大的运行方式称为最大运 行方式。 图2.2中曲线1表示系统在最大运行方式下短路点沿线路移动 时三相短路电流的变化曲线。 短路时系统阻抗最大，流经被保护元件短路电流最小的运行方式称为最小 运行方式。在最小运行方式下，发生两相短路时通过被保护元件的电流最 小，即最小短路电流为
E S ——系统等效电源的相电势，也可以是母线上的电压；
Z S — 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗，即系统阻抗；
Z 1 ——线路单位长度的正序阻抗，单位为；
1.10
L k ——短路点至保护安装处之间的距离。
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
图2.2 单侧电源辐射形电网电流速断保护工作原理图 1.11
1.2
第2章 电网的电流保护 本章内容
● 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 ● 2.2 电网相间短路的方向性电流保护 ● 2.3 大电流接地系统的零序电流保护 ● 2.4 小电流接地系统的零序电流保护 ● 思考题与习题
1.3
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流保护，即第一 段为无时限电流速断保护，第二段为限时电流速断保护，第三段为定时 限过电流保护。其中第一段、第二段共同构成线路的主保护，第三段作 为后备保护。
1. 工作原理
对于图2.2所示的单侧电源辐射形电网，为切除故障线路，需在每条线路的电源侧装
《继电保护原理》课后答案
电气 F1201——王小辉《继电保护原理》复习资料〔课后习题选〕第一章概述1-1 什么是故障、异常运行方式和事故？电力系统运行中，电气元件发生短路、短线是的状态均视为故障状态；电气元件超出正常允许工作范围，但没有发生故障运行，属于异常运行方式，即不正常工作状态；当电力系统发上故障和不正常运行方式时，假设不及时处理或者处理不当，那末将引起系统事故，事故是指系统整体或者局部的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或者电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。
故障和异常运行方式不可以防止，而事故那末可以防止发生。
1-2 常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？常见鼓掌是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。
此外，还有输电路线断线，旋转机电、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由以上几种故障组合成复杂的故障。
故障后果会是故障设备损坏或者烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或者算短使用寿命；造成系统中局部地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作，影响产品质量，破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生震荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。
1-3 什么是住保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？普通把反响被保护元件严重故障、快速动作于跳闸的保护装置称谓主保护。
在主保护系统失效时起备用作用的保护装置成为后备保护。
当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，称为近后备保护。
远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用。
辅助保护是为了补充主保护和后备保护的缺乏而增设的简单保护。
1-4 继电保护装置的人物及其根本要求是什么？继电保护装置的任务：〔1〕自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除；〔2〕反响电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号。
(完整版)电力系统继电保护辅导资料二
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 与动作值op X 的比值。
即r r opX 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。
Y Y min 0（3）过电流继电器动作电流(I op )：使继电器动作的最小电流。
返回电流(I re )：使继电器由动作状态返回到起始位置时的最大电流。
2.单侧电源网络相间短路时电流量值特征正常运行：负荷电流短路：三相短路、两相短路k k s E I K Z Z ϕϕ=+式中，E ϕ——系统等效电源的相电动势；s Z ——保护安装处至系统等效电源之间的阻抗；k Z ——短路点至保护安装处之间的阻抗；K ϕ——短路类型系数（三相短路取１，两相短路取2）。
电力系统继电保护课后习题答案
