第二章电网的电流保护和方向性电流保护
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
(完整word版)继电保护教材(超实用)
第一章绪论第一节电力系统继电保护的作用一、电力系统的故障和不正常运行状态1.电力系统的故障：三相短路f (3)、两相短路f (2)、单相短路接地f (1)、两相短路接地f (1,1)、断线、变压器绕组匝间短路、复合故障等。
2. 不正常运行状态：小接地电流系统的单相接地、过负荷、变压器过热、系统振荡、电压升高、频率降低等。
二、发生故障可能引起的后果是：1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障设备烧坏；2、系统中设备，在通过短路电流时所产生的热和电动力使设备缩短使用寿命；3、因电压降低，破坏用户工作的稳定性或影响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。
事故：指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至毁坏设备等等。
三、电保护装置及其任务1．继电保护装置：就是指反应电力系统中电气元件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。
2．它的基本任务是：（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件（设备）从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。
（2）对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定的延时，并根据运行维护条件（如有无经常值班人员），而动作于发出信号（减负荷或跳闸），且能与自动重合闸相配合。
第二节继电保护的基本原理和保护装置的组成一、继电保护的基本原理继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。
1、利用基本电气参数的区别发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护。
（1）过电流保护：反映电流的增大而动作，如图1-1所示，（2）低电压保护：反应于电压的降低而动作。
（3）距离保护（或低阻抗保护）：反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗的减小）而动作。
2、利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别。
国网考试之电力系统继电保护：电力系统继电保护(weiwancheng) 题库
第一章绪论习题1-1 在图1-1所示的网络中，设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况：（1）保护1按整定时间先动作跳开1DL,保护2起动并在故障切除后返回；（2）保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1DL和2DL；（3）保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL；（4）保护1起动但未跳闸，保护2动作跳开2DL；（5）保护1未动，保护2动作并跳开2DL；（6）保护1和保护2均未动作图1-1 习题1-1图第二章电网的电流保护和方向性电流保护一、三段式相间电流保护例题例题2.1欲在图2-1所示的35KV中性点不接地电网中变电所A母线引出的线路AB上，装设三段式电流保护，保护拟采用两相星形接线。
试选择电流互感器的变比并进行I段、II段、III段电流保护的整定计算，即求I、II、III段的一次和二次动作电流（I’dz、I’dz·J、I’’dz、I’’dz·J、I dz、I dz·J）、动作时间（t’、t’’、t）和I段的最小保护范围l min%，以及II段和III段的灵敏系数K’’lm、K lm(1)、K lm(2)。
对非快速切除的故障要计算变电所母线A的残余电压。
已知在变压器上装有瞬动保护，被保护线路的电抗为0.4Ω/km，可靠系数取K’k=1.3，K’’k=1.1，K k=1.2，电动机自启动系数K zq=1.5，返回系数K h＝0.85，时限阶段△t=0.5s，计算短路电流时可以忽略有效电阻。
其他有关数据按3种方案列于表1中。
图2-1 例题2.1图表1 三种方案解参见图2-1。
已知X s=0.3Ω，l =10km，S B=2×10 MV A，U d%=7.5，S fh=15MV A，t10＝2.5s。
1 求电流I段定值（1）动作电流I’dzI’dz＝K’k×Ｉd·B·max＝1.3×4.97＝6.46（kA）其中Ｉd·B·max＝E S/（X s＋X AB）＝（37/3）/（0.3＋10×0.4）＝4.97（kA）(2) 灵敏性校验，即求l minl min = 1/Z b×(（3/2)·E x/ I’dz－X s,max) = 1/0.4×( (37/2) / 6.46 －0.3)=6.4 (km)l min % = 6.4/10 ×100% = 64% > 15%2 求电流II段定值(1) 求动作电流I’’dz为与相邻变压器的瞬动保护相配合，按躲过母线C最大运行方式时流过被整定保护的最大短路电流来整定（取变压器为并列运行）于是Ｉd·C·max＝E S/（X s＋X AB＋X B／2）＝（37/3）/（0.3＋4＋9.2/2）＝2.4（kA）I’’dz＝K’’k·Ｉd·C·max＝ 1.1×2.4＝2.64（kA）式中X B＝Ud%×（U2B / S B）＝0.075×（352／10）＝9.2（Ω）（2）灵敏性校验K’’lm=Ｉd·B·min / I’’dz＝3/ 2×4.97／2.64＝1.63 > 1.5满足要求（3）求动作时间t（设相邻瞬动保护动作时间为0s）t’’ = 0+0.5 = 0.5 (s)3 求电流III段定值（1）求动作电流IdzI dz =(Kk/Kh)×Kzq×Imaxfh=(1.2/ 0.85)×1.5×247=523(A)式中Imaxfh =Sfh/（3U ming）=15/（3×35）=247（A）（2）灵敏性校验本线路末端短路时K lm (1) =((3/2) ×4.97)/0.523=8.22>1.5 满足要求相邻变压器出口母线C（变压器为单台运行）三相短路时Ｉ（3）d·C·max＝E S/（X s＋X AB＋X B）＝（37/3）/ (0.3+4+9.2) = 1.58（kA）考虑C点短路为y，d11接线变压器后短路，当该点为两相短路时，对所研究的保护动作最不利，又因保护接线采用两继电器式两相星形接线，故有Ｉ（2）d·min＝(1/2)Ｉ（3）d·C·min故K lm (2) =0.5×1580／523＝1.5 > 1.2满足要求如采用三继电器式两相星形接线，灵敏系数还可提高1倍。
