第二章电网的电流保护-1讲解
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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。
(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）。
电力系统继电保护原理PPT 2-1三段电流保护
继电器 单侧电源网络相间短路时电流量值特征 电流速断保护(I段保护) 限时电流速断保护(II段保护) 定时限过电流保护(III段保护) 阶段式电流保护的配合及应用 反时限特性的电流保护 电流保护的接线方式
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
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线路短，保 护范围内始 端和末端电 流差别不大
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终端采用线 路-变压器接 线方式，保
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当电路网络中任意点发生三相或两相断路故障时， 其短路工频周期分量近似计算为：
IⅠop
IⅠ set.1
nTA
Kcon
其中 nTA是电流互感器变比。 Kcon 是接线系数，一般取1.0。
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保护范围的校验
保护范围：在已知保护的动作电流后，大于一次动作电流的 短路电流对应的短路点区域。最小的保护范围为在系统最小 运行方式下两相短路时出现。
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线路短，保 护范围内始 端和末端电 流差别不大
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终端采用线 路-变压器接 线方式，保
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当电路网络中任意点发生三相或两相断路故障时， 其短路工频周期分量近似计算为：
IⅠop
IⅠ set.1
nTA
Kcon
其中 nTA是电流互感器变比。 Kcon 是接线系数，一般取1.0。
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保护范围的校验
保护范围：在已知保护的动作电流后，大于一次动作电流的 短路电流对应的短路点区域。最小的保护范围为在系统最小 运行方式下两相短路时出现。
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2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
级 set K b
（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
（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
第二章电网的电流保护1PPT课件
三相短路电流）整定。即
I I KI /
/ (3)
d.1 z d.d4.max Kd.c.max
可靠系数 KK / 1.2~1.3 。
②保护范围（灵敏度 K Lm）：计算（校验）最小运
行方式下，速断保护范围的相对值
Lb%(1% 5~2% 0 )
19
L b% L L m AB i n10 % 0(1% 5~2% 0 )
一、无时限电流速断保护(电流Ⅰ段)
⑴保护原理
反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护。
I (3) d .m ax
EX Z s.m in Z1l
I (2) d .m in
3 • EX 2 Z s.m in Z1l
14
15
对于单侧电源的供电线路，在每回线路的电源 侧均装设电流速断保护！
16
希望：全线速断 矛盾：选择性与速动性（母线前后短路电流相同） 问题1：如何解决？
能使继电器起动的最小电流值。 ➢ 返回电流：对反应电流升高而动作的电流保护而言，
能使继电器返回到原始状态的最大电流值。 ➢ 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，此特 性称“继电特性”。
10
➢ 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。
12
图2 继电器的“继电特性”
I 返回系数：返回电流与起动h .电J 流的比值称继电器的返回系数， K h I dz.J
受行程末端剩余转矩及摩擦转矩的影响，电磁型过电流继电器返回系数恒小 于1。
动作电流的调整方法:
➢ 改变继电器线圈的匝数； ➢ 改变弹簧的张力； ➢ 改变初始空气隙的长度。
I I KI /
/ (3)
d.1 z d.d4.max Kd.c.max
可靠系数 KK / 1.2~1.3 。
②保护范围（灵敏度 K Lm）：计算（校验）最小运
行方式下，速断保护范围的相对值
Lb%(1% 5~2% 0 )
19
L b% L L m AB i n10 % 0(1% 5~2% 0 )
一、无时限电流速断保护(电流Ⅰ段)
⑴保护原理
反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护。
I (3) d .m ax
EX Z s.m in Z1l
I (2) d .m in
3 • EX 2 Z s.m in Z1l
14
15
对于单侧电源的供电线路，在每回线路的电源 侧均装设电流速断保护！
16