电力系统继电保护课后习题答案1 绪论继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备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自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。
继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。
测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。
逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。
执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。
单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差别不大。
所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。
如图1-1所示，线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。
电网相间短路的方向性电流保护
二、方向过电流保护单相原理接线图
方向过电流保护装置构成： 启动元件 功率方向元件 时限元件
四、功率方向继电器的接线方式
1.含义： 继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式。
2.基本要求 ➢ 保证选择性和较高的灵敏性 ➢ 保证继电器正方向故障时动作，反方时制动。
原因分析：
➢ 反方向故障时，对侧电源提供的短路电流引起保护误动。
解决方法：
➢ 加装方向元件----功率方向继电器，构成方向性电流保护， 仅当方向元件和电流测量元件均启动时才启动逻辑元件。 双侧电源系统保护变成针对两个单侧电源的子系统。
发生正方向故障时，保护启动，反方向故障时，保护闭锁。
3、方向性电流保护的工作原理
引入分支系数：
Kfz
I'BC IAB
故障线障线路流过的 前一级保护护所在线路流过的流
I II op1
K II rel
I
I op
2
K fz
当仅有助增时：
I
' BC
I AB
K fz 1
仅有外汲时：I
' BC
I AB
K fz 1
无分支时：
I
' BC
I AB
K fz 1
既有助增，又有外汲时，可能大于1也可能小于1
第二节 电网相间短路的方向性电流保护
一、方向性电流保护的工作原理
1、问题的提出
为提高供电可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源 或多电源网络。但在这样的网络中简单的电流保护不能满足 要求。分析如下：
电力系统 继电保护最全复习题
1.继电保护复习资料2.电力系统对继电保护的要求答：一、选择性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。
主保护能有选择性地快速切除全线故障的保护。
后备保护当故障线路的主保护或断路器拒动时用以切除故障的保护。
近后备保护作为本线路主保护的后备保护。
远后备保护作为下一条相邻线路主保护或开关拒跳后备保护。
二、速动性速动性是指尽可能快地切除故障短路时快速切除故障可以缩小故障范围减轻短路引起的破坏程度减小对用户工作的影响提高电力系统的稳定性。
三、灵敏性灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
保护装置的灵敏性通常用灵敏系数来衡量灵敏系数越大则保护的灵敏度就越高反之就越低。
四、可靠性可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时它不应该拒绝动作而在其他不属于它应该动作的情况下则不应该误动作。
以上四个基本要求之间有的相辅相成有的相互制约需要针对不同的使用条件分别地进行协调。
此四个基本要求是分析研究继电保护的基础也是贯穿全课程的一个基本线索。
根据保护元件在电力系统中的地位和作用来确定具体的保护方式以满足其相应的要求3. 2.功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？答：功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位Φ，并且根据一定关系[cos(Φ+a)是否大于0]判别出短路功率的方向。
为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值（在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。
当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小于最小动作电压时，就出现了电压死区。
在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏.4. 3.简述下列电流保护的基本原理，并评述其优缺点: (l)相间短路的三段式电流保护; (2)零序电流保护; (3)中性点非直接接地系统中的电流电压保护。
4输电线路继电保护
P UICOS
(2) 接线方式
