电网相间短路的电流电压保护
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中国电力出版社
2、电流保护II段整定计算
I I (3) I K I kA (1)II段动作电流： op.2 rel K 3max 1.3 0.534 0.694
II II I I op K I .1 rel op.2 1.1 694 764A
I
(2)II段保护时限
（3）II段保护灵敏系数
中国电力出版社
3.定时限电流保护(III段)整定 计算
（1）III段动作电流：
III K 1.2 1.3 III rel K ss I op.1 I L.max 150 265.3 A K re 0.85 K con III 1 275.3 III I op.1r I op1 4.6 A KTA 300/ 5
中国电力出版社
第五节 电压、电流联锁速断保护
保护 动作 信号
QF
YR
QF
+
1KM
低电 压信 号
+ +
KS
2KM
1KA I<
2KA I<
1KV
U<
2KV U<
3KV U<
TAa
TAc
a b c
来至电压互感器TV
• 图3-35电压、电流联锁速断保护原理接线图
中国电力出版社
第六节 三段式电流保护装置
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 一相邻线路的后备保护，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。 1. 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。
E
3 1.124kA 9 10
3 0.534kA 6 10 24 37
K3点
I
( 3) k 3. max
X S .min X AB X BC
I
( 3) k 3. min
E X S .max X AB X BC
3 0.497kA 9 10 24
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1. 工作原理
反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和 下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保 护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大 负荷时，保护不应该动作。 k
t1III
III t2
III t3
中国电力出版社
2.整定计算
（1）动作电流
按躲开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：
4、例3-1
例3-1：在图3-41所示的35kV单侧电源辐射形电网中，线路Ll和L2均装设 三段式电流保护，采用两相星形接线。已知线路WLl的正常最大工作电 流为170A，电流互感器变比为300/5, 系统在最大运行方式及最小运行 方式时，K1、K2、K3点三相短路电流值见表3-1。路Ll线路L2的过电流 保护的动作时限为2s。 表3-1 例题中各点短路电流数值 短路点 K1 3400 2280 K2 1310 1150 K3 520 490
II op .1r
K con II 1 764 I op1 12.7 A KTA 300/ 5
I t1II t2 t 0s 0.5s 0.5s
( 2) I 0.8661.124 II k 2min K smin II 1.3 1.3合格 I op.1 0.694
(2)III段保护灵敏度校验： 近后备保护 远后备保护
K
III s min.1.(近)
2） I（ 0.8661124 k 2. min III 3.5 1.5合格 I op.1 275.3
K sIII min.1.(远)
（3）保护时限
2） I（ 0.866 497 k 3. min III 1.56 1.2合格 I op.1 275.3
A
35kV
1
B
WL1
K2
C
2
K3
~
WL2
K2
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例3-2
解：（1）计算K2点、K3点最大、最小运行方式下三相短路电 流 37 E K2点： (3) 3
I k 2.max
I
( 3) k 2. min
X S .min X AB
E
6 10
37
1.335kA
X S .max X AB
1KT 1KT
1KS
KCO -WC
1KT 2KT 2KS 3KS
YR QF
2KT 2KT KCO
图3-40（b） 三段式电流保护展开接线图
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第六节 三段式电流保护装置
思考：是不是所有的线路都要装 设三段式电流保护？
什么情况下过电流保护作为主保护？ 什么情况下可采用两段组成一套保护？
中国电力出版社
pmin I k 2min 2280 1700 1150 100 I 100 34.5% （ 15 20） %合格 I K 1min I K 2min I op1 2280 1150 1700
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I I K 1min I op 1
I
I op .1r
K con I 11700 I op1 28.3 A KTA 300/ 5
K sImin
IK 0.866 2280 min 1 1.16 1.5不合格 I I op1 1700
2
（3）灵敏系数校验
1）简化计算：
2）最小保护范围：
t t t 0s 0.5s 0.5s
I 2
2
（3）灵敏系数校验
K sII min
IK 0.866 1150 2min II 1.34 1.3合格 I op1 744
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3、过流保护装置
(1)过流保护装置一次侧动作电流：
III K 1.2 1.3 III rel K ss I op1 I Lmax 174 319 A Kre 0.85 K con III 1 319 III (2) 继电器动作电流： I op I op1r 5.3 A .1r KTA 300/ 5
37
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例3-2 解:1、电流保护I段整定计算
1)保护装置一次侧动作电流IIop·1的计算
I
I op1
K I
I rel
(3) k 2max
1.31.335 1.736
K con I 1 I op.1 1736 28.9 300 K TA 5
2）继电器动作电流
2、线路无时限电流速断保护：
I
I op2
K I
I rel k 3. max
1.3 520 676A
II II I I op K 1 rel I op2 1.1 676 744A
