电网电流保护
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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
电力系统继电保护-(第2版)第二章-电流保护PPT课件全文编辑修改
➢最小运行方式：是指系统投入运行的电源容量最小，系统的
等值阻抗最大，以致发生故障时，通过保护装置的短路电流为 最小的运行方式。
➢最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时通过保护装置
的电流为最大，称为最大短路电流。
Ik.m axZ E Z s.m iE nZ k 1Z s.m in E Z 1 L k 1短路类型系数
流来整定。
动作电流：
I ＝K II
II
set.2 rel
Iset.1
K r I e I l 1 .1 ~ 1 .2 ( 非 周 期 分 量 已 衰 减 ）
为保证选择性，动作时限要高于下一线路电流速断保护的动 作时限一个时限级差△t （Δt一般取0.5s）
动作时间： t2II t1 tt
(1) 前一级保护动作的负偏差(即保护可能提前动作) ； (2) 后一级保护动作的正偏差(即保护可能延后动作) ； (3) 保护装置的惯性误差(即断路器跳闸时间：从接通跳闸回 路到触头间电弧熄灭的时间) ； (4) 再加一个时间裕度。
Lmin
1( Z1
3 E
2
II set
Zs.max)
（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性）
三、保护实现原理图
电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。 缺点是不能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式和 线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保护线路很 短时，甚至没有保护范围。
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
电流互感器和电流继电器是实现电流保护的基本元件。
等值阻抗最大，以致发生故障时，通过保护装置的短路电流为 最小的运行方式。
➢最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时通过保护装置
的电流为最大，称为最大短路电流。
Ik.m axZ E Z s.m iE nZ k 1Z s.m in E Z 1 L k 1短路类型系数
流来整定。
动作电流：
I ＝K II
II
set.2 rel
Iset.1
K r I e I l 1 .1 ~ 1 .2 ( 非 周 期 分 量 已 衰 减 ）
为保证选择性，动作时限要高于下一线路电流速断保护的动 作时限一个时限级差△t （Δt一般取0.5s）
动作时间： t2II t1 tt
(1) 前一级保护动作的负偏差(即保护可能提前动作) ； (2) 后一级保护动作的正偏差(即保护可能延后动作) ； (3) 保护装置的惯性误差(即断路器跳闸时间：从接通跳闸回 路到触头间电弧熄灭的时间) ； (4) 再加一个时间裕度。
Lmin
1( Z1
3 E
2
II set
Zs.max)
（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性）
三、保护实现原理图
电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。 缺点是不能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式和 线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保护线路很 短时，甚至没有保护范围。
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
电流互感器和电流继电器是实现电流保护的基本元件。
继电保护——电网的电流保护和方向性电流保护
继电保护——电⽹的电流保护和⽅向性电流保护⼀．电流继电器1．定义：电流继电器是实现电流保护最基本的元件，也是反应于⼀个电⽓量（单激励量）⽽动作的简单继电器的典型。
它的⼯作原理是⾮常简单的，就是电磁感应原理，因此不准备多讲，下⾯讲四个基本概念。
2 .四个基本概念：（1）起动电流—能使电流继电器动作的最⼩电流值，称为继电器的起动电流。
这⾥要特别关注最⼩两个字，因为电流继电器是反应电流增加⽽动作的，是增量动作的继电器。
如果是低电压继电器，是⽋量动作的继电器，应该是能使电压继电器动作的最⼤电压值，称为起动电压。
（2）返回电流—能使继电器返回原位的最⼤电流称为继电器的返回电流。
这⾥特要别关注最⼤两个字，理由同前。
如果是低电压继电器的返回电压，应该是继电器返回原位的最⼩电压值，称为返回电压。
（3）继电特性—⽆论起动和返回，继电器的动作都是明确⼲脆的，它不可能停留在某⼀个中间位置，这种特性我们称之为'继电特性'。
（4）返回系数—返回电流与起动电流的⽐值称为继电器的返回系数，可表⽰为 Kh=jdzjhII..。
增量动作的继电器其返回系数⼩于 1，⽋量动作的继电器其返回系数⼤于 1。
以上这四个基本概念不仅是适合于电流继电器和电压继电器，对所有的继电器或保护装置都是适⽤的，但⾸先要搞清楚是增量动作的还是⽋量动作的。
如果是增量动作的，就按照电流继电器的原则去套，如果是⽋量动作的，就按照低电压继电器的原则去套。
⼆．电流速断保护 A B C1．定义：反应于电流增⼤⽽瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。
顾名思义 d1 d2电流速断保护应该侧重于速动性。
2．动作特性分析： İd以图 2-1 来分析电流速断保护的动作特性。
II Ⅰ假定在每条线路上均装有电流速断保护， I'dz.2则当线路 A—B 上发⽣故障时，希望保护 2能瞬时动作，⽽当 B—C 上发⽣故障时，希望保护 1 能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本线路全长的 100%。
电网相间短路的电流保护
1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护，又称电流Ⅱ段保护
设置目的：弥补电流Ⅰ段保护不足，保护本线全长
整定原则：为了可靠保护本线全长，保护区必然伸 入下线，必须解决与下线保护“抢动”问题。
P1
M
P2
N
1QF
2QF
Ik
P1 Ⅱ段 保护区
k
P2 Ⅰ段
保护区
47 2021/7/11
与下线电流Ⅰ段保护配合具体为时限配合及保护区配合
弹簧力矩
Me Ms－Mf
摩擦力矩
电磁力矩
Ire：返回电流，能使电流继电器返回的最大电流。
5 2021/7/11
动作 返回
返回系数
K re
I re I act
一般为0.85～0.9
6 2021/7/11
继电器的继电特性
7 2021/7/11
（2）电流继电器特性
当输入电流IK>Iact时，继电器动作，动合触点闭合； 若IK<Ire，继电器返回，触点又断开。
第1单元 电网的电流保护 相间短路的三段式电流保护
1 2021/7/11
1.1 电磁型继电器
电磁型继电器按其结构型式可分：螺管线圈式、吸引衔铁式、转动舌片式
电磁型继电器原理结构图
电 磁 力 矩 MeK12K2IK 22
2 2021/7/11
1.1.2电磁型电流继电器
触点
触点 衔铁
DL-12-6型电磁型电流继电器
4KA
I>
I>
I>
I>
IA
IB
IC
3I0
35 2021/7/11
（b）三相完全星形接线
QF
三段式电流保护的时限
三段式电流保护的时限一、三段式电流保护的概述在电力系统继电保护中，三段式电流保护是一种常见的保护配置，主要用于切除故障线路，保障电力系统的稳定运行。