① 零度接线
对A相的功率方向继电器，加入电压UK ( U A)和电
流 IK ( IA)，则当正方向短路时
KA
arg
U A Ik1A
k1
反方向短路时，KA
arg
k
U A Ik2A
180 k2
Krel Kss K re
I lm ax
(4-12)
式中 Krel ——可靠系数，一般采用1.15~1.25；
K—ss 自起动系数，数值大于1； K—re —电流继电器的返回系数，一般采用0.85。
(2) 按选择性的要求整定过电流保护的动作时限
k2
k1
图4-8 单侧电源放射形网络中过电流保护动作时限选择说明
在一般情况下，距离保护装置由以下元件组成，其逻辑
关系
如图4-21 起动
所示。
Z
Z
t
≥1
&
出口
跳闸
Z
t
图4-21 三段式距离保护的组成元件和逻辑框图
4.3 双侧电源网络相间短路保护
在线路两侧都装上阶段式电流保护(因为两侧均有 电源)，则误动的保护都是在自己保护线路的反方向发 生故障时，由对侧电源供给的短路电流所致。
set
情况，此时为负值，如图4-13所示。
set k set
k
k set
set k
set k
k set
k set
set
k
k set
图4-11测量阻抗在圆内 图4-12 测量阻抗在圆外 图4-13 ZK超前于Zset的向量关系
图9-20 距离保护的作用原理 (a) 网络接线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(b) 时限特性
电力系统继电保护第四章 4-3,4-4
U ca = U c − U a ≈ Ec − Ea = Eca U ab = U a − U b ≈ Ea − Eb = Eab U bc = U b − U c ≈ Eb − Ec = Ebc
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， − 120 0 ≤ ϕ g ≤ −30 0
0
• • • • • • • • • • • •
•
•
•
•
•
•
• a
不动作。 不动作 = 0 1KW不动作。
•
2KW： I gb = I b ：
U gb = U ca ≈ E ca
•
•
•
ϕ gb = −(900 + 300 − ϕ k ) = −(1200 − ϕ k )
− 900 ≤ ϕ k − 1200 + α ≤ 900 30 ϕ k = 00 时， 0 ≤ α ≤ 2100
就可使可使继电器处于最灵敏状 态附近。
三相短路时KW KW的电 图4-13 三相短路时KW的电 流、电压向量图
中国电力出版社
（一）三相短路
三相短路时能使继电器动作的内角的取值范围 ϕ g = −(90o − ϕ k ) − (90 0 + α ) ≤ ϕ g ≤ 900 − α
& Ug − 90° − α ≤ arg ≤ 90° − α & I
c b
接入各相继电器的 电压分别为: 电压分别为:
1 • U b = U c = − Ea 2
•
•
中国电力出版社
相
· ·
Uab=1.5Ea
· ·
·
Uab
·
·
Ic φ rc
Ua =Ea
第四章 电网相间短路的方向电流保护
Ur 90 arg 90 Ir
继电器内角α常取45°或30°。 最大灵敏线与电压Ur之间夹角 m 称为最大灵敏角， m =-α，因为这时Ir超前Ur，所以， m 是负角度。这个 角度α在功率方向继电器上是人为可调的，有专门的调节 旋钮。其实质是人们与对短路阻抗角的一种粗略估计值有 关。
U0 2K I
2 0
将Ir =IOP.min 代入上式，则：IOP.min
由此决定了方向继电器的最小动作功率，用Sop· 表示： min
Sop.min U op.min I op.min
U 4KU K I
方向继电器的最小动作电流、电压和功率是衡量方 向继电器灵敏性的参数。执行元件越灵敏（U0越小）， 则KU、KI越大，方向功率继电器的Iop· 、Uop· 和 min min
0.9U A R1 0.9U B R2 U op.r Z1 R1 Z 2 R2
当Z1=Z2，R1=R2，并忽略Uop.r，则动作条件为
UA UB 0
四、功率方向继电器执行元件（极化继电器） 继电器幅值比较回路中要求动作具有方向性，消耗功 率小，动作迅速的直流继电器作执行元件，目前常用极化 继电器或晶体管零指示器。差分式极化继电器属于电磁式 直流继电器。
90 arg
U r e j
90
（按相电压和相电流信号来理解）
一般来说，上面这个相位比较原理的实现是借助于电 压互感器提供的信号 U r 和电流互感器提供的信号 I r 构造 出其他的复合信号后再设计一个相位比较电路才间接实 现的。 例如，我们可以构造下面两个信号来实现相位比较：
U θ=90°时，
A
电力系统继电保护第二节 电网相间短路的方向性电流保护
第二节 双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护
都
洪
基
双侧电源网络相间短路时的功率方向
1. 问题的提出
三段式电流保护是以单侧电源网络为基础进 行分析的，各保护都安装在被保护线路靠近 电源的一侧，或者说线路的始端。仅利用相 间短路后电流幅值增大的特征来区分故障与 正常运行状态的，以动作电流的大小和动作 时限的长短配合来保证有选择的切除故障。
k 2
~
Ik 2
180o k 2
故利用判别短路功率方向或电流、电压
之间的相位关系便可判别发生故障的方向.