继电器动作电流 II段保护时限
I
II 1
II op .1r
K con II 1 744 I op1 12.4 A KTA 300/ 5
TAa
TAa TAC
+WS
1KA
3KA
5KA
1KA
3KA
2KA
5KA
4KA 6KA
TAC
2KA
1KS 2KS
4KA
6KA
7KA
7KA
-WS
+WS 2KS 3KS
1KS
3KS
-WS
•
图3-40（b）三段式电流保护展开接线图
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第六节 三段式电流保护装置
+WC 1KA 2KA 3KA 4KA 5KA 6KA 7KA
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第六节 三段式电流保护装置
QF YR QF
信号
+
1KS
+
信号
+
2KS KCO
+
KT
3KS
1KA I> 2KA I> 3KA I> 4KA I> 5KA I> 6KA I> 7KA I>
2KT
TAa
TAc
图3-40(a) 电流Ⅲ段保护的原理接线
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第六节 三段式电流保护装置
III K III rel K ss I op.1 I L.max K re III K III rel K ss K con 继电器的动作电流： I op I L max .1.r K re KTA
k
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（２）灵敏度校验
对保护1的定时限电流保护，其灵敏系数 为： （2）
中国电力出版社
（
3） 时间整定
动作时限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:
t
t
III 1
t t
III 2
III n
t
III ( n 1).max
t
k
中国电力出版社
4.对定时限过电流保护的评价
优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近 后备，而且能作为远后备。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。
I I op .1r
3）动作时限
t1I 0s
4、灵敏系数校验 3 E ph 3 37 3 I X 1 Pmin X S max 9 1.632 2 II 2 1.736 op1
X1 IPmin 1.632 100 16.3 15合格 X1 AB 10
最大运行方式下 三相短路电流（A）
最小运行方式下 三相短路电流（A）
1
K1
K2
~
WL1
中国电力出版社
2
K
K3
WL2
1QF
解： 1、对线路保护1进行无时限电流速断保护的整定计算 （1）保护1的一次侧动作电流
I
I op.1
Fra Baidu bibliotek
K I
I rel
(3) K 2max
1.31310 1700A
（2）继电器动作电流
近后备 : K 远后备 :
III sen.1.(近)
I kB.min III 1.5 I op.1
III K sen .1.(远)
I(2) KC.min 1.2 III I op.1
k
中国电力出版社
思考：当灵敏度不满足要求时，怎么办？
可以采 用低电压闭锁的过电流保护。
低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开。 当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。 正常运行时:KV触点打开，KA触点打开。 最大负荷电流：KV触点打开，KA触点闭合。 短路时：KV触点闭合，KA触点闭合。
I K 3min 0.866 490 III 1.33 1.2合格 I op1 319
中国电力出版社
2
例3-2
例题3-2 如图3-50所示网络中每条线路的断路器上均装有三段式 电流保护。已知电源最大、最小等值阻抗为Xs.max=9Ω，Xs.m in=6Ω，线路阻抗XAB=10Ω，XBC=24Ω，线路WL2过流保护时限 为2.5S，线路WL1最大负荷电流为150A，电流互感器采用不完 全星形接线,电流互感器的变比为300/5，试计算各段保护动作 电流及动作时限，校验保护的灵敏系数，并选择保护装置的主 要继电器。
第三章 电网相间短路的电 流电压保护
第四节
定时限过电流保护
定时限过电流保护（电流保护III段）
思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路 一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不 能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保 护，怎么办？
定时限过电流保护
定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流 整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流 保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无 关。
III （3）动作时限： t1III t2 t 2.5s 0.5s 3s
（4）灵敏系数校验 2 I 0.866 1150 III K 2min 1）近后备保护： K smin III 3.1 1.5合格 I op1 319 2)远后备保护
K
III smin
t
III 1
t t 2.5s 0.5s 3s
III 2
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例3-2时限特性曲线
A 1 B
WL1
K2
C 2
K3
~
WL2
t1III
t
I 1
t 2I
t
t t II 1
t
II 2
III t2
2.三段式电流保护的保护特性及时限特性
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3.三段式电流保护的评价
优点：简单，可靠，并且一般情况下都 能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电 压等级的单侧电源电网中。 缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运 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。
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2、电流保护II段整定计算
I I (3) I K I kA (1)II段动作电流： op.2 rel K 3max 1.3 0.534 0.694