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 (第2版)第二章 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 电流互感器和电流继电器是实现电流保护的基本元件。
一、保护用电流互感器 将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流 ，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压 隔离，保证工作人员的安全。 （一）电流互感器
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流值特征
保护装臵的起动值：对因电流升高而动作的电流保护来讲，
使保护装臵能起动的最小电流值称保护装臵的起动电流。通常 指一次侧电流。
保护装臵的整定：根据继电保护要求，确定保护装臵的起动
值、灵敏性、动作时限。
最大运行方式：指系统投入运行的电源容量最大，系统的等
一次侧同名端流进 二次侧同名端流出
等值电路 Z1a
I1
I
Z 2a
I2
极性端
I1
L1
I1
K1
Z
Z loa
I2
Z loa
由等值电路可见： 由电磁平衡原理： 所以
I2
L2
I1 I I 2 IW I W
1 1 2 2
I1 I2
阶段式电流保护
包括无时限电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护
三种。 都是反应于电流增大而动作的保护，它们之间的区别主要在
于按照不同的原则来整定动作电流。 为保证迅速、可靠而有选择性地切除故障，可将这三种电流 保护，根据需要组合在一起构成一整套保护，称为阶段式电流 保护。广泛应用在35kV及以下电力线路。 优点：简单、可靠，在一般情况下也能满足快速切除故障的 要求。 缺点：受电网的接线及运行方式的影响。
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
（２）外汲电流的影响 限时电流速断保护整定时 分支电路的影响 考虑分支系数
I
set
K rel I set .下一级 K b
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
0 60 Ｃ相继电器能够动作的条件 分析结论:三相短路和任意两相短路，当 0 90 K 使故障相方向继电器动作的条件为 30 60 ９０°接线方式的优点 缺点 （１）两相短路没有死区
（２）选择继电器的内角在30°和 60° 之间，各种相间短路都能保证动作的方向性 在保护安装地点附近正方向发生三相短路时，方 向保护存在动作的死区
0 90 K
的情况下均能动作，应选择
0 90
在三相对称的情况下，当功率因数为１时，加入继电 器的电流和电压相位相差90°（这只是加入继电器的 电压和电流的一种组合，并无实际意义）
之间才能满足要求
同一相的电流元件与功率元件必须串联，然后再 与其它相并联，一起起动其它元件
2.正方向发生两相短路 （１）短路点位于保护安装地点附近 为使故障相方向继电器在任何 0 90 K 的情况下均能动作，应选择 之间才能满足要求 0 90 （２）短路点远离保护安装地点 120 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 Ｃ相继电器能够动作的条件 30 60 正方向发生两相短路 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 90
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
２.限时电流速断保护整定时分支电路的影响 （１）助增电流的影响 分支系数 故障线路流过的短路电 流 K b 前一级保护所在线路上 流过的短路电流
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。
第二章电流保护和方向性电流保护
曲线 max ：系统最大运行方式下发生三相 短路情况。 曲线min：系统最小运行方式下发生两相 短路情况。
（线路上某点两相短路电流
为该点三相短路电流的 倍）
3 2
(2) 动作电流整定
原则：按躲开下条线路出口（始端）短路时流过本保护的 最大短路电流整定（以保证选择性）： IIdz.1 > I(3)d.B.max 取：IIdz.1= KБайду номын сангаасI· I(3)d.B.max IIdz.2 > I(3)d.c.max IIdz.2= KkI· I(3)d.C.max
可靠系数： KkII = 1.1～1.2
（Id中非周期分量已
衰减，故比K I稍小）
2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与
下条线路电流I段的保护范围
重叠区内短路时的动作选择 性，动作时限按下式配合： tII1=tI2+t≈t （t: 0.35s～0.6s,一般取0.5s） 3、保护装置灵敏性的校验 对于过量保护,灵敏系数：
（可靠系数：KkI = 1.2～1.3）
(3) 灵敏性校验
该保护不能保护本线路全长， 故用保护范围来衡量： max：最大保护范围. min：最小保护范围.