三段式电流保护包括瞬时电流速断保护（第Ⅰ段）、限时电流速断保护（第Ⅱ段）和定时限过电流保护（第Ⅲ段）。
这三段保护相互配合，共同构成了完整的主保护、后备保护和辅助保护。
二、三段式电流保护的时限设置1.瞬时电流速断保护（第Ⅰ段）：这是一种无时限或具有很小时限的电流保护。
当线路出现严重故障时，它能够瞬时切断电流，以防止事故扩大。
由于其无时限或时限很短，因此只能作为主保护，不能作为后备保护。
2.限时电流速断保护（第Ⅱ段）：这是一种具有较短时限的电流保护。
与第Ⅰ段保护相比，它的动作时限稍长，可以切除部分线路故障。
作为主保护和后备保护的结合，第Ⅱ段保护能够在第Ⅰ段保护动作后，迅速切除剩余线路的故障。
3.定时限过电流保护（第Ⅲ段）：这是一种具有较长时限的电流保护。
它的动作时限是固定的，通常作为后备保护，在主保护和后备保护拒动时，切除故障线路。
此外，对于某些特定的线路或设备，定时限过电流保护也可以作为主保护或后备保护使用。
三、三段式电流保护的时限配合问题在三段式电流保护的配置中，时限配合是一个关键问题。
为了确保各段保护之间的正确配合，需要遵循以下原则：1.第Ⅰ段与第Ⅱ段保护的配合：第Ⅱ段保护的动作时限应比第Ⅰ段保护的动作时限长一个时间级差Δt，以避免两段保护同时动作。
2.第Ⅱ段与第Ⅲ段保护的配合：第Ⅲ段保护的动作时限应比第Ⅱ段保护的动作时限长一个时间级差Δt，以避免两段保护同时动作。
3.上下级保护的配合：在多级电网中，下一级电网的定时限过电流保护的动作时限应比上一级电网的定时限过电流保护的动作时限短一个时间级差Δt。
通过合理的时限配合，可以避免因误动或拒动导致的事故扩大，确保各段保护能够在合适的时间切除故障线路。
四、结论三段式电流保护作为电力系统的重要保障措施，在电力系统的稳定运行中发挥着至关重要的作用。
电流保护-相间短路电流保护
最小方式两相短路保护范围 速断保护I段保护整定值
I
I set
3 Eϕ = 2 Zs max + Z1 Lmin
I
I set
=K
I rel
Eϕ Zs min + Z A− B
Z1为每公里线路阻抗，即ZA-B=Z1*L 两公式相等，可得：保护范围校验：
⎡ ⎤ 3 K rel Zs max − Zs min ⎥ 1 ⎢ 3 Lmin 2 100% = − ⎢ ⎥ × 100% ≥ (15" 20)% L K rel ⎢ 2 Z1 L ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦
4。三段式电流保护的应用及特点 •保护应用： ¾在末端设备上用0秒动作的过电流保护作主保护。 ¾一般线路采用电流速断I段作主保护，用过电流保护III段 作后备保护。 ¾近电源端因III段时间延时较大，采用I、II、III段的三段 式保护。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
六、反时限过电流保护
1。反时限过电流保护特点
Krel 可靠系数1.15 ～1.25；返回系数0.85；自起动系数2 ～7。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
3。定时限过电流保护（电流保护III段） 2）按选择性要求整定 在多段线路的各个段上均装有过电流保护，各按躲过最大 负荷电流整定。当某段线路发生故障时，电源与短路点之 间的各个过电流保护均会起动。 按选择性要求，应只有故 障线路的过电流保护动作切 除故障，采用不同动作时限 的方法，保证选择性，在故 障线路的过电流保护动作切 除故障后，其它已启动的过 电流保护立即返回。
区别：动作电流值不同；动作时间不同。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
电力系统短路电流与系统运行方式及故障类型的关系：
I
I set
3 Eϕ = 2 Zs max + Z1 Lmin
I
I set
=K
I rel
Eϕ Zs min + Z A− B
Z1为每公里线路阻抗，即ZA-B=Z1*L 两公式相等，可得：保护范围校验：
⎡ ⎤ 3 K rel Zs max − Zs min ⎥ 1 ⎢ 3 Lmin 2 100% = − ⎢ ⎥ × 100% ≥ (15" 20)% L K rel ⎢ 2 Z1 L ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦
4。三段式电流保护的应用及特点 •保护应用： ¾在末端设备上用0秒动作的过电流保护作主保护。 ¾一般线路采用电流速断I段作主保护，用过电流保护III段 作后备保护。 ¾近电源端因III段时间延时较大，采用I、II、III段的三段 式保护。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
六、反时限过电流保护
1。反时限过电流保护特点
Krel 可靠系数1.15 ～1.25；返回系数0.85；自起动系数2 ～7。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
3。定时限过电流保护（电流保护III段） 2）按选择性要求整定 在多段线路的各个段上均装有过电流保护，各按躲过最大 负荷电流整定。当某段线路发生故障时，电源与短路点之 间的各个过电流保护均会起动。 按选择性要求，应只有故 障线路的过电流保护动作切 除故障，采用不同动作时限 的方法，保证选择性，在故 障线路的过电流保护动作切 除故障后，其它已启动的过 电流保护立即返回。
区别：动作电流值不同；动作时间不同。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
电力系统短路电流与系统运行方式及故障类型的关系：
电网的电流保护基础知识讲解
Iop
整定值 调整
小延时 ≥2~3ms
输出
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
Mm7
4
M th
ห้องสมุดไป่ตู้
M dc
K2
Ir2
2
Mth Mth1 Kt (1 )
Mm const
Ir
1
2
M dc
6 5
3 8
Mm7
4
M th
继电器动作
动作电流：能使继电器动作的最小电流值，表示为 Iop
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
电网的电流保护基础知识讲 解
2.1.1 继电器(Protection Relay)
1.继电器的分类和要求 按作用分
测量继电器：能直接反应电气量的变化 辅助继电器：用来改进和完善保护的功能
按结构型式分
电磁型 感应型 整流型 电子型 数字型
2.过电流继电器
输入 I
电流变换 Ir 比较
Mm 4
7
M th
继电器返回
返回电流：能使继电器返回的最大电流值，表示为 Ire
3.继电特性
继电器状态
初始 （返回）
动作
返回系数
K re
Ire Iop
Ire Iop
Ir
恒小于1
继电特性的两个要点：
• 永远处于动作或返回状态，无中间状态。 • Iop 不等于Ire ，使接点无抖动。
整定值 调整
小延时 ≥2~3ms
输出
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
Mm7
4
M th
ห้องสมุดไป่ตู้
M dc
K2
Ir2
2
Mth Mth1 Kt (1 )
Mm const
Ir
1
2
M dc
6 5
3 8
Mm7
4
M th
继电器动作
动作电流：能使继电器动作的最小电流值，表示为 Iop
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
电网的电流保护基础知识讲 解
2.1.1 继电器(Protection Relay)
1.继电器的分类和要求 按作用分
测量继电器：能直接反应电气量的变化 辅助继电器：用来改进和完善保护的功能
按结构型式分
电磁型 感应型 整流型 电子型 数字型
2.过电流继电器
输入 I
电流变换 Ir 比较
Mm 4
7
M th
继电器返回