4. 要求
继电保护中对方向元件（继电器）的基本要求: 1) 应具有明确的方向性 即正前方发生各种故障时，能可靠动作, 而在反方向故障时，可靠不动作。 2) 故障时继电器的动作有足够的灵敏度。
UA
60o
电流超前电压 I k1A
在这种情况下继电器 的最大灵敏角设计为：
sen k 90 30
0
0
30o
UBC
UC 正方向短路时，能灵敏动作。
I k 2 A 150o
电流滞后电压
UB
习惯上采用 90o k 方向继电器的内角。
， 称为功率
e j 动作方程为: arg U J 90o IJ
8
~
当k1点短路时,按照选择性的要求,应由保护2和保护 EⅡ 供给的短路电流 I k1 也将通 6动作切除故障.但由于 I k1 大于保护装置1 过保护1.若保护1采用电流速断且 的起动电流 I set 1 ,则保护1的电流速断就要误动(母线 上可能挂有其它分支线路)。造成C变电所全部停电。
同样的分析其它短路点时，对有关的保护装置也能 得出相应的结论。
输电线路相间短路的三段式电流保护
输电线路相间短路的三段式电流保护第⼀章输电线路相间短路的三段式电流保护第⼀节瞬时电流速断保护⼀、短路电流的分析计算瞬时电流速断保护（⼜称第I 段电流保护）它是反映电流升⾼，不带时限动作的⼀种电流保护。
1．短路电流计算在单侧电源辐射形电⽹各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。
当系统电源电势⼀定，线路上任⼀点发⽣短路故障时，短路电流的⼤⼩与短路点⾄电源之间的电抗忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流为：lX X E I S S k 1)3(+= lX X E I S S k 1)2(23+= 2、运⾏⽅式与短路电流的关系当系统运⾏⽅式改变或故障类型变化时，即使是同⼀点短路，短路电流的⼤⼩也会发⽣变化。
在继电保护装置的整定计算中，⼀般考虑两种极端的运⾏⽅式，即最⼤运⾏⽅式和最⼩运⾏⽅式。
（1）最⼤运⾏⽅式——流过保护安装处的短路电流最⼤时的运⾏⽅式称为最⼤运⾏⽅式，此时系统的阻抗Xs 为最⼩；（2）最⼩运⾏⽅式——当流过保护安装处的短路电流最⼩的运⾏⽅式称为系统最⼩运⾏⽅式，此时系统阻抗Xs 最⼤。
图3－ 1中曲线1表⽰最⼤运⾏⽅式下三相短路电流随J 的变化曲线。
曲线2表⽰最⼩运⾏⽅式下两相短路电流随J 的变化曲线。
⼆、动作电流的整定计算1、动作电流假定在线路L1和线路L2上分别装设瞬时电流速断保护。
根据选择性的要求，瞬时电流速断保护的动作范围不能超出被保护线路，故保护1瞬时电流速断保护的动作电流可按⼤于本线路末端短路时流过保护安装处的最⼤短路电流来整定，即max .1kB rel I op I I K I =1op I I ——保护装置1瞬时电流速断保护的动作电流，⼜称⼀次动作电流rel I K ——可靠系数，考虑到继电器的整定误差、短路电流计算误差和⾮周期分量的影响等⽽引⼈的⼤于1的系数，⼀般取1．2～1．3；I k1.max ——被保护线路末端B 母线上三相短路时流过保护安装处的最⼤短路电流，⼀般取次暂态短路电流周期分量的有效值.2、保护范围分析在图1中，以动作电流画⼀平⾏于横坐标的直线3，其与曲线1和曲线2分别相交于M 和N 两点，在交点到保护安装处的⼀段线路上发⽣短路故障时，I k >I I op1保护1会动作。