Exx / 3 Exx / 3 3 I 由： Kk 2 Z s.max z1lmin Z s.min z1L
3 Z s.min z1L 可求得：lmin ( Z s.max ) / z1 I 2 Kk
为保证动作选择性，动作
时限按“阶梯原则”整定:
tIII1=Max{tIII2,tIII3,tIII4}+t
对定时限过流保护，当故障越靠近电源端时，此时短路电
流Id越大,但过流保护的动作时限反而越长 ——— 缺点 ∴ 定时限过流保护一般作为后备保护，但在电网的终端可以 作为主保护。
继电保护讲解第二章-电流保护[1]
![继电保护讲解第二章-电流保护[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8431b5ea8114431b90dd891.png)
线路限时速断保护配合。
Id"z
KK"
I '' dz.next
,
t本''
t '' next
0.5
❖ 限时电流速断保护的单相原理接线图
TQ
信
+
号
_
+
+
I
t
LH
_
❖ 对限时电流速断保护的评价
➢优点
✓结构简单，动作可靠 ✓能保护本条线路全长
➢缺点 ✓不能作为相邻元件（下一条线路）的后备 保护，只能对相邻元件的一部分起后备保 护作用。
（3）灵敏度校验
(2)
I ''
d.B.min
K lm
''
I dz.1
3 2
I (3) d.B.min
I '' dz.1
=
3 3550
2
1.58 f 1.5
1950
3、对保护1进行定时限过电流保护的整定计算
（1）起动电流 （2）灵敏度校验
I "' dz.1
K
"' K
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
1150A
（1）起动电流
I '' dz.1
K I'' ' K dz.next
K I'' ' K dz.2
K K I '' ' (3) K K d.C.max
=1.21.31250 1950(A)
（2）动作时限 t1'' t2' t 0 0.5 0.5(s)
电力系统继电保护——22电网相间短路的方向性电流保护
EC UC
U KC U KB
IB EB UB
B相继电器动作行为分析
EA UA IC
30 30
U CA
U AB EBC
k
EC UC
U KC U KB
IB EB UB
ImB IB ,UmB ECA ,mB k 1200
UCAIB cos(k 1200 a) 0 300 a 1200
反方向短路时电压电流相位关系
U
K2
EI
1
K1
Ir
2
EII
Ik1 Ik 2
U
k 2
mA
Ik2
arg UmA ImA
arg
UA Ik 2A
1800
k 2
Im Ik2
180 k 2
1800 1800 k2 2700
UmAImA cosmA U AIk 2A cos(1800 k 2 ) 0
a) 0度接线方式 b) 90度接线方式
功率方向继电器的基本要求
a) 具有明确的方向性，故障类型，故障点的位置都
不影响功率方向继电器的动作特性；
b) 故障时，继电器具有足够的灵敏度
90度接线方式
90°接线方式是指在三相对称且功率因数cos 1 的
情况下，Im 超前 Um90 的接线方式。
UA
AB C
KW
EA
EC
EB
IB
K
IC
ZS
ZS
ZK
Zd
正方向远处BC两相短路向量图
IB
IC
EB EC 2(Zk ZS
)
EA UA IC
电力系统继电保护第二章习题和答案
2电流的电网保护2.1在过量（欠量）继电器中，为什么要求其动作特性满足“继电特性”？若不满足，当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什么情况？答：过量继电器的继电特性类似于电子电路中的“施密特特性“，如图2-1所示。
当加入继电器的动作电量（图中的k I ）大于其设定的动作值（图中的op I ）时，继电器能够突然动作；继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值，继电器也不会返回，只有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值（图中的re I ）以后它才突然返回。
无论启动还是返回，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，这种特性称为“继电特性”。
为了保证继电器可靠工作，其动作特性必须满足继电特性，否则当加入继电器的电气量在动作值附近波动时，继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换，出现“抖动“现象，后续的电路将无法正常工作。
126534op I kI reI 1E 0E2.2 请列举说明为实现“继电特性”，电磁型、集成电路性、数字型继电器常分别采用那些技术？答：在过量动作的电磁型继电器中，继电器的动作条件是电磁力矩大于弹簧的反拉力矩与摩擦力矩之和，当电磁力矩刚刚达到动作条件时，继电器的可动衔铁开始转动，磁路气隙减小，在外加电流（或电压）不变的情况下，电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增加，弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加，在整个动作过程中总的剩余力矩为正值，衔铁加速转动，直至衔铁完全吸合，所以动作过程干脆利落。
继电器的返回过程与之相反，返回的条件变为在闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩与摩擦力矩之和。
当电磁力矩减小到启动返回时，由于这时摩擦力矩反向，返回的过程中，电磁力矩按平方关系减小，弹簧力矩按线性关系减小，产生一个返回方向的剩余力矩，因此能够加速返回，即返回的过程也是干脆利落的。
所以返回值一定小于动作值，继电器有一个小于1 的返回系数。
这样就获得了“继电特性”。
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
《电力系统继电保护》
《电力系统继电保护》《电力系统继电保护》第一章绪论一,电力系统的正常工作状态,不正常工作状态和故障状态电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路.发生短路时可能产生以下后果:1)通过故障点的短路电流和所燃起的电弧使故障设备或线路损坏.2)短路电流通过非故障设备时,由于发热和电动力的作用,引起电气设备损伤或损坏,导致使用寿命大大缩减.3)电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响产品的质量.4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至导致整个系统瓦解.继电保护装置的基本任务是:1)自动地,迅速地和有选择地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行.2)反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号的装置. 