II II I I op K I .1 rel op.2 1.1 694 764A
I
(2)II段保护时限
（3）II段保护灵敏系数
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3.定时限电流保护(III段)整定 计算
（1）III段动作电流：
III K 1.2 1.3 III rel K ss I op.1 I L.max 150 265.3 A K re 0.85 K con III 1 275.3 III I op.1r I op1 4.6 A KTA 300/ 5
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第五节 电压、电流联锁速断保护
保护 动作 信号
QF
YR
QF
+
1KM
低电 压信 号
+ +
KS
2KM
1KA I<
2KA I<
1KV
U<
2KV U<
3KV U<
TAa
TAc
a b c
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• 图3-35电压、电流联锁速断保护原理接线图
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第六节 三段式电流保护装置
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 一相邻线路的后备保护，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。 1. 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。
E
3 1.124kA 9 10
3 0.534kA 6 10 24 37
K3点
I
( 3) k 3. max
X S .min X AB X BC
I
( 3) k 3. min
E X S .max X AB X BC
3 0.497kA 9 10 24
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1. 工作原理
反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和 下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保 护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大 负荷时，保护不应该动作。 k
t1III
III t2
III t3
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2.整定计算
（1）动作电流
按躲开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：
4、例3-1
例3-1：在图3-41所示的35kV单侧电源辐射形电网中，线路Ll和L2均装设 三段式电流保护，采用两相星形接线。已知线路WLl的正常最大工作电 流为170A，电流互感器变比为300/5, 系统在最大运行方式及最小运行 方式时，K1、K2、K3点三相短路电流值见表3-1。路Ll线路L2的过电流 保护的动作时限为2s。 表3-1 例题中各点短路电流数值 短路点 K1 3400 2280 K2 1310 1150 K3 520 490
II op .1r
K con II 1 764 I op1 12.7 A KTA 300/ 5
I t1II t2 t 0s 0.5s 0.5s
( 2) I 0.8661.124 II k 2min K smin II 1.3 1.3合格 I op.1 0.694
(2)III段保护灵敏度校验： 近后备保护 远后备保护
K
III s min.1.(近)
2） I（ 0.8661124 k 2. min III 3.5 1.5合格 I op.1 275.3
K sIII min.1.(远)
（3）保护时限
2） I（ 0.866 497 k 3. min III 1.56 1.2合格 I op.1 275.3
A
35kV
1
B
WL1
K2
C
2
K3
~
WL2
K2
中国电力出版社
例3-2
解：（1）计算K2点、K3点最大、最小运行方式下三相短路电 流 37 E K2点： (3) 3
I k 2.max
I
( 3) k 2. min
X S .min X AB
E
6 10
37
1.335kA
X S .max X AB
1KT 1KT
1KS
KCO -WC
1KT 2KT 2KS 3KS
YR QF
2KT 2KT KCO
图3-40（b） 三段式电流保护展开接线图
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第六节 三段式电流保护装置
思考：是不是所有的线路都要装 设三段式电流保护？
什么情况下过电流保护作为主保护？ 什么情况下可采用两段组成一套保护？
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pmin I k 2min 2280 1700 1150 100 I 100 34.5% （ 15 20） %合格 I K 1min I K 2min I op1 2280 1150 1700
中国电力出版社
I I K 1min I op 1
I
I op .1r
K con I 11700 I op1 28.3 A KTA 300/ 5
K sImin
IK 0.866 2280 min 1 1.16 1.5不合格 I I op1 1700
2
（3）灵敏系数校验
1）简化计算：
2）最小保护范围：
t t t 0s 0.5s 0.5s
I 2
2
（3）灵敏系数校验
K sII min
IK 0.866 1150 2min II 1.34 1.3合格 I op1 744
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3、过流保护装置
(1)过流保护装置一次侧动作电流：
III K 1.2 1.3 III rel K ss I op1 I Lmax 174 319 A Kre 0.85 K con III 1 319 III (2) 继电器动作电流： I op I op1r 5.3 A .1r KTA 300/ 5
37
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例3-2 解:1、电流保护I段整定计算
1)保护装置一次侧动作电流IIop·1的计算
I
I op1
K I
I rel
(3) k 2max
1.31.335 1.736
K con I 1 I op.1 1736 28.9 300 K TA 5
2）继电器动作电流
2、线路无时限电流速断保护：
I
I op2
K I
I rel k 3. max
1.3 520 676A