《电力系统继电保护》考试复习题集
2005/2006学年第二学期《继电保护》复习题使用班级：发电（3）041、发电（3）042、发电（3）043第一章绪论一、填空题：1、电力系统发生故障时，继电保护装置应______________，电力系统出现不正常工作状态时，继电保护装置一般应____________。
2、继电保护的灵敏性是指其对于保护范围内发生故障或不正常工作状态的_________。
通常用衡量。
3、继电保护的选择性是指继电保护动作时，只能把从系统中切除，使系统的继续运行。
尽量缩小停电范围。
4、继电保护的可靠性是指保护在应动作时，不应动作时。
5、继电保护装置一般是由测量部分、和三个主要部分组成。
6、继电保护按作用不同可分为、和辅助保护。
二、判断题：（）1、电气设备过负荷时，继电保护装置应将过负荷设备从系统中切除。
（）2、电力系统故障时，继电保护装置只发出信号，不切除故障设备。
（）3、电力系统出现不正常工作状态时，继电保护装置不但发出信号，同时也要把不正常工作的设备切除。
（）4、继电保护装置的误动作和拒动作都是可靠性不高的表现，它们对电力系统造成的危害程度相同。
（）5、继电保护装置的动作时间就是故障被切除的时间。
三、选择题：1、继电保护动作时，要求仅将故障的元件或线路从电力系统中切除，使系统无故障部分继续运行，尽量缩小停电范围。
这是继电保护的（）。
A、可靠性B、选择性C、灵敏性2、电力系统短路时最严重的后果是（）。
A、电弧使故障设备损坏B、使用户的正常工作遭到破坏C、破坏电力系统运行的稳定性3、快速保护的动作时间最快可达到~；而断路器的动作时间最快可达到~。
所以继电保护快速切除故障的时间为（）。
A、~B、~C、~四、问答题：1、何谓主保护、后备保护何谓远后备保护、近后备保护答：主保护：反应整个被保护元件上的故障，并能以最短的延时有选择地切除故障的保护。
后备保护：主保护或者断路器拒绝动作时，用来切除故障的保护。
近后备：主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护实现的后备保护。
电网相间短路的方向电流保护
dI
4I
X
DL4
I5
X
DL5
6I
N
X~
DL6
d2点短路：保护1、2、4、6起动，t2 ＜t4 ＜t6 ，故保护1 和2起动，保护4、6返回。
d2
M
I1
~X
DL1
2I
X
DL2
I3
X
DL3
4I
X
DL4
I5
X
DL5
6I
N
X~
DL6
装设方向元件———功率方向继电器
功率方向继电器：具有判别短路功率正负的能力， 并且在功率为正时动作，并且在功率为负时不动 作。
缺点： 在保护安装地点附近发生三相短路时，有“死区”， 接线复杂。
四、双侧电源网络中电流保护整定的特点
• 瞬时电流速断： 保护的整定值大于反方向故障时流过保护的短路电流，
可以不加方向元件； • 定时限过电流保护：
保护的动作时限大于同一线路上其它保护的动作时限， 可以不加方向元件； • 其它情况均应配置方向元件。
幅值比较原理和相位比较原理之间的关系可以用平行四边 形和菱形定则加以说明。若以比较相位的两个电气量组成一个 平行四边形，则比较幅值的两个电气量就是平行四边形的两条 对角线，两两电气量之间有三种情况。
（2）幅值比较式功率方向继电器的构成框图
电
.
.
UJ
压
A
形
成
.
.
回B
IJ
路
幅值比较回路
.