二, 继电保护的基本原理及其组成1,继电保护的基本原理电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:1)电流增大. 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流.2)电压降低. 当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低.3)电流与电压之间的相位角改变. 正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°;三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定,一般为60°～85°;而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的限额将则是180°+(60°～85°).4)不对称短路时,出现相序分量, 如单相接地短路及两相接地短路时,出现负序和零序电流和电压分量.这些分量在正常运行时是不出现的.利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护.例如,据短路故障时电流的增大,可构成过电流保护;据短路故障时电压的降低,可构成电压保护;据短路故障时电流与电压之间相角的变化,可构成功率方向保护;据电压与电流比值的变化,可构成距离保护;据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化,可构成差动保护; 据不对称短路故障时出现的电流,电压相序分量,可构成零序电流保护,负序电流保护和负序功率方向保护等.2, 继电保护的组成及分类模拟型继电保护装置的种类很多,它们都由测量回路,逻辑回路和执行回路三个主要部分组成.3,对继电保护装置的基本要求(l) , 选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除.(2),速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障.对于反应短路故障的继电保护,要求快速动作的主要理由和必要性在于1 )快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性.2 )快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间,加速恢复正常运行的过程.保证厂用电及用户工作的稳定性.3 )快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度.4 )快速切除故障可以防止故障的扩大,提高自动重合问和备用电源或设备自动投人的成功率.对于反应不正常运行情况的继电保护装置,一般不要求快速动作,而应按照选择性的条件,带延时地发出信号.3 , 灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力.所谓系统最大运行方式,就是在被保护线路末端短路时,系统等效阻抗最小,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,就是在同样的短路故障情况下,系统等效阻抗为最大,通过保护装置的短路电流为最小的运行方式.保护装置的灵敏性用灵敏系数来衡量.灵敏系数表示式为:l )对于反应故障参数量增加(如过电流)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值2 )对于反应故障参数量降低(如低电压)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值4,可靠性可靠性是指在保护范围内发生了故障该保护应动作时,不应由于它本身的缺陷而拒动作;而在不属于它动作的任何情况下,则应可靠地不动作.以上四个基本要求是设计,配置和维护继电器保护的依据,又是分析评价继电保护的基础.这四个基本要求之间,是相互联系的,但往往又存在着矛盾.因此,在实际工作中,要根据电网的结构和用户的性质,辩证地进行统一.第二章,电网的电流保护一, 单侧电源网络相间短路的电流保护输电线路发生相间短路时,电流会突然增大,故障相间的电压会降低.利用电流会这一特征,就可以构成电流保护.电流保护装置的中心环节是反应于电流增大而动作的电流继电器.电流继电器是反应于一个电器量而电阻的简单继电器的典型.1,继电器(1)电磁型继电器电磁继电器的基本结构形式有螺管线圈式, 吸引衔铁式和转动舌片式三种,如图2.1 所示. 电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件, 它是反应电流超过一整定值而动作的继电器. 电磁继电器是利用电磁原理工作的,以吸引衔铁式继电器例进行分析,在线圈1 中通以电流,则产生与其成正比的磁通,通过由铁心,空气隙和可动舌片而成的磁路,使舌片磁化于铁心的磁极产生电磁吸力,其大小于成正比,这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转距可表示为( 2.1 )式中比例常数;电磁铁与可动铁心之间的气隙.( a )螺管线圈式; (b) 吸引衔铁式; (c) 转动舌片式图2.1 电磁型继电器的结构原理1 —线圈;2 —可动衔铁;3 —电磁铁;4 —止挡;5 —接点;6 —反作用弹簧正常工作情况下,线圈中流入负荷电流,继电器不工作,这是由于弹簧对应于空气隙产生一个初始力矩 .由于弹簧的张力与伸长量成正比,因此,当空气长度由减小到时,弹簧产生的反作用力矩为式中比例常数.另外,在可动舌片转动的过程中,还必须克服摩擦力力矩 .因此1 )继电器动作的条件.为使继电器动作,必须增大电流,通过增大电流来增大电磁电磁转矩,使其满足关系式:2 ) 动作电流 .能够满足上述条件,使继电器动作的最小电流值称为继电器的动作电流(起动电流),记作 .3 )继电器的返回条件.继电器动作后,当减小时,继电器在弹簧的作用下将返回.为使继电器返回,弹簧的作用力矩必须大于电磁力矩及摩擦力矩之和,即或4 ) 返回电流. 满足上述条件,使继电器返回原位的最大值电流称为继电器的返回电流,记为,5 )返回系数. 返回电流和起动电流的比值成为继电器的返回系数,可表示为6 ) 动作电流的调整方法:①改善继电器线圈的匝数;②改变弹簧的张力;③改变初始空气隙的长度.7 ) 剩余力矩 .在继电器的动作过程和返回过程中,随着气隙的变化,都将出现一个剩余力矩,从而使继电器的动作过程和返回过程都雪崩式的进行,继电器要么动作,要么返回,它不可能停留在某一个中间状态,具有明显的"继电特性".同时,该力矩还有利于继电器的触点可靠的接触与断开.2,几个基本概念1 )系统最大运行方式在被保护线末端发生短路时,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.2 )最小运行方式在同样短路条件下,系统等值阻抗最大,而通过保护装置的电流为最小的运行方式.系统等值阻抗的大小与投入运行的电气设备及线路的多少等有关.3 )最小短路电流与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,称之为最大短路电流.