返回电流：能使继电器返回的最大电流值，表示为 Ire
3.继电特性
继电器状态
初始 （返回）
动作
返回系数
K re
Ire Iop
Ire Iop
Ir
恒小于1
继电特性的两个要点：
• 永远处于动作或返回状态，无中间状态。 • Iop 不等于Ire ，使接点无抖动。
电力系统继电保护-2 电网的电流保护
1、电力系统运行方式（ Z s）的变化； 2、电力系统正常运行状 态（E）的变化； 3、不同短路类型（ K）的变化； 4、随短路点距等值电源 的距离变化，短路电流 连续变化，越远电流越 小， 并且在本线路末端和下 级线路出口短路，电流 没有差别。
（图解：电力系统艰苦的工作环境）
2.1.3 电流速断保护
最大运行方式- 在相同的地点发生相同 类型的短路时流过保护 安装处电流最大， 对继电保护而言称为系 统最大运行方式，对应 的系统等值阻抗最小， Z s Z s min。 最小运行方式- 在相同的地点发生相同 类型的短路时流过保护 安装处电流最小， 对继电保护而言称为系 统最小运行方式，对应 的系统等值阻抗最大， Z s Z s max。
根据继电器的安装位置和工作任务给定动作值， 为使继电器有普遍的使用价值，动作值可以调整。
图2-1： 过电流继电器框图
2.1.1 继电器
（电流继电器图）
（电压继电器DY-28C图）
（时间继电器DS-31图）
（LDB-I型电流保护综合继电器图）
2.1.1 继电器
• 3 继电器的继电特性
• 继电特性——无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不 可能停留在某一个中间位置。
2.1.4 限时电流速断保护
• （图2-9： 限时电流速断动作时限的配合关系）
由上图可见，在保护 1 电流速断范围以内的故障，将以 t1I 的时间被切除，此时保
II 护 2 的限时电流速断虽然可能起动，但由于 t 2 较 t1I 大一个 t ，保护 1 电流速断
动作切出故障后，保护 2 返回，因而从时间上保证了选择性。
• • • •
2.1.1 继电器
• 2 过电流继电器原理框图
第二章 输电线电流保护
E1 E1
4 3 5 2
' I d1
d1
' I d' 1
6
1
7
8
E2
4
3
5
2
6
1
d2
7
8
E2
' ' I d 2 I d' 2
d1短路
' ' I dz.1 I d' 1 , 1电流速断保护误动
～
t1 t6 , 1 过电流保护误动
' ' I dz.6 I d 2 , 6 电流速断保护误动
当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路的后备 时，三相星形接线可使灵敏系数增大一倍；两相星形接线的灵 敏系数只能由A,C相决定，较三相星形接线灵敏系数降低一半。
措施：在中线上接入一个继电器，以提高灵敏系数。
2. 评价及应用
三相星形接线：广泛应用于发电机、变压器等大型贵重设备 的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。
起动电流：按照躲开最大负荷电流整定，定值较低。
B 2 5 A 1 3 4 M C d M
I h.1 K k K zq I f . max I dz.1 Kh Kh
K k－可靠系数，1.15 ～1.25 K h －返回系数，0.85
K z q－自起动系数，大于1
动作时限: 阶梯型时限特性
tn tn1 t
3. 90º 接线功率方向继电器的动作情况
（1） 30 60 , 方向继电器在一切故障情况下都动作。 实际继电器：＝ ， ，满足要求。 30 45
若已知 d，应采用＝ － d，保证三相短路时的最大灵敏度。 90 （2）
4 3 5 2
' I d1
d1
' I d' 1
6
1
7
8
E2
4
3
5
2
6
1
d2
7
8
E2
' ' I d 2 I d' 2
d1短路
' ' I dz.1 I d' 1 , 1电流速断保护误动
～
t1 t6 , 1 过电流保护误动
' ' I dz.6 I d 2 , 6 电流速断保护误动
当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路的后备 时，三相星形接线可使灵敏系数增大一倍；两相星形接线的灵 敏系数只能由A,C相决定，较三相星形接线灵敏系数降低一半。
措施：在中线上接入一个继电器，以提高灵敏系数。
2. 评价及应用
三相星形接线：广泛应用于发电机、变压器等大型贵重设备 的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。
起动电流：按照躲开最大负荷电流整定，定值较低。
B 2 5 A 1 3 4 M C d M
I h.1 K k K zq I f . max I dz.1 Kh Kh
K k－可靠系数，1.15 ～1.25 K h －返回系数，0.85
K z q－自起动系数，大于1
动作时限: 阶梯型时限特性
tn tn1 t
3. 90º 接线功率方向继电器的动作情况
（1） 30 60 , 方向继电器在一切故障情况下都动作。 实际继电器：＝ ， ，满足要求。 30 45
若已知 d，应采用＝ － d，保证三相短路时的最大灵敏度。 90 （2）
单侧电源电网的电流保护
ZAB 40
（2）保护1限时电流速断保护（先与保护2的Ⅰ段配合）：
动作电流：
115
IKC max
0.604KA 3(10 40 60)
I act.2
K I rel KC.max
1.25 0.604
0.755KA
I act.1
K I rel act.2
1.1 0.755
0.831KA
端点距B母线的电气距离为Z,则：
115 3(10 40 Z(120 Z))
120 Z 120
0.515KA
120
解得： Z=46.4Ω
保护2的Ⅰ段保护区末端短路时，流过保护1的最大短
路电流为：
IK max
3(10
115 40 46.473.6)
0.846KA
120
39
则：
I act.1
0.519KA
I act.2
K I rel act.3
1.1 0.519
0.571KA
I act.1
K I rel act.2
1.1 0.571
0.628KA
K sen.1
0.958 0.628
1.531.3，满足要求。
则：t1 t2＋t t3 2t 20.5 1S
36
(3)保护1的定时限过电流保护：
5
（5）继电器的继电特性： 继电器的两个特点（以KA为例）： ➢ 只能处于动作状态或返回状态，无中间状态。
➢ Iact不等于Ire ，使触点无抖动。
以上特点称为继 电器的继电特性，如 右图所示。
6
二、电互感器（TA）
1、作用 ➢ 一次侧大电流 二次侧小电流（额定值为5A或
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
短路功率方向判别元件的接线方式 对功率方向元件接线方式的要求 (1)正方向任何类型的短路故障都能动作，当反方向故障时则不动作 正方向任何类型的短路故障都能动作， 正方向任何类型的短路故障都能动作 (2) 故障后加入继电器的电压和电流应尽可能大一些，使电压和电流的 故障后加入继电器的电压和电流应尽可能大一些， 相位差接近于最大灵敏度角， 相位差接近于最大灵敏度角，以便消除和减小方向元件的死区 采用90° 采用 °接线方式 注意： 按相连接 按相起动） 按相连接（ 注意： (1)按相连接（按相起动） (2) 功率方向元件电流线圈和电压线圈的极性 90°接线方式，线路上发生各种故障时可能动作的内角的范围 °接线方式， １.正方向发生三相短路 正方向发生三相短路 为使方向继电器在任何
& ｊ Uｅ Uｅα −90° p arg r p 90° & I
r
r
+1
α