整流滤波 A
比较 回路 整流滤波
第二节 电网相间短路的方向电流保护
一、方向性电流保护的基本原理
1.问题的提出
d1点短路 d2点短路
继电保护思考题
1.简述对电力系统继电保护的基本要求可靠性，选择性，速动性，灵敏性2.继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么？继电保护装置就是指能反应电力系统中设备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自动装置. 它的作用包括: (1)电力系统正常运行时不动作; (2)电力系统不正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行; (3)电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间,最靠近故障点的断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离.3.说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证保护动作的选择性? 依靠什么环节保证保护动作的灵敏性和速动性?电流速断保护是靠动作电流的整定获得选择性，限时电流速断是靠上下级保护的动作电流和动作时间来配合获得选择性。
电流速断保护的灵敏性是按在最小运行方式下的最小范围Lmin占全长的百分数，限时电流速断保护的灵敏度和速动性是按在最小运行方式下保护末端发生相邻两相短路的最小短路电流，当不满足要求时，按相邻线路的限时电流速断保护的配合来计算4.为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。
当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。
否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。
由于电流速断只保护本线路的一部分，下一级线路故障时它根本不会动作，因而灵敏度不需要逐级配合5.采用两相星形接线时，为何应在所有的线路上将保护装置安装在相同的两相上（一般都装于A、C相上）？当电网中的电流保护采用两相星形接线方式时，应在所有的线路上将保护装置安装在相同的两相上，以保证在不同线路上发生两点及多点接地时，能切除故障。
电力系统继电保护双侧电源相间短路的方向性电流保护90接线
r 为加入继电器的电压和电流的夹角即
k
r
为短路阻抗角；
arg
Ur Ir
sen 为最大灵敏角；
sen k 90
：继电器内角； sen，取30°或45°
A相功率方向继电器分析
E1 k2 Ur 1
Ir
Ur UA, Ir IA
r
arg
Ur Ir
正方向（k1点）短路故障：
rA k 60
反方向（k2点）短路故障：
90o
P UrIrcosk1 0
Ur UN
k1
Ir Ik1
1.工作原理
M
k2
N Ir
P
180o
1
arg
Ur Ir
Ik 22 3 270o
4
Ur UN
k 2
Ik 2
P UrIrcos(180o k2) 0
Ir Ik 2
180o k2
1.工作原理
利用判别短路功率的方向或电流 与电压之间的相位关系，就可以判别 发生故障的方向。
功率方向继电器的动作方程
相位动作区：
(sen 90 ) r (sen 90 ) ，r sen 是最大灵敏角，有 sen k
arg
Ur Ir
动作相位区间：sen 90（以适应在 k 在0°～90°范围内的变化）
动作方程（2种形式）：
sen＋ 90
arg Ur Ir
sen－90
90 arg Ure jsen －90 （相角形式） Ir
随电压和电流之间的相角变化。
Pr Ur Ir cosr随着r的大小变化而变化。
为了在最常见正方向短路情况下使继电器动作最灵敏，即让
输出动作量最大，A相功率方向继电器应接成最大灵敏角se。n
第二章的第二节多侧电源网络相间短路的方向性电流保护
第⼆章的第⼆节多侧电源⽹络相间短路的⽅向性电流保护第⼆节多侧电源⽹络相间短路的⽅向性电流保护⼀、⽅向性电流保护的⼯作原理实际的电⼒系统是由很多电源组成的复杂⽹络，此时，采⽤第⼀节中介绍的三段式电流保护不能满⾜选择性的要求。
图2－13 双侧电源⽹络接线及保护动作⽅向的规定（a ）1d 点短路时的电流分布；（b ）2d 点短路时的电流分布；（c ）各保护动作⽅向的规定；例如在图2—13所⽰的双侧电源⽹络接线中，每条线路的两侧均需装设断路器和保护装置。
因为当线路上发⽣短路故障时，线路两侧分别流过各侧电源提供的短路电流，如果只在线路的⼀侧装设断路器和保护装置，实际上并不能真正切除故障。
假设保护1、2、3、4的电流速断仍按第⼀节中的整定原则，其起动电流依据电源1E 单独存在情况下整定；保护5、6、7、8的电流速断依据电源∏E 单独存在情况下整定。
在图2-13（a ）中1d 点发⽣短路时，按照选择性的要求应该由距故障点最近的保护2和6动作切除故障。
然⽽，由电源∏E 供给的短路电流1d I ''也将通过保护1，如果1d I ''⼤于保护1电流速断的起动电流1.dz I '，则保护1的电流速断就要误动作。
因此，可以得出这样的结论：在双侧或多侧电源的复杂⽹络中，采⽤电流速断不能满⾜选择性的要求。
那么，此类⽹络中能否采⽤定时限过电流保护呢？结论也是否定的。
因为当1d 点短路时，要求25t t >；但是，当2d 点短路时，⼜要求52t t >。
这两个要求是不可能同时得到满⾜的。
对误动作的保护进⾏分析可知，误动作的原因是由对侧电源供给的短路电流引起的；此时误动作保护的实际短路功率⽅向是由线路流向母线的。
因此，为了消除双侧电源或多侧电源中三段式电流保护的⽆选择动作，需要在可能误动作的保护上增设⼀个功率⽅向闭锁元件。
该元件当短路功率⽅向由母线流向线路时动作，开放电流保护；⽽当短路功率⽅向由线路流向母线时不动作，闭锁电流保护。
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整定电流保护Ⅱ段时也有类似的问题，除了与保护P5的Ⅰ段 配合，还必须与保护P2的Ⅰ段配合，可能导致灵敏度下降。
一、电流保护用于双电源线路时的问题
2．无法保证Ⅲ段动作选择性
k2 故障时流过保护P3的短路电流
P1 P2 P3 P4 P5 P6
A
1QF
k2 M
2QF 3QF
k1 N
4QF 5QF
6QF
B
90
0
UK arg 90 I
K
0
动作区
最灵敏线
其中 K U K I
(9 0 )
0
IK
.