而在最小运行方式下两相短路时,通过保护装置的短路电流为最小,称之为最小短路电流.4 )保护装置的起动值对因电流升高而动作的电流保护来讲,使起动保护装置的最小电流值称为保护装置的起动电流,记作 .保护装置的起动值是用电力系统的一次侧参数表示的,当一次侧的短路电流达到这个数值时,安装在该处的这套保护装置就能够起动.5 )保护装置的整定所谓整定就是根据对继电保护的基本要求,确定保护装置的起动值(一般情况下是指电力系统一次侧的参数),灵敏性,动作时限等过程.3,无时限电流速断保护根据对保护速动性的要求,在满足可靠性和保护选择性的前提下,保护装置的动作时间,原则上总是越快越好.因此,各种电气元件应力求装设快速动作的继电保护.仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护,称为电流速断保护,也称为无时限流速断保护.(1),工作原理无时限速断保护是为了保证其动作的选择性,一般情况下速断保护只保护被保护线路的一部分,具体工作原来如图2.6 所示.对于单侧电源供电线路,在每回电源侧均装有电流速断保护.在输电线上发生短路时,流过保护安装地点的短路电流可用下式计算( 2.4 )图2.06 电流速断保护的动作特性分析Ⅰ—最大运行方式下三相短路电流;Ⅱ—最小运行方式下两相短路电流由式( 2.4 )和( 2.5 )可看出,流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位置而变化,且与系统的运行方式和短路类型有关. 和与的关系如图2.6 中的曲线Ⅰ和Ⅱ所示.从图可看出,短路点距保护安装点愈远,流过保护安装地点的短路电流愈小.(2),整定计算1 )动作电流为了保证选择性,保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处(如点即B 变电所短路时,通过保护的最大保护电流(最大运行下的三相短路电流)来整定.即可靠系数对保护1 ( 2.6 )把起动电流标于图2.6 中,可见在交点M 与保护 2 安装处的一段线路上短路对2 能够动作.在交点M 以后的线路上的短路时,保护2 不动作.因此,一般情况下,电流速断保护只能保护本条线路的一部分,而不能保护全线路.2 )保护范围(灵敏度)计算(校验)规程规定,在最小运行方式下,速断保护范围的相对值为15%~20% ,即式中——最小保护范围;当系统为最大运行方式时,三相短路时保护范围最大;当系统为最小运行方式时,两相短路时保护范围最小.求保护范围时考虑后者.由图2.6 可知( 2.7 )其中, 代入式( 2.7 )整理得( 2.8 )(3)动作时限无时限电流速断保护没有人为延时,只考虑继电保护固有动作时间.考虑到线路中管型避雷器放电时间为0. 04~0.06s ,在避雷器放电时速断保护不应该动作,为此在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器,一方面扩大接点的容量和数量,另一方面躲过管型避雷器的放电时间,防止误动作.由于动作时间较小,可认为t=0 .( 4 )电流速断保护的接线图1 )单相原理接线图电流继电器接于电流互感器TA 的二次侧,它动作后起动中间继电器,其触点闭合后,经信号继电器发出信号和接通断路器跳闸线圈.(5),对电流速断保护的评价优点:简单可靠,动作迅速.缺点:①不能保护线路全长.②运行方式变化较大时,可能无保护范围.如图2.9 所示,在最大运行方式整定后,在最小运行方式下无保护范围.③在线路较短时,可能无保护范围.4, 限时电流速断保护由于电流速断保护不能保护本线路的全长,因此必须增设一套新的保护,用来切除本线路电流速断保护范围以外的故障,作为无时限速断保护的后备保护,这就是限时电流速断保护.( 1 )对限时电流速断保护的要求增设限时电流速断保护的主要目的是为了保护线路全长,,对它的要求是在任何情况下都能保护线路全长并具有足够的灵敏性,在满足这个全体下具有较小的动作时限.( 2 )工作原理1 ) 为了保护本线路全长,限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线线路去,这样当下一条线路出口短路时,它就能切除故障.2 ) 为了保证选择性,必须使限时电流速断保护的动作带有一定的时限.3 ) 为了保证速动性,时限尽量缩短.时限的大小与延伸的范围有关,为使时限较小,使限时电流速断的保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护的范围.因而动作时限比下一条线路的速断保护时限高出一个时间阶段 .( 3 )整定计算1 )动作电流动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的电流进行整定( 2.9 )2 )动作时限 .为了保证选择性,时限速断电流保护比下一条线路无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段,即( 2.10 )当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后,它们联合工作就可以0.5s 内切除全线路范围的故障,且能满足速动性的要求,无时限电流速断和限时速断构成线路的"主保护".3 )灵敏度校验. 保护装置的灵敏度(灵敏性),是只在它的保护范围内发生故障和不正常运行状态时,保护装置的反应能力.灵敏度的高低用灵敏系数来衡量, 限时电流速断保护灵敏度为( 2.11 )式中——被保护线路末端两相短路时流过限时电流速断保护的最小短路电流;当时,保护在故障时可能不动,就不能保护线路全长,故应采取以下措施:①为了满足灵敏性,就要降低该保护的起动电流,进一步延伸限时电流一条线路限时电流速断保护的保护范围).②为了满足保护选择性,动作限时应比下一条线路的限时电流速断的时限高一个,即速断保护的保护范围,使之与下一条线路的限时电流速断相配合(但不超过下( 4 )限时电流速断保护的接线图1 )单相原理接线如图2.11 所示,( 5 )对限时电流速断保护的评价限时电流速断保护结构简单,动作可靠,能保护本条线路全长,但不能作为相邻元件(下一条线路)的后备保护(有时只能对相邻元件的一部分起后备保护作用).因此,必须寻求新的保护形式.5,定时限过电流保护( 1 )工作原理过电流保护通常是指其动作电流按躲过最大负荷电流来整定,而时限按阶梯性原则来整定的一种电流保护.在系统正常运行时它不起动,而在电网发生故障时,则能反应电流的增大而动作,它不仅能保护本线路的全长,而且也能保护下一条线路的全长.作为本线路主保护拒动的近后备保护,也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护.如图2.13 所示,( 2 )整定计算1 )动作电流.按躲过被保护线路的最大负荷电流,且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定( 2.12 )2 )灵敏系数校验.要求对本线路及下一条线路或设备相间故障都有反应能力,反应能力用灵敏系数衡量.本线路后备保护(近后备)的灵敏系数有关规程中规定为( 2.13 )作为下一条线路后备保护的灵敏系数(远后备),〈〈规程〉〉中规定( 2.14 )当灵敏度不满足要求时,可以采用电压闭锁的过流保护,这时过流保护自起动系数可以取13 )时间整定.