(2)正方向故障时有足够的灵敏度 正方向故障时有足够的灵敏度 ϕr = ϕsen = −α 最大灵敏度角 3.功率方向元件的构成 功率方向元件的构成 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位， 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位，并在满足 一定关系时动作 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器GG－11型） 集成电路型 数字型 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器 － 型 实现方法： 实现方法：相位比较 幅值比较
I& r
φ&I
﹡
& φU
& IU ﹡
& Ur
第二章 电网的电流保护
作业 第二章
2.双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征?方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 向性电流保护的主要特点是什么?相间短路的方向性电流保护 向性电流保护的主要特点是什么 相间短路的方向性电流保护 适用的电网。 适用的电网。 什么是功率方向元件的90º接线方式 相间短路功率方向元件采 什么是功率方向元件的 接线方式?相间短路功率方向元件采 接线方式 接线方式的优缺点。 用90º接线方式的优缺点。 接线方式的优缺点
& ｊ Uｅ Uｅα −90° p arg r p 90° & I
r
r
+1
α
(2)正方向故障时有足够的灵敏度 正方向故障时有足够的灵敏度 ϕr = ϕsen = −α 最大灵敏度角 3.功率方向元件的构成 功率方向元件的构成 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位， 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位，并在满足 一定关系时动作 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器GG－11型） 集成电路型 数字型 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器 － 型 实现方法： 实现方法：相位比较 幅值比较
I& r
φ&I
﹡
& φU
& IU ﹡
& Ur
第二章 电网的电流保护
作业 第二章
2.双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征?方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 向性电流保护的主要特点是什么?相间短路的方向性电流保护 向性电流保护的主要特点是什么 相间短路的方向性电流保护 适用的电网。 适用的电网。 什么是功率方向元件的90º接线方式 相间短路功率方向元件采 什么是功率方向元件的 接线方式?相间短路功率方向元件采 接线方式 接线方式的优缺点。 用90º接线方式的优缺点。 接线方式的优缺点
继电保护 第2章 电网的电流保护
第二章 电网的电流保护
五、方向性电流保护的应用特点 １.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流， 保护可以不用方向元件
第二章 电网的电流保护
2. 外汲电流的影响(略) ３.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时，本保护可不用方向元件
3 2
）
Ik K
E
Zs
Z k
工频 周期 分量
短路点至保护安装处之间的阻抗
第二章 电网的电流保护
三、电流速断保护
1.工作原理
电流速断保护 （１）动作电流的整定
I
set
Ik. L.min
3 2
E Zs.max z1Lmin
原则:保护装置的动作电流要躲过本线路末端的最大短路电流。
第二章 电网的电流保护
五、定时限过电流保护
作为下级线路主保护的远后备保护、本线路主保护的近后备保护、过负荷保护
1.工作原理 2.定时限过电流保护的整定 （１）动作电流的整定
原则：保护装置的动作电流要躲过本线路出现的最大负荷电流，返回电流也应大于
负荷自启动电流
保护
继电保护的一次动作电流ＩIIIset
由线路流向母线，要求保护不动作 二、方向性电流保护的基本原理 双侧电源网络相间短路的电流保护在原有电流保护的基础上增加 功率方向元件，在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作
双侧电源网络相间短路的电流保护
功率方向元件
可以看成两个单侧电源网络相间短路的电流保护
第二章 电网的电流保护
三、功率方向判别元件
90
arg
Uｅr ｊ Ir
电网的电流保护和方向电流保护
动作
不可能停留在某一中间
位置，这种特性称为“继
返回
电特性”。
I I re I op
＊继电器的动作电流：使继电器动作的最小电流；
＊继电器的返回电流：使继电器返回的最大电流；
＊ 返回系数：
2020/1/8
K re
I re I op
1 (0.85~0.9)
4
2.1 单侧电源网络的相间电流保护
2020/1/8
k1
2020/1/8
37
3.灵敏性的校验 （1）作为近后备时
采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的 电流来校验；
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38
3.灵敏性的校验 （1）作为远后备时
采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时 的电流来校验；
2020/1/8
39
在各个过电流保护之间，要求灵敏系数互相配合；
对同一故障点而言，要求越靠近故障点的保护灵敏 系数越高；
15
3、电流速断保护的构成
无时限电流速断保护的单相原理接线图
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16
4、评价
优点：动作速度快，接线简单； 缺点：不能保护线路全长，保护范围受运 行方式的影响，保护线路长度不同，保护 范围也不同。
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II se t.2
运行方式变化对电流速断保护范围的影响
17
4、评价
优点：动作速度快，接线简单； 缺点：不能保护线路全长，保护范围受运 行方式的影响，保护线路长度不同，保护 范围也不同。
2020/1/8
45
阶段式电流保护的配合及应用
㈡阶段式电流保护的配合关系
过电流保护
过电流保护靠时间元件逐级配合满足选择性要求 过电流保护的电流元件不具备选择性
电网的电流保护(电流Ⅰ段)
电流速断保护(电流I段)
以保护2为例，当本线路末端d1点 短路时，希望速断保护2能够瞬时 动作切断故障，而当相邻线路BC 始端（习惯上又称为出口处）d2 点短路时，按照选择性的要求，速 和d2点短路时，从 保护2安装处所流过的短路电流的 数值与保护1几乎是一样的。因此， 希望d1点短路时速断保护2能动作， 而d2点短路时又不动作的要求就 不可能得到满足。同样的，保护1 也无法区别d3点和d4点的短路。
电流速断保护(电流I段)
2）电流速断保护 的整定计算原则
根据电力系统短路分析，当电源电势一定时， 短路电流刘的大小决定于短路点和电源之间的 总阻抗，而三相短路电流可表示为
电流速断保护(电流I段)
电流速断保护(电流I段)
电流速断保护(电流I段)
系统最大运行方式：就是在被保护线路末 端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通 过保护装置的短路电流为最大的运行方式。 系统最小运行方式：就是被保护线路末端 发生短路时，系统等值阻抗最大，而通过 保护装置的短路电流为最小的运行方式。
电流速断保护(电流I段)
1）保护原理：如图 所示的网络接线为例， 假定在每条线路上均 装有电流速断保护， 则当线路 AB 上发生故 障时，希望保护 2 能瞬 时动作；而当线段 BC 上发生故障时，保护 1 能 瞬 时 动 作 。
电网的过电流保护