II II I I op K 1 rel I op2 1.1 676 744A
继电器动作电流 II段保护时限
I
II 1
II op .1r
K con II 1 744 I op1 12.4 A KTA 300/ 5
TAa
TAa TAC
+WS
1KA
3KA
5KA
1KA
3KA
2KA
5KA
4KA 6KA
TAC
2KA
1KS 2KS
4KA
6KA
7KA
7KA
-WS
+WS 2KS 3KS
1KS
3KS
-WS
•
图3-40（b）三段式电流保护展开接线图
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第六节 三段式电流保护装置
+WC 1KA 2KA 3KA 4KA 5KA 6KA 7KA
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第六节 三段式电流保护装置
QF YR QF
信号
+
1KS
+
信号
+
2KS KCO
+
KT
3KS
1KA I> 2KA I> 3KA I> 4KA I> 5KA I> 6KA I> 7KA I>
2KT
TAa
TAc
图3-40(a) 电流Ⅲ段保护的原理接线
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第六节 三段式电流保护装置
III K III rel K ss I op.1 I L.max K re III K III rel K ss K con 继电器的动作电流： I op I L max .1.r K re KTA
k
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（２）灵敏度校验
对保护1的定时限电流保护，其灵敏系数 为： （2）
中国电力出版社
（
3） 时间整定
动作时限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:
t
t
III 1
t t
III 2
III n
t
III ( n 1).max
t
k
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4.对定时限过电流保护的评价
优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近 后备，而且能作为远后备。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。
I I op .1r
3）动作时限
t1I 0s
4、灵敏系数校验 3 E ph 3 37 3 I X 1 Pmin X S max 9 1.632 2 II 2 1.736 op1
X1 IPmin 1.632 100 16.3 15合格 X1 AB 10
最大运行方式下 三相短路电流（A）
最小运行方式下 三相短路电流（A）
1
K1
K2
~
WL1
中国电力出版社
2
K
K3
WL2
1QF
解： 1、对线路保护1进行无时限电流速断保护的整定计算 （1）保护1的一次侧动作电流
I
I op.1
Fra Baidu bibliotek
K I
I rel
(3) K 2max
1.31310 1700A
（2）继电器动作电流
近后备 : K 远后备 :
III sen.1.(近)
I kB.min III 1.5 I op.1
III K sen .1.(远)
I(2) KC.min 1.2 III I op.1
k
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思考：当灵敏度不满足要求时，怎么办？
可以采 用低电压闭锁的过电流保护。
低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开。 当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。 正常运行时:KV触点打开，KA触点打开。 最大负荷电流：KV触点打开，KA触点闭合。 短路时：KV触点闭合，KA触点闭合。
I K 3min 0.866 490 III 1.33 1.2合格 I op1 319
中国电力出版社
2
例3-2
例题3-2 如图3-50所示网络中每条线路的断路器上均装有三段式 电流保护。已知电源最大、最小等值阻抗为Xs.max=9Ω，Xs.m in=6Ω，线路阻抗XAB=10Ω，XBC=24Ω，线路WL2过流保护时限 为2.5S，线路WL1最大负荷电流为150A，电流互感器采用不完 全星形接线,电流互感器的变比为300/5，试计算各段保护动作 电流及动作时限，校验保护的灵敏系数，并选择保护装置的主 要继电器。
第三章 电网相间短路的电 流电压保护
第四节
定时限过电流保护
定时限过电流保护（电流保护III段）
思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路 一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不 能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保 护，怎么办？
定时限过电流保护
定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流 整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流 保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无 关。
III （3）动作时限： t1III t2 t 2.5s 0.5s 3s
（4）灵敏系数校验 2 I 0.866 1150 III K 2min 1）近后备保护： K smin III 3.1 1.5合格 I op1 319 2)远后备保护
K
III smin
t
III 1
t t 2.5s 0.5s 3s
III 2
中国电力出版社
例3-2时限特性曲线
A 1 B
WL1
K2
C 2
K3
~
WL2
t1III
t
I 1
t 2I
t
t t II 1
t
II 2
III t2
2.三段式电流保护的保护特性及时限特性
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3.三段式电流保护的评价
优点：简单，可靠，并且一般情况下都 能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电 压等级的单侧电源电网中。 缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运 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。
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