由于电流Ⅲ段的动作保护的范围很大,为保证保护动作的选择性,其保护延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的电阻时间长一个时限阶段为( 2.15 )( 3 )灵敏系数和动作时限的配合过电流保护是一种常用的后备保护,实际中使用非常广泛.但是,由于过电流保护仅是依靠选择动作时限来保证选择性的,因此在负责电网的后备保护之间,除要求各后备保护动作时限相互配合外,还必须进行灵敏系数的配合(即对同一故障点而言越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏系数).( 4 )对定时限过电流的评价定时限过电流结构简单,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的应用,一般在35kv 及以下网络中作为主保护.定时限过电流保护的主要缺点是越靠近电源端其动作时限越大,对靠近电源端的故障不能快速切除.6, 阶段式电流保护的应用及评价电流速断保护只能保护线路的一部分,限时电流速断保护能保护线路全长,但却不能作为下一相相邻的后备保护,因此必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后备保护.由电流速断保护,限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成一整套保护,叫做三段电流保护.实际上,供配电线路并不一定都要装设三段式电流保护.比如,处于电网末端附近的保护装置,,当定时限过电流保护的时限不大于0.5~0.7s 时,而且没有防止导线烧损及保护配合上的要求的情况下,就可以不装设电流速断保护和限时电流速断保护,而将过电流保护为主要保护.在某些情况下,常采用两段组成一套保护, ( 2 )阶段式电流保护的时限阶段式电流保护的时限特性是指各段电流保护的保护范围与动作时限的关系曲线.电流三段式保护的保护特性及时限特性如图2.14 所示.图2.14 电流三段式保护特性及时限特性分析图继电保护的接线图一般可以用原理图和展开图形式来表示.电流三段式保护单相原理接线图如图2.15 所示,( 3 )阶段式保护的选择性电流速断保护是通过选择动作电流保证选择性的,定时限过电流保护通过选择动作时限来保证选择性的,而限时电流速断保护则是通过同时选择动作电流和动作时限来保证选择性的.这是应当重点理解的环节. ( 4 )对阶段式电流保护的评价三段式电流保护的优点是简单,可靠,并且一般情况下都能较快切除故障,一般用于35kv 及以下电压等级的单侧电源电网中.缺点是它的灵敏度和保护范围受系统运行方式和短路类型的影响,此外,它只在单侧电源的网络中才有选择性.7,电流保护接线方式电流保护的接线方式就是指保护中电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式.( 1 )三相完全星型接线主要接线方式1 )三相完全星型接线方式如图2.17 所示,三个电流互感器与三个电流继电器分别按相连接在一起,形成星型.三个继电器触点并联连接,相当于"或"回路.三相星型接线方式的保护对各种故障,如三相,两相短路,单相接地短路都能动作.图2.17 完全星型接线图图 2.18 不完全星形接线图2 )相不完全星型接线方式两相不完全星型接线方式如图 2.18 所示.它与三相星形的保护的区别是能反应各种相间短路,但B 相发生单相短路时,保护装置不会动作.( 2 )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.前述三种接线方式均能反应这些故障(除两相电流接线不能保护变压器外),不同之处在于动作的继电器数目不同,对不同类型和相别的相间短路,各种接线的保护装置灵敏度有所不同.2 )中性点非直接接地电网中的两点接地短路图2.20 串联内线路上两点接地的示意图在中性点非直接接地电网(小接地电流)中,某点发生单相接地时,只有不大的对地电容电流流经故障点,一般不需要跳闸,而只要给出信号,由值班人员在不停电的情况下找出接地点并消除之,这样就能提高供电的可靠性.因此,对于这种系统中的两点接地故障,希望只切除一个故障.①串联线路上两点接地情况,如图2.20 所示,在和点发生接地短路,希望切除距电源远的线路.若保护1 和保护2 均采用三相星形接线时,如果它们的整定值和时限满足选择性,那么,就能保证100%地只切除BC 段线路故障.如采用两相星形接线,则保护就不能切除B 相接地故障,只能由保护2 切除BC 线路,使停电范围扩大.这种接线方式在不同相别的两点接地组合中,只能有2/3 的机会有选择地后面的一个线路.②放射性线路上两点接地情况如图2.21 所示,图2.21 放射性线路上两点接地的示意图在点发生接地短路时,希望任意切除一条线路即可.当采用三相星型接线时,两套保护(若时限整定相同)均将起动.如采用两相星型接线,则保护有2/3 的机会只切除任一线路.因此,在放射性的线路中,两相星型比三相星型应用更广泛.( 3 )各种接线方式的应用三相星形接线方式能反应各种类型的故障,保护装置的灵敏度不因故障相别的不同而变化.主要应用如下方面:1 )广泛用于发电机,变压器,大型贵重电气设备的保护中.2 )用在中性点直接接地电网中(大接地电流系统中),作为相同短路的保护,同时也可保护单相接地(对此一般都采用专门的零序电流保护).3) 在采用其它更简单和经济的接线方式不能满足灵敏度的要求时,可采用这种接线方式.两相星形接线方式较为经济简单,能反应各种类型的相同短路.主要应用于如下方面:1 )在中性点直接接地电网和非直接接地电网中,广泛地采用它作为相间短路保护在10kv 以上,特别在3 5kv非直接接地电网中得到广泛应用.2 )在分布很广的中性点非直接接地电网中,两点接地短路常发生在放射型线路上.在这种情况下,采用两相星形接线以保证有2/3 的机会只切除一条线路(要使保护装置均安装在相同的两相上,一般为AC 相).如在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中对单相接地可不立即跳闸,允许运行2 小时,因此在6~10kv 中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式.两相电流差接线方式具有接线简单,投资较少等优点,但是灵敏性较差,又不能保护Y/ -11 接线变压器后面的短路,故在实际应用中很少作为配电线路的保护.这种接线主要用在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中,作为馈电线和较小容量高压电动机的保护.二,双侧电源网络相间短路的方向性电流保护1,方向性电流保护的工作原理在单侧电源网络中,各个电流保护线路靠近电源的一侧,在发生故障时,它们都是在短路功率的方向从母线流向线路的情况下,有选择性地动作,但在双侧电源网络中,如只装过电流保护是不能满足选择性要求.( 2 )几个概念1 ) 短路功率:指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率.。
继电保护知识点总结