单侧电源串联线路中各过电流保护动作时限的确定
3、灵敏度校验
近后备： 远后备： 应注意各级过电流保护灵敏度之间的配合
过电流保护动作接线图
阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图
五、电流保护的接线方式 电流保护的接线方式是指电流互感器的 二次绕组和 电流继电器的连接方式 （1）完全星型接线方式 三相三继电器接线方式 (2)不完全星型接线方式 两相两继电器接线方式
a、采用三相三继电器接线方式时，保护1和保护2 100%同时切除两条线路； b、采用两相两继电器接线，有2/3的机会只切除一 条线路。
(3)在Yd接线变压器后两相短路时 Yd.11接线的降压变压器（假设变比为1）后两相短路 时
Yd.11降压变压器后两相短路时电流分布情况
I
A
I
C
I
B
-2
I
A
三相三继电器接线方式
两相两继电器接线方式
两种接线方式的特点： 1.对各种相间短路，两种接线方式均能正确反应。 2.两点接地短路时，在小接地电流系统中，发生两点 接地时，希望只切除一个各种点。 (1)对串联线路上两点接地短路
串联线路上两点接地示意图
a、采用三相星形接线时： 由于保护2之间有配合关系，因此能保证100%地
只切除NP 线路。 b、采用两相星形接线时：
将有1/3的机会使靠近电源的MN线路误跳闸，
从而扩大了停电范围。
线路MN故障相别 线路NP故障相别 保护1动作情况 保护2动作情况 选择性
AA
BC
++
-+
有
有
BB AC -++
无无
CC AB ++ +-
3、灵敏度校验
近后备： 远后备： 应注意各级过电流保护灵敏度之间的配合
过电流保护动作接线图
阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图
五、电流保护的接线方式 电流保护的接线方式是指电流互感器的 二次绕组和 电流继电器的连接方式 （1）完全星型接线方式 三相三继电器接线方式 (2)不完全星型接线方式 两相两继电器接线方式
a、采用三相三继电器接线方式时，保护1和保护2 100%同时切除两条线路； b、采用两相两继电器接线，有2/3的机会只切除一 条线路。
(3)在Yd接线变压器后两相短路时 Yd.11接线的降压变压器（假设变比为1）后两相短路 时
Yd.11降压变压器后两相短路时电流分布情况
I
A
I
C
I
B
-2
I
A
三相三继电器接线方式
两相两继电器接线方式
两种接线方式的特点： 1.对各种相间短路，两种接线方式均能正确反应。 2.两点接地短路时，在小接地电流系统中，发生两点 接地时，希望只切除一个各种点。 (1)对串联线路上两点接地短路
串联线路上两点接地示意图
a、采用三相星形接线时： 由于保护2之间有配合关系，因此能保证100%地
只切除NP 线路。 b、采用两相星形接线时：
将有1/3的机会使靠近电源的MN线路误跳闸，
从而扩大了停电范围。
线路MN故障相别 线路NP故障相别 保护1动作情况 保护2动作情况 选择性
AA
BC
++
-+
有
有
BB AC -++
无无
CC AB ++ +-
02-电网的电流保护_2.1-2
对继电器的要求
• • • • • • • 工作可靠 动作值误差小 接点可靠 消耗的功率要小 动作迅速 热稳定、动稳定要好 安装调试容易、运行维护方便、价格便宜
继电器的继电特性
• 继电器的继电特性是指 继电器的输入量和输出 量在整个变化过程中的 相互关系。 • 无论是动作还是返回， 继电器都是从起始位置 到最终位置，它不可能 停留在某一个中间位置 上。这种特性就称之为 继电器的“继电特性”。
近后备
远后备
整定计算：时间整定
为保证保护动作的选择性，过电流保护动作 延时是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保 护动作延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的动作时 间长一个时限阶段△t:
对定时限过电流保护的评价
• 优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射 型电网能保证有选择性的动作。不仅能作本线路 的近后备（有时作为主保护），而且能作为下一 条线路的远后备。在放射型电网中获得广泛应用， 一般在35千伏及以下网络中作为主保护。 • 缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时 限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。
各种接线方式在不同故障时的性能分析
（1）中性点直接接地或非直接接地电网中的各种相 间短路 前述接线方式均能反应这些故障。 （2）中性点非直接接地电网中的两点接地短路 在中性点非直接接地电网中，某点发生两 点接地故障，希望只切除一个故障点。 ①串联线路上两点接地情况 ②放射性线路上两点接地情况
串联线路上两点接地情况
反时限过电流保护
• （1）工作原理反应电流增大而动作，其延时与通 入电流的平方成反比，一般可作6~10kV线路或电 动机的保护。 • （2）整定计算动作电流的整定原则与定时限过电 流保护相同
反时限过电流保护的整定和配合
电网的零序电流保护设计
电网的零序电流保护设计1. 介绍电网的零序电流保护的背景和意义电网是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为人们提供了稳定可靠的电力供应。
然而，由于各种原因，如地线接地故障、设备绝缘损坏等，电网中可能会出现零序电流。
零序电流是指在三相不平衡或接地故障等情况下产生的不对称三相交流系统中的一种特殊类型的电流。
这种零序电流对于设备和系统来说是有害且可能危险的，因此需要进行保护设计。
2. 零序电流产生原因及特点2.1 零序电流产生原因在正常情况下，三相交流系统中各相之间是平衡分布负载和无故障情况下工作。
然而，在实际运行中，由于各种原因导致了不平衡负载和接地故障等问题。
这些问题会导致系统出现不对称性和非线性负载，从而产生了零序电流。
2.2 零序电流特点与正常工作状态下的三相交流系统相比，零序电流具有以下特点：（1）幅值较小：零序电流通常比正常工作状态下的电流幅值小很多，通常只占正常工作电流的几个百分比。
（2）频率较低：零序电流的频率通常是50Hz或60Hz，与正常工作状态下的系统频率相同。
（3）非对称性：零序电流在三相系统中是非对称分布的，即三相之间的幅值和相位存在差异。
3. 零序电流保护设计方法3.1 零序电流保护原理零序电流保护设计的目标是在出现故障时及时检测和隔离故障点，从而保护设备和系统不受损害。
一般情况下，零序电流保护设计采用了以下原理：（1）差动保护原理：通过比较输入端和输出端之间的差动信号来检测故障。
当输出端出现故障时，输入端和输出端之间会产生差动信号，从而触发保护装置。
（2）阻抗保护原理：通过测量输入端和输出端之间的阻抗来检测故障。
当输出端出现故障时，输入端和输出端之间会产生阻抗变化，从而触发保护装置。
3.2 零序电流保护装置为了实现零序电流保护设计，需要使用专门的零序电流保护装置。
这些装置通常包括以下组成部分：（1）零序电流检测器：用于检测系统中的零序电流，并将检测到的信号传递给保护装置。
（2）保护装置：根据接收到的信号，判断是否存在故障，并采取相应的措施，如切断故障点。
低压电网剩余电流动作保护器的运行管理
低压电网剩余电流动作保护器的运行管理是保障电网运行安全的重要环节。
在电力系统中，低压电网剩余电流动作保护器的作用是监测电路中的漏电情况，并在发生漏电时及时切断电路，以保证人身安全和电器设备的正常运行。
首先，要做好低压电网剩余电流动作保护器的选型工作。
在选择剩余电流动作保护器时，需要考虑电流动作值、额定电压、额定电流、断路能力等因素，并根据电网的特点和负荷情况进行合理选择。
选择的保护器应具有可靠的动作特性和高的灵敏度，以确保在发生漏电时能够及时切断电路。
其次，要进行定期的运行检查和维护工作。