称为继电器的内角（由继电器决定）。
K I : I 45 或 60
， K U : U 90 (串联 C 1 ) ，
90
所谓90º 接线方式，是指系统三相对称且cosφ=1时，
K
arg( I
/U
K
) 90
的接线方式。即系统在三相对称且功率因数为１的情况下接入方向 元件的电流超前所加电压90º的接线。
方向元件
U
I K
.
UK
.
a
1
. . a
I
I K1
Ia
. . bc
U
U
2
.
bc .
ca .
U
. . c
C相方向元件动作行为
B相方向元件动作行为
一、功率方向继电器的90º 接线方式
（2）远处BC两相正方向短路
. U . E ，
A
两个故障相功率方向继电器均能正确判断故障方向。
A
. U . E ，
C K
k K
动作区
C
. U . E ，
B
. E
. = I. I . U . . =U . E ， U
K C K AB A
反向三相短路
一、功率方向继电器的90º 接线方式
2．两相短路
以BC相短路为例分析，由于A相无故障电流，所以KWA动作与 否取决于负荷电流（是非故障相电流，采用按相启动）。 （1）近处BC两相正方向短路 近处两相正方向短路时故障相 的功率方向继电器动作与三相 短路时相同。
. U . E ，
A
U = UAB K
工频变化量构成的“工频变化量方向元件”、“工频变化量方向
元件”等新型的方向元件，性能更为优越，用于110kV以上电压 等级的线路纵联保护中。
4.3 方向电流保护的接线方式
一、功率方向继电器的90º 接线方式
基本内容
二、非故障相电流的影响及按相启动接线
一、功率方向继电器的90º 接线方式
功率方向继电器的接线方式是指它与电流互感器极电压互 感器的二次绕组之间的连接方式，应满足以下要求：
0
根据以上特点又可构成直接比较两个电气量的大小动作的方向元件，其 动作方程为
AB
K U U K K IU K K U U K K IU K
左边为动作量，右边为制动量，当动作量大于制动量时，继电器动作。
当满足上式时方向元件动作，否则不动作。
二、传统功率方向继电器
LG－11整流型功率方向继电器是按幅值比较原理来实 现的。整流型方向继电器的基本环节包括：电压形成回路、
t t1III t5III t
III t2
间需进行配合。
t
III 3
l
相同动作方向保护的
l
III t4
t6III
动作时间仍按阶梯原
则进行配合
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。
四、三段式方向电流保护的构成
单相式方向过电流保护原理接线：
信 号
接自母线TV
由起动元件、方向元件、时间元件和信号元件组
成。KW、KA的触点串在一起，构成与的逻辑关 系——只有两者都启动才能启动保护装置。
4.1 方向电流保护的工作原理
一、电流保护用于双电源线路时的问题
二、方向性保护的概念
基本内容
三、方向过电流保护的工作原理
四、三段式方向电流保护的构成
一、电流保护用于双电源线路时的问题
双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新问题。
在双电源现路上，为切除故障元件，应在线路两侧装设断路
器和保护装置。线路发生故障时线路两侧的保护均应动作， 跳开两侧的断路器，这样才能切除故障线路，保证非故障设 备继续运行。
. .