继电保护知识点总结第一篇：继电保护知识点总结电力系统中常见的故障类型和不正常运行状态故障：短路(最常见也最危险)；断线；两者同时发生不正常：过负荷；功率缺额而引起的频率降低；发电机突然甩负荷而产生的过电压；振荡继电保护在电力系统发生故障或不正常运行时的基本任务和作用。
迅速切除故障，减小停电时间和停电范围指示不正常状态，并予以控制继电保护的基本原理利用电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态时，各种物理量的差别来判断故障或异常，并通过断路器将故障切除或者发出告警信号继电保护装置的三个组成部分。
测量部分：给出“是”、“非”、“大于”等逻辑信号判断保护是否启动逻辑部分：常用逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”等，确定断路器跳闸或发出信号执行部分保护的四性选择性：保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少速动性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
灵敏性：继电保护装置应尽可能快的断开故障元件。
故障的切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和可靠性：在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动，称信赖性）而在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即不误动，称安全性）。
主保护、后备保护保护：被保护元件发生故障故障，快速动作的保护装置后备保护：在主保护系统失效时，起备用作用的保护装置。
远后备：后备保护与主保护处于不同变电站近后备：主保护与后备保护在同一个变电站，但不共用同一个一次电路。
继电器的相关概念：继电器是测量和起动元件动作电流：使继电器动作的最小电流值返回电流：使继电器返回原位的最大电流值返回系数：返回值/动作值过量继电器：返回系数Kre<1 欠量继电器：返回系数Kre>1 绩电特性：启动和返回都是明确的，不可能停留在某个中间位置阶梯时限特性：最大(小)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(大)，而通过保护装置的电流最大(小)的运行方式三段式电流保护：由电流速断保护、限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护工作原理：电流速断保护:当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护，为了保证保护的选择性，一般情况下只保护被保护线路的一部分限时电流速断保护：切除本线路上电流速断保护范围之外的故障，作为电流速断保护的后备保护定时限过电流保护：反应电流增大而动作，保护本线路全长和下一条线路全长，作为本条线路主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护。
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：
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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
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k1
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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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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；
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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；
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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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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
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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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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
许继继电保护基本原理
精心整理继电保护基本原理及电力知识问答主任委突出重点，把最精华的部分呈献给读者。
第二篇为新产品的介绍，该篇针对许继集团最近几年研制开发并已成功推向市场的8000系列综自和800系列保护的产品，简单介绍了这些产品的主要功能、特点、分类、应用范围，并与国内的几个主要生产厂家的产品作了对比。
第三篇为电力基础知识，该篇除了电力系统、继电保护、自动化的基础知识以外，还包括了许继集团各子公司的主要产品。
作者查阅了大量的相关资料，筛选出了二百多道题目，采用问答的形式编写，便于读者学习和掌握。
本书可以作为许继集团有限公司电气工程类设计研发人员、制造人员、工程调试人员、售后服务人员、市场营销人员、销售人员及新员工培训的教材，也可以作为电力部门继电保护人员调试、运行、维护的培训和参考资料。
全书由刘甲申主编，任志航、刘福成校核，谢世坤审核，教育中心、电气销售公司和人力资源部共同编辑出版。
本书在编写过程中得到了各相应子公司的大力支持和帮助，在此一并致谢。
由于编写时间紧张，作者能力有限，书中难免有错误和不当之处，敬请读者批评指正。