定期对低压电网剩余电流动作保护器进行检查，包括检查保护器的外观是否正常、连接是否牢固、接线是否正确等。
同时，还需要检查保护器的动作特性和灵敏度是否符合要求，确保其正常工作。
此外，还应定期检查保护器的接线端子和连接器，并及时清理灰尘和污物，以保证接触的可靠性。
在检查过程中，如发现问题应及时处理或更换有问题的保护器。
另外，要加强对保护器的监测和记录工作。
通过对低压电网剩余电流动作保护器的监测，可以及时了解其工作状态和动作情况。
可以使用数据记录仪、监控系统等设备对保护器的运行参数进行监测，并定期进行数据的备份和分析，以发现潜在的问题和故障。
同时，还可以建立运行记录，记录保护器的运行情况和维护记录，以便后续的查阅和分析。
总之，低压电网剩余电流动作保护器的运行管理是电网运行安全的关键环节。
通过合理选择保护器、定期检查和维护保护器、加强监测和记录工作，可以确保保护器的正常工作，及时发现并处理潜在问题，从而保证电力系统的安全稳定运行。
最后，运行管理工作的重要性不可忽视，需要引起广大电力从业人员的重视和关注。
电网相间电流保护
1) 工作原理 对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保
护，称为电流速断保护，也称电流I段。
为了保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。
电流速断保护整定原则
A 2
B1
C
xa
Zs
ZL
Ik.1
Ik.2
整定：按“躲开下一线路出口处短路条件”整定
保护2的电流速断整定值：
保护1的电流速断整定值：
I
I act.2
流来校验，要求Ksen ≥ 1.2
I k .c.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
4)过电流保护的构成（单相）
3.1.4 过电流保护
5)评价
过电流保护的动作电流小，其灵敏度更高； 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配
合时，才能保证选择性； 保护范围是本线路和相邻下一线路全长；
的近后备保护。
优点：可保护本线路全长，可作为电流速断的近后备保护； 缺点：速动性差（有延时）。
3.1.4 过电流保护
过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷 电流来整定的保护，也称电流III段。
该保护不仅能保护本线路全长，且能保护 相邻线路的全长。可作为本线路主保护的近后 备保护以及相邻下一线路保护的远后备保护。
tn t(n1)max t
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验
a. 作为近后备时 采用最小运行方式下本线路末端两相短路时
的电流来校验，要求Ksen ≥ 1.3 ~1.5。
I k .b.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验 b.作为远后备时
护，称为电流速断保护，也称电流I段。
为了保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。
电流速断保护整定原则
A 2
B1
C
xa
Zs
ZL
Ik.1
Ik.2
整定：按“躲开下一线路出口处短路条件”整定
保护2的电流速断整定值：
保护1的电流速断整定值：
I
I act.2
流来校验，要求Ksen ≥ 1.2
I k .c.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
4)过电流保护的构成（单相）
3.1.4 过电流保护
5)评价
过电流保护的动作电流小，其灵敏度更高； 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配
合时，才能保证选择性； 保护范围是本线路和相邻下一线路全长；
的近后备保护。
优点：可保护本线路全长，可作为电流速断的近后备保护； 缺点：速动性差（有延时）。
3.1.4 过电流保护
过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷 电流来整定的保护，也称电流III段。
该保护不仅能保护本线路全长，且能保护 相邻线路的全长。可作为本线路主保护的近后 备保护以及相邻下一线路保护的远后备保护。
tn t(n1)max t
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验
a. 作为近后备时 采用最小运行方式下本线路末端两相短路时
的电流来校验，要求Ksen ≥ 1.3 ~1.5。
I k .b.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验 b.作为远后备时
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第二章 电网电流保护
教学重点
三段式电流保护的基本原理 方向电流保护及方向元件 接地故障的电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
继电器基本知识
1.继电器的作用和分类 分类： 实现方式划分：电磁型，集成电路型，数 字型 按输入量划分：电流继电器，电压继电器， 功率方向，阻抗，频率等 按作用划分：启动继电器，量度继电器， 时间继电器，中间继电器，信号继电器和出口继 电器 要求：工作可靠，迅速，安装方便，误差 小，功率损耗小等
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（四）动作时间的确定 动作时间级差 t 的确定考虑以下因素： 熄弧时间 下级保护配合段的时间元件正误差（滞后动作） 本保护时间元件的负误差（提前动作） 保护2的返回时间 裕度 一般取0.3到0.5s
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
2
2.1.8电流保护的接线方式分析
㈤ 电流保护接线实例
KCO
1
QF
KS
1 1
KT
KS
KS
1
KT
KAa
KAc
KAa
KAc
KAa
KAc
KAb
TAa
TAc
展开图的读图方法：
（a）原理接线图
线圈带电找接点
交流电流回路
TAa TAc
继电器基本知识
（三）继电特性及返回系数
1
0
继电特性作用：保证 了继电器动作明确、 可靠。不出现触点跳 跃现象
过量继电器继电特性
ifh iqd
i
（三）继电特性及返回系数
过量继电器返回系数<1，通常为0.85-0.95 欠量继电器返回系数>1，通常为1.02-1.05
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
I>
&
KT KS
BLOCK SIGNAL
2.1.5 定时限过电流保护
定时限过电流保护
几个系数的确定：
K SS ：自启动系数，取决于负荷性质，统计得到
K RE
K REL
：返回系数，取决于所选用的继电器，0.85-0.95 ：可靠系数，1.15-1.25
2.1.5 定时限过电流保护
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（三）灵敏度校验 问题：灵敏度校验如果不能满足要求时怎么办？
灵敏度不足，表示区内故障保护可能无法启动跳闸。因此一 般降低动作门坎，进一步延伸保护的动作范围，与下级线路 的限时速断（Ⅱ段）进行配合。 也可以保留该级保护的同时，再增加一级保护与下级线路Ⅱ 段配合
Ia IC
图2－19 两相星形接线方式的原理接线图
2.1.8电流保护的接线方式分析
㈣ 接线方式分析 中性点非直接接地系统的两点接地故障 CASE1：串联线路两点接地故障 希望保护动作切除下一级线路，保留靠近电源端的 线路带接地点运行。 三相星形接线可满足要求；两相星形接线只有2/3机 会满足要求
总的保护配置原则： 工程应用时，应在满足保护四项基本要求的基础上， 根据被保护设备的重要性和投资情况进行保护的配置。 以简单、可靠、经济为原则 过电流保护可兼做下级的远后备