希望：全线速断 矛盾：选择性与速动性（母线前后短路电流相同） 问题1：如何解决？
能使继电器起动的最小电流值。 ➢ 返回电流：对反应电流升高而动作的电流保护而言，
能使继电器返回到原始状态的最大电流值。 ➢ 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，此特 性称“继电特性”。
10
➢ 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。
12
图2 继电器的“继电特性”
I 返回系数：返回电流与起动h .电J 流的比值称继电器的返回系数， K h I dz.J
受行程末端剩余转矩及摩擦转矩的影响，电磁型过电流继电器返回系数恒小 于1。
动作电流的调整方法:
➢ 改变继电器线圈的匝数； ➢ 改变弹簧的张力； ➢ 改变初始空气隙的长度。
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。
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)
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）
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
电力系统继电保护-2 电网的电流保护-part1
高出一个时间阶梯 Δ t 即
II t2 = t1I + Δ t
（2－17）
Δt
对于通常采用的断路器和间接作用的二次式继电器而言， Δ t 的数值位于 0.3～ 0.6s 之间，通常多取为 0.5s 。
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
电流速断保护——对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动 作的电流保护。 1 工作原理（以保护2为例分析）
（图2-3： 电流曲线）
2.1.3 电流速断保护
从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动。
保护装置的整定电流 − 对反应电流升高而动作的电流速断保护而言，能使该保护装置起 动的最小动作电流值，以I set 表示。必须当实际的短路电流I d ≥ I set时，保护装置才能动作。 保护装置的整定电流是用电力系统一次侧参数表示的，其意义为：当在被保护线路的一 次侧电流达到这个数值时，安装在该处的这套保护装置就能动作。
短路电流 = 短路工频周期分量（主要） + 暂态高频分量 + 衰减直流分量 其中短路工频周期分量可以用下式KΦ
EΦ Zs + Zd
E Φ − 系统等效电源的相电势 ； Z d − 短路点至保护安装处之 间的阻抗； Z s − 保护安装处到系统等效 电源之间的阻抗； K Φ − 短路类型系数，三相短 路取1，两相短路取 3 。 2
折线1——各条线路中流过的最大负荷电流幅值。 曲线2——最小运行方式下两相短路时流经保护 安装处的短路电流随短路点距离变化的曲线。 曲线3——最大运行方式下三相短路时流经保护 安装处的短路电流随短路点距离变化的曲线。
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
《电网的过电流保护》课件
《电网的过电流保护》 PPT课件
本PPT课件将介绍电网过电流保护的概述、原理、类型、装置、应用场景、优 势和发展趋势。
电网过电流保护的概述
电网过电流保护是保护电力建设中的关键技术之一。它通过及时检测和响应电网中的过电流情况，保护 电网设备和用户设备免受损坏。
电网过电流保护的原理
1 电流测量
通过电流传感器实时测量电网中的电流。
过电流限制器
通过限制过电流的大小，控制电流在安全范 围内。
过电流保护装置
集成各种过电流保护功能的装置，提供全面 的电网保护。
电网过电流保护的装置
1
保护继电器
用于检测和切断电流超过设定阈值的
微型断路器
2
保护装置。
小型且可重置的断路器，快速切断过
电流。
3
智能保护装置
通过集成高级算法和通信功能，提供 更精确和灵活的过电流保护。
过电流保护的应用场景
变电站
保护变压器和其他电力设备免 受过电流的影响。
工业设备
保护工业设备免受电力故障和 过电流的损坏。
住宅楼宇
保护住宅楼宇中的电力设备和 居民设备。
电网过电流保护的优势
1 故障快速切除
2 可靠性高
3 节能环保
能够快速检测并切除过 电流，减少故障对电网 设备和用户设备的影响。
多重保护措施和灵活的 配置使得电网过电流保 护系统具有高可靠性。
通过有效监测和切除过 电流，降低能源浪费和 对环境的影响。
电网过电流保护的发展趋势
智能化
加强人工智能和大数据分析 技术在过电流保护中的应用， 提升保护效果和运维效率。
可视化
通过先进的监测和演示技术， 实现对电网过电流情况的实 时监控和可视化展示。
本PPT课件将介绍电网过电流保护的概述、原理、类型、装置、应用场景、优 势和发展趋势。
电网过电流保护的概述
电网过电流保护是保护电力建设中的关键技术之一。它通过及时检测和响应电网中的过电流情况，保护 电网设备和用户设备免受损坏。
电网过电流保护的原理
1 电流测量
通过电流传感器实时测量电网中的电流。
过电流限制器
通过限制过电流的大小，控制电流在安全范 围内。
过电流保护装置
集成各种过电流保护功能的装置，提供全面 的电网保护。
电网过电流保护的装置
1
保护继电器
用于检测和切断电流超过设定阈值的
微型断路器
2
保护装置。
小型且可重置的断路器，快速切断过
电流。
3
智能保护装置
通过集成高级算法和通信功能，提供 更精确和灵活的过电流保护。
过电流保护的应用场景
变电站
保护变压器和其他电力设备免 受过电流的影响。
工业设备
保护工业设备免受电力故障和 过电流的损坏。
住宅楼宇
保护住宅楼宇中的电力设备和 居民设备。
电网过电流保护的优势
1 故障快速切除