编委2006年1月目录前言第一篇继电保护基本原理 (1)述护11电流第五节电流保护计算举例……………………………………………………………16第三章电网的距离保护 (19)第一节距离保护的作用原理…………………………………………………………19第二节阻抗继电器……………………………………………………………………20第三节阻抗继电器的接线方式………………………………………………………2526272932护35第二节输电线的高频保护……………………………………………………………37第三节分相电流差动保护简介………………………………………………………40第四节输电线纵联保护的发展趋势…………………………………………………41第五章自动重合闸 (42)第六章电力变压器的继电保护46465152护54第二节发电机的纵差动保护和横差动保护…………………………………………54第三节发电机的单相接地保护………………………………………………………56第四节发电机的负序过电流保护……………………………………………………57第五节发电机的失磁保护……………………………………………………………58第六节发电机—变压器组继电保护的特点…………………………………………62护述69707173点 (73)二 8000系列综自产品的分类及应用 (73)三国内几大厂家综自系统对比分析 (73)四 800系列保护的主要特点 (74)五 800系列保护的分类 (74)六 800系列保护的主要功能及应用范围 (74)七供货业绩 (76)第三篇电力基础知识问答 (78)参考文献 (115)运行状态之间的差别，以实现保护。
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
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4. 定时限过电流保护的构成
2.1.6 阶段式电流保护的配合及应用
2.1.7 电流保护的接线方式
接线方式：电流互感器二次侧和继电器之间的联接方式
A B
C
6.三段式电流保护的接线图举例
三段式电流保护的原理接线图
三段式电流保护的展开图
2.2 双侧电源电网相间短路的方向性电流保护
若以P代表继电器动作的逻辑状态，通常 继电器动作：P=1 （逻辑“1”） 继电器返回：P=0 （逻辑“0” ）
DL型电流继电器结构图
返回 电流 动作 电流
Kre=0.8-0.9
2.1.2 单侧电源网络相间短路时的电流特征
目前，我国电力系统主要的电压等级：1000kV, 750kV, 500kV, 330kV, 220kV, 110kV, 66kV, 35kV, 10kV, 6kV, 380/220V。
继电器延时60-80ms， ➢ 中间继电器的延时,一方面延时动作可以躲过线路
中避雷器的放电时间40-60ms，另一方面扩大触 点容量和数量。可见，速断保护并不是瞬间完成 的，也有一定的延时。
4.电流速断保护的特点
❖ 简单可靠，动作迅速，因而获得广泛应用
❖ 不能保护线路的全长
❖ 保护范围直接受系统运行方式变化的影响 : 系统运行方式变化很大时，速断保护可能没有保护 范围 被保护线路的长度很短时，速断保护可能没有保护 范围 当采用线路变压器组时也有可能保护线路全长（见 例1）
2.1 单侧电源电网相间短路的电流保护 2.2 多侧电源电网相间短路的方向性电流保护 2.3 中性点直接接地电网单相接地故障的零序
电流及方向保护 2.4 小电流接地系统单相接地故障的零序电流、
电压及方向保护(自学）
2.1 单侧电源电网相间短路的电流保护
2.1.1 继电器
继电器是实现继电保护的基本元件，一套 复杂的继电保护装置是由各种继电器组成的。
2.1.4 电流定时限速断保护(II段)
❖ 切除本线路速断范围以外的故障，保护本线路 的全长
❖ 作为速断的后备
动作原理
❖ 保护范围延伸到下பைடு நூலகம்条线路 ❖ 为保证选择性，必须使保护的动作带有一定的
时限 ❖ 为了使动作时限尽量缩短，考虑使它的保护范
围不超出下一条线路速断保护的范围 ❖ 其动作时限比下一条线路的速断高出一个时间
2.2.1 双侧电源网络相间短路的功率方向 1. 问题的提出
IK1A
I K1B
IK2A
IK2B
两种情况矛盾！
2.解决办法分析
S+
S+
S-
S+
S-
S+
误动
S+
误动 S-
S+
S+
S-
S+
3 采取的措施
2.2.2方向性电流保护的基本原理
分解为二个单电源网络
方向性电流保护的单相原理接线图
2.2.3 功率方向判断元件
工作原理
❖ 起动电流大于（躲开）最大负荷电流 ❖ 起动电流大于（躲开）最大负荷自起动电流,
外部故障能可靠返回 ❖ 保护定值不能保证选择性 ❖ 为保证选择性，必须使保护的动作带有一定
的时限 ❖ 与相邻线路动作时限配合：阶梯时限特性
1.动作电流的整定
动作电流: ①躲过最大负荷电流 ②在外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。
承担输电任务
U
N
电网
110kV电网：中 多性 电点 源直 环接 网接地运行方式 主保护由纵联保护承担 能够快速切除线路上任一点故障
主要承担供、配电任务
U N
110kV电网正 采常 用时 双单 电侧 源电 互源 为供 备电 用方式
中性点非直接接地（为什么？）
主保护采用阶段式特性的电流保护承担
阶段
1
2
3
set.1
11
2
3
tt2I2I1I1I
tt112tt 2
△△tt通通常常取取00..55SS
sen
set
,可与下一级线路的II段配合
配合
4. 限时电流速断保护的构成
2.1.5 定时限过电流保护（III段 ）
❖ 保护本线路及相邻下条线路的全长 ❖ 本线路I、II段保护的近后备（装置故障） ❖ 相邻线路的保护的远后备（装置故障及开关失灵）
1.功率方向元件的工作原理和要求
对功率方向元件的基本要求： 1）有明确的方向性 2）有足够的灵敏度
2.功率方向元件的动作特性
怎么才能让正向故障时方向元件获得最大灵敏性呢？
根据 P UI cosr 采用移相，使 cos(r sen ) 1 考虑相应动作范围，则有
Ur Ir cos(r sem ) 0
用功率形式表示 Ur Ir cos(r ) 0
A相功率形式表示 UBC IA cos(r ) 0
K
3.功率方向判别元件的构成框图
潜动
2.2.4 相间短路功率方向判别元件的接线方式
.
e .
90 arg U r
jsen
90
.
I r.
90 sen
arg
U
.
r
90
sen
Ir
灵敏度角 sen r
可在实际使用中，又有一个问题：按上式，故障 发生在保护出口处时，因电压为0，出现死区！
解决思路：把故障相的电压改成另外两相的电压，如A相 元件采用BC相电压。
.
.
U U arg r arg BC
rA
.
.
Ir
IA
rA k 90o 30o
此时的最大灵敏角变为(线路阻抗角为60度） sen k 90o 30o
动作方程为表示
.
e .
90 arg Ur
j (90K )
.
90
Ir
令 90 K 称为功率方向元件的内角 sen r
.
90 arg U r 90 . Ir
大
两种运行方式下的短路电流分布
继电保护整定计算的三步曲：
❖ 1 动作值的整定 ❖ 2 动作时限的整定 ❖ 3 灵敏度校验
2.1.3 电流速断保护(I段)
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，也称为电流I段
A
B
C
可靠系数
A
B
C
2. 最小保护范围校验
对保护A要求: (1)图解法
lm in lAB
100
%
(15
~
20%)
lAB
直接利用最大/最小短路电流曲线进行校验（见
上图）
(2)解法析
令
I I set.1
(2)
k min.b
解得
3
Es
2 Zs.max Z1 lmin
lmin
1 (
Z1
3 Es 2 I set.1
Zs.max)
动作时间
➢ 保护本身没有设定人为的延时，即t1=0s ➢ 电流继电器延时一般小于10ms；保护出口中间