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈢阶段式电流保护的实际应用 CASE1 ① 末级线路：只配备过电流保护。就可以瞬时切除 保护范围内的故障，同时满足选择性要求，因此可只配 置一段过电流保护。
过电流保护
KT
KT
KCO
跳闸回路
YR
（c）直流回路展开图
图2－23
三段式电流保护的接线图
2 1 C B db A da
2.1.8电流保护的接线方式分析
㈣ 接线方式分析 中性点非直接接地系统的两点接地 故障 CASE2：并联线路两点接地故障 希望保护动作切除其中一条线路， 保留靠近电源端的线路带接地点运 行。
db
1
三相星形接线不能满足要求；两相 星形接线只有2/3机会满足要求
CBA da
定时限过电流保护
（四）原理接线
TRIPPING
I>
&
KT KS
BLOCK SIGNAL
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈠电流速断、限时电流速断、过电流保护的特点分析
共同点：
识别故障的原理相同 不同点： 定值整定原则不同（导致灵敏度不同） （1）速断以躲开线路末端最大短路电流整定 （2）限时电流速断以躲开下级线路电流速断保护范围内的最 大短路电流整定 （3）过电流以躲开最大负荷电流整定 动作时间不同 （1）速断瞬时动作 （2）限时电流速断延时动作 （3）过电流逐级配合
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
继电器基本知识
（二）过电流继电器的工作原理
量度继电器：是一种能调节其动作量值 （定值）的继电器，是继电保护系统的核心器件， 也是继电保护系统中实现测量比较的环节。可分 为欠量继电器和过量继电器。 继电保护课程研究的主要是量度继电器的 工作原理
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
KAa
KAa
KAa
KAc
KAc
KAc
KAb
（b）交流回路展开图
wc
K A a
wc
KCO
K A c
KA
a
KS
KT
电流速断保护
K A c
KA KA
a c
限时电流速断保护
K A b
KT
KS
KS
Q F1
A
G
2
B
C
D
1
t
t 2
（a）系统接线图
t 1
t 1
配合关系图
t
t 2
t
t
l
（b）与电流速断配合
t 2
t 1`
t
t 2
t 1
（c）与限时电流速断配合
图2－9 限时电流速断动作时限的配合关系
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（五）原理接线
TRIPPING
E 5
A
4
B
3
C
2
D
1
LOAD
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈢阶段式电流保护的实际应用 CASE2 ② 靠近电源端的线路：由于过电流保护动作时间过 长，为保证区内故障的快速切除，一般配置完整的三段 式电流保护
E 5
A
4
B
3
C
2
D
1
LOAD
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈢阶段式电流保护的实际应用 CASE3 ③ 对于靠近负荷端的非末级线路：若过电流保护动 作时限已经满足快速切除故障的要求，则只需配置速断 +过电流保护两段式电流保护即可。 思考：为什么两段式电流保护不采用速断+限时电流速 断的配置？（灵敏度、后备问题）
2.1.8电流保护的接线方式分析
常用接线方式
A B C
跳闸
KAa
KAb
KAc
三相星形接线方式 或称 三相三继电器方式
I a Ib
Ic
I a Ib Ic
2.1.8电流保护的接线方式分析
常用接线方式
B C
跳闸
KAa
KAc
两相星形接线方式 或称 两相两继电器方式
Ia
I c
–保护线路全长 –具有足够灵敏度 –最小动作时限 通过整定计算保证
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（三）灵敏度校验 灵敏度的校验的一般方法：选择所有可能区内故障情 况下，最不灵敏情况进行校验。（此时灵敏系数最低，因为 这种情况下故障的特征量最不明显，最不利于保护可靠动 作）。 对于限时电流速断保护，其灵敏度校验采用下式
K sen 最小运行方式下内保护 线路末端发生两相金属 性短路时的短路电流 限时电流速断启动电流
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（三）灵敏度校验 为了保证区内故障的可靠切除，要求灵敏系数大于1，因 为： 大部分故障非金属性故障，故障电流小于金属性故障 计算误差 互感器传变误差 保护测量回路误差 考虑一定裕度 因此规程规定 K sen 1.3 1.5
E 5 A 4 B 3 C 2 D 1
LOAD
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈣阶段式电流保护的单相原理接线
线路 跳闸
KA
KS
KA
TA
KT
KS
KA
KT
KS
图2－14 具有三段式电流保护的单相原理框图
Hale Waihona Puke 2.1.8电流保护的接线方式分析
㈠ 继电保护接线方式 继电保护的接线方式 通常是指LH、YH互感器二次线圈输出和继电器交流 输入端的连接方式，即继电器交流回路的连接情况。 其本质是保护所需的电气量与继电器的连接方式 接线方式的基本要求 必须能反应各种类型的故障
电网相间故障短路电流分析
短路故障的特点：电流增大
短路电流包括周期分量，高频分量和衰减 的直流分量
I k k
影响短路电流量值的因素： ：
ZS
E ZS ZK
Zk
k
与系统运行方式有关 ：故障点位置和过渡电阻有关 ：故障类型有关
电网相间故障短路电流分析
系统最大运行方式：在被保护线路末端发生短路 时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置短路电 流为最大的运行方式。
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（四）动作时间的确定 上述动作电流的确定方法，保证了区内故障时保护可靠起 动及动作。但由于保护区延伸到下一级线路，因此下一级 线路故障时，该保护和下级线路保护可能同时启动。 为了保证在这种情况下的选择性，采取延时的方法：
教学重点
三段式电流保护的基本原理 方向电流保护及方向元件 接地故障的电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
继电器基本知识
1.继电器的作用和分类 分类： 实现方式划分：电磁型，集成电路型，数 字型 按输入量划分：电流继电器，电压继电器， 功率方向，阻抗，频率等 按作用划分：启动继电器，量度继电器， 时间继电器，中间继电器，信号继电器和出口继 电器 要求：工作可靠，迅速，安装方便，误差 小，功率损耗小等
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（四）动作时间的确定 动作时间级差 t 的确定考虑以下因素： 熄弧时间 下级保护配合段的时间元件正误差（滞后动作） 本保护时间元件的负误差（提前动作） 保护2的返回时间 裕度 一般取0.3到0.5s
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
2
2.1.8电流保护的接线方式分析
㈤ 电流保护接线实例
KCO
1
QF
KS
1 1
KT
KS
KS
1
KT
KAa
KAc
KAa
KAc
KAa
KAc
KAb
TAa
TAc
展开图的读图方法：
（a）原理接线图
线圈带电找接点
交流电流回路
TAa TAc
继电器基本知识
（三）继电特性及返回系数
1
0
继电特性作用：保证 了继电器动作明确、 可靠。不出现触点跳 跃现象