A
. E
C
. . U U
C
k
动作区
. E
B
IK = IC
. .
BC
EA ， A U
. .
K
B
U = UCA K KWB
. .
. E . . I =I
K B
. E
CA
k
K
动作区
. E
近处BC相短路
C
. . U U
C
B
EB
.
KB (90 k )
KWC KC (90 k )
.
. .
W3
I1
UV C1 7 UK 8
. .
W1
R2 KII
.
K
K U U K U2
.
W1
. I
W3
K
.
W4
R
3
R4 C3
Rφ 1 30
0
Rφ 2
C
2
.
KP
45
0
C4 U2
U1 I - I ≥ I0 Ⅰ Ⅱ I
Ⅱ
L G -1 1 功 率 方 向 继 电 器 原 理 图
二、传统功率方向继电器
1．动作特性方程
叫电压潜动，仅有 I K 时动，叫电流潜动。 潜动对保护的影响——对正方向接地短路时，有利于保护正确
动作；当反方向接地短路时，可能导致KW误动，使得保护误动；
另外，增大KW的动作功率，可降低灵敏性；消除潜动方法—— 调R1（电流潜动时），调R2（电压潜动时）。
三、微机保护方向元件
微机保护中有两大类方向元件：一类为以比相算法实现的工 频量比相，动作方程与传统的功率方向继电器类似；另一类是以
电力系统继电保护
电力工程系 杨会贤
西安电力高等专科学校 Xi’an Electric Power College
电力系统继电保护
电网相间短路的方向电流保护
4电网相间短路的方向电流保护
4.1 方向电流保护的工作原理
1 2 3 4
4.2 功率方向元件
4.3 方向电流保护接线方式
4.4 方向电流保护的整定原则
一、功率方向继电器的工作原理
2、比较幅值原理的方向元件
若令
K U U K K IU K A ，
K U U K K I U K B，
.
KU 、
.
KI
分别为电压变换器及电抗变换器的变换系数。设
| A | A ，
| B | 。 B
因此，Ａ和Ｂ之间的大小关系与加入方向元件的电流 之间的角度 K 有关。
，功率方向继电器不动作——死区。
LG－11是利用一个串联谐振回路（即记忆回路）来在记忆时间内消 除死区。
二、传统功率方向继电器
3．潜动
从理论上讲，当
UK 0
或
IK 0
时，继电器不动。
但由于比较回路中各元件参数的不完全对称，可能使得在仅有
UK
或 Iห้องสมุดไป่ตู้K 时，继电器动作,即潜动。仅有 U K 时动，叫电压潜动，
二、方向性保护的概念
1．原因分析 造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障” 。
k
A
P3
1 QF
k
2QF 3QF
N
4QF 5 QF
P
6QF
Q
B
M
反向故障
正向故障
母线指向线路
二、方向性保护的概念
2．解决办法 利用方向元件与电流元件结合就构成了方向电流保护。
P1 P2 P3 P4 P5 P6
P
Q
k1 故障时流过保护P3 的短路电流 Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，图中保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、
t3，当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3
动作，即要求t3<t2；而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3>t2，显然无
法同时满足两种情况下后备保护的选择性。
UⅡ
、电压 I K
UK
.
. KU
. U
UⅡ KUUK
.
U Ⅰ
.
Ⅰ
.
UⅡ
.
U Ⅰ
.
U K
φ
. K I
φ (a)
KUUK
.
I K
. K I
(b)
φ (c)
I K
KI I
.
K
当
90
0
K 90
0
时，一定满足Ａ
Ｂ；当 K 90 0 或 90 0 K
时，
一定有Ａ＜Ｂ。
一、功率方向继电器的工作原理
A
1QF
2QF 3 QF
4 QF 5QF
6QF
B
M
N
P
Q
正方向故障时方向电流保护才可能动作，按正方向分组，图中的保护可以分为 两组：P1、P3、P5为一组，整定动作电流时考虑A侧电源提供的短路电流；P2、
P4、P6为另一组，整定时考虑B侧电源提供的短路电流。
三、方向过电流保护的工作原理