过量继电器继电特性
ifh iqd
i
（三）继电特性及返回系数
过量继电器返回系数<1，通常为0.85-0.95 欠量继电器返回系数>1，通常为1.02-1.05
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
I>
&
KT KS
BLOCK SIGNAL
2.1.5 定时限过电流保护
定时限过电流保护
几个系数的确定：
K SS ：自启动系数，取决于负荷性质，统计得到
K RE
K REL
：返回系数，取决于所选用的继电器，0.85-0.95 ：可靠系数，1.15-1.25
2.1.5 定时限过电流保护
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（三）灵敏度校验 问题：灵敏度校验如果不能满足要求时怎么办？
灵敏度不足，表示区内故障保护可能无法启动跳闸。因此一 般降低动作门坎，进一步延伸保护的动作范围，与下级线路 的限时速断（Ⅱ段）进行配合。 也可以保留该级保护的同时，再增加一级保护与下级线路Ⅱ 段配合
Ia IC
图2－19 两相星形接线方式的原理接线图
2.1.8电流保护的接线方式分析
㈣ 接线方式分析 中性点非直接接地系统的两点接地故障 CASE1：串联线路两点接地故障 希望保护动作切除下一级线路，保留靠近电源端的 线路带接地点运行。 三相星形接线可满足要求；两相星形接线只有2/3机 会满足要求
总的保护配置原则： 工程应用时，应在满足保护四项基本要求的基础上， 根据被保护设备的重要性和投资情况进行保护的配置。 以简单、可靠、经济为原则 过电流保护可兼做下级的远后备
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈢阶段式电流保护的实际应用 CASE1 ① 末级线路：只配备过电流保护。就可以瞬时切除 保护范围内的故障，同时满足选择性要求，因此可只配 置一段过电流保护。
过电流保护
KT
KT
KCO
跳闸回路
YR
（c）直流回路展开图
图2－23
三段式电流保护的接线图
2 1 C B db A da
2.1.8电流保护的接线方式分析
㈣ 接线方式分析 中性点非直接接地系统的两点接地 故障 CASE2：并联线路两点接地故障 希望保护动作切除其中一条线路， 保留靠近电源端的线路带接地点运 行。
db
1
三相星形接线不能满足要求；两相 星形接线只有2/3机会满足要求
CBA da
定时限过电流保护
（四）原理接线
TRIPPING
I>
&
KT KS
BLOCK SIGNAL
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈠电流速断、限时电流速断、过电流保护的特点分析
共同点：
识别故障的原理相同 不同点： 定值整定原则不同（导致灵敏度不同） （1）速断以躲开线路末端最大短路电流整定 （2）限时电流速断以躲开下级线路电流速断保护范围内的最 大短路电流整定 （3）过电流以躲开最大负荷电流整定 动作时间不同 （1）速断瞬时动作 （2）限时电流速断延时动作 （3）过电流逐级配合
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
继电器基本知识
（二）过电流继电器的工作原理
量度继电器：是一种能调节其动作量值 （定值）的继电器，是继电保护系统的核心器件， 也是继电保护系统中实现测量比较的环节。可分 为欠量继电器和过量继电器。 继电保护课程研究的主要是量度继电器的 工作原理
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
KAa
KAa
KAa
KAc
KAc
KAc
KAb
（b）交流回路展开图
wc
K A a
wc
KCO
K A c
KA
a
KS
KT
电流速断保护
K A c
KA KA
a c
限时电流速断保护
K A b
KT
KS
KS
Q F1
A
G
2
B
C
D
1
t
t 2
（a）系统接线图
t 1
t 1
配合关系图
t
t 2
t
t
l
（b）与电流速断配合
t 2
t 1`
t
t 2
t 1
（c）与限时电流速断配合
图2－9 限时电流速断动作时限的配合关系
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（五）原理接线
TRIPPING
E 5
A
4
B
3
C
2
D
1
LOAD
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈢阶段式电流保护的实际应用 CASE2 ② 靠近电源端的线路：由于过电流保护动作时间过 长，为保证区内故障的快速切除，一般配置完整的三段 式电流保护
E 5
A
4
B
3
C
2
D
1
LOAD
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈢阶段式电流保护的实际应用 CASE3 ③ 对于靠近负荷端的非末级线路：若过电流保护动 作时限已经满足快速切除故障的要求，则只需配置速断 +过电流保护两段式电流保护即可。 思考：为什么两段式电流保护不采用速断+限时电流速 断的配置？（灵敏度、后备问题）
2.1.8电流保护的接线方式分析
常用接线方式
A B C
跳闸
KAa
KAb
KAc
三相星形接线方式 或称 三相三继电器方式
I a Ib
Ic
I a Ib Ic
2.1.8电流保护的接线方式分析
常用接线方式
B C
跳闸
KAa
KAc
两相星形接线方式 或称 两相两继电器方式
Ia
I c
–保护线路全长 –具有足够灵敏度 –最小动作时限 通过整定计算保证
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（三）灵敏度校验 灵敏度的校验的一般方法：选择所有可能区内故障情 况下，最不灵敏情况进行校验。（此时灵敏系数最低，因为 这种情况下故障的特征量最不明显，最不利于保护可靠动 作）。 对于限时电流速断保护，其灵敏度校验采用下式
K sen 最小运行方式下内保护 线路末端发生两相金属 性短路时的短路电流 限时电流速断启动电流
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（三）灵敏度校验 为了保证区内故障的可靠切除，要求灵敏系数大于1，因 为： 大部分故障非金属性故障，故障电流小于金属性故障 计算误差 互感器传变误差 保护测量回路误差 考虑一定裕度 因此规程规定 K sen 1.3 1.5
E 5 A 4 B 3 C 2 D 1
LOAD
2.1.6阶段式电流保护的配合及应用
㈣阶段式电流保护的单相原理接线
线路 跳闸
KA
KS
KA
TA
KT
KS
KA
KT
KS
图2－14 具有三段式电流保护的单相原理框图
Hale Waihona Puke 2.1.8电流保护的接线方式分析
㈠ 继电保护接线方式 继电保护的接线方式 通常是指LH、YH互感器二次线圈输出和继电器交流 输入端的连接方式，即继电器交流回路的连接情况。 其本质是保护所需的电气量与继电器的连接方式 接线方式的基本要求 必须能反应各种类型的故障
电网相间故障短路电流分析
短路故障的特点：电流增大
短路电流包括周期分量，高频分量和衰减 的直流分量
I k k
影响短路电流量值的因素： ：
ZS
E ZS ZK
Zk
k
与系统运行方式有关 ：故障点位置和过渡电阻有关 ：故障类型有关
电网相间故障短路电流分析
系统最大运行方式：在被保护线路末端发生短路 时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置短路电 流为最大的运行方式。
2.1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护
（四）动作时间的确定 上述动作电流的确定方法，保证了区内故障时保护可靠起 动及动作。但由于保护区延伸到下一级线路，因此下一级 线路故障时，该保护和下级线路保护可能同时启动。 为了保证在这种情况下的选择性，采取延时的方法：