2 可靠性高
3 节能环保
能够快速检测并切除过 电流，减少故障对电网 设备和用户设备的影响。
多重保护措施和灵活的 配置使得电网过电流保 护系统具有高可靠性。
通过有效监测和切除过 电流，降低能源浪费和 对环境的影响。
电网过电流保护的发展趋势
智能化
加强人工智能和大数据分析 技术在过电流保护中的应用， 提升保护效果和运维效率。
可视化
通过先进的监测和演示技术， 实现对电网过电流情况的实 时监控和可视化展示。
2-1电网的电流保护
2）动作时限 瞬时动作，动作时限为零。
3）灵敏性校验 用保护范围的大小来衡量。 通常用线路全长的百分数 来表示。 最大运行方式下三相短路 时保护范围最大为lmax。 计算方法：最大运行方式下保护末端发生三相短路时的短 路电流与动作电流相等。一般要求≥50%。 最小运行方式下两相短路时保护范围最小为lmin。 计算方法：最小运行方式下保护末端发生两相短路时 的短路电流与动作电流相等。一般要求≥15%。
2. 动作时限的选择
1）单级线路 保护的选择性只有依靠使各保护装置带有的不同时限来满足。 按阶梯原则整定，看相邻的动作时限，即
t 2 t1 t
2）多级线路
为保证选择性：
4
t max t , t , t t t 上 max 下 t t
I K I op.2 op rel
I op.2 - - - 下一条相邻线路无时限 电流速断保护的动作电 流。
可靠系数： K 1.1 1.2 rel
2.动作时限的选择
限时速断的动作时限应选择的比下一条线路电流速
断保护的动作时限高出一个时间阶段。
t 2 t1 t
实际上是Δt越小越好，Δt的大小与断路器跳闸时间、 时间继电器动作时间的误差、延时返回的惯性时间和考虑的 一定裕度等有关。 综合以上因素，Δt取值在0.3～0.6之间，一般取0.5。
三、 限时电流速断保护动作的配合
装设了电流速断和限时电流速断保护后，她们的联合工 作就可以保证全线路范围内的故障都能在0.5秒的时间内予以 切除。也就说线路的前半部分可以0秒切除，后半部分0.5秒， 两者配合在一起就完成了整个线路所有故障点的保护，所以， 两者合在一起，构成了主保护。
I Krel I k3max op
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（2）基本要求
在任何情况下能够保护线路全长，且具有足够的灵敏度。 在下一级线路发生故障时，首先保证由下一级线路保护 切除故障。
四、限时电流速断保护
（3）整定计算 （整定值与相邻线路第Ⅰ段保护配合）
A
B
C
QF1
QF2
Ik
II set.1
I II set.1
II set.2
QF3
I K I II
II I
set.1
rel set.2
KrIeIl 1.1 ~ 1.2
l
四、限时电流速断保护
（4）动作时限的选择
A
B
C
QF1
QF2
QF3
比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时
间阶梯 t
t1II
t
I 2
t
t 通常取为0.5s
四、限时电流速断保护
（5）灵敏度校验
按系统最小运行方式下，本线路末端发生两相 短路时的短路电流进行校验
t
t6III
t
III 3
t
t
III 2
t
l
五、定时限过电流保护
（5）灵敏性的校验
近后备校验：
A
B
C
QF1
QF2
QF3
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
Ksen
I k.B.m in IsIeIIt
1.3
五、定时限过电流保护
（5）灵敏性的校验
远后备校验：
A
B
C
QF1
QF2
一、继电器
2、对继电器的基本要求： 工作可靠，动作过程具有“继电特性”。
动作
继电器的动作明确干脆
不可能停留在某一中间
位置，这种特性称为“继 电特性”。
返回
Ire Iop
I
＊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：
Kre
Ire Iop
1
(0.85~0.9)
Ik
1
2 ba
II set.1
lmin lmax
QF2
QF3
lmin % 1 (
l
Z AB
3 2
E II
set.1
ZS.max )
要求≥（15~20%）
I k.B .max
l
三、电流速断保护
（5）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。
特例: 在短线路且运行方式变化很大的系统中，最小运行方式下
五、定时限过电流保护
（1）基本概念 指按躲最大负荷电流来整定的保护。 它是三段式电流保护的第Ⅲ段。 可作为本线路主保护的近后备保护以及相邻下
一线路的远后备保护。
（2）基本要求 正常运行时不启动。 外部故障切除后能可靠返回。
五、定时限过电流保护
（3）整定计算
◆外部故障切除后电动机自起动时可靠返回
A
的保护范围很小甚至等于零。 当速断保护应用于线路-变压器组时，其动作电流可按躲
过变压器低压母线短路整定，因而，其保护范围可保护线 路全长。
四、限时电流速断保护
（1）基本概念
用来快速切除本线路上瞬时速断保护范围以外故障的保 护。
它是三段式电流保护的第 II 段。 它是电流保护的主保护，同时也能作为速断保护的后备。
1
2
I (3) k
E ZS.min
Z1lk
２最小运行方式下两相短路
l
I
(2) k
3 E 2 ZS.max Z1lk
三、电流速断保护
（1）电流速断保护基本概念
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。
它是三段式电流保护的第Ⅰ段。 是电流保护的主保护。
三、电流速断保护
（2）电流速断保护整定计算
按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定；
A
k1 B k2
C
QF1
QF2
QF3
Ik
1 2
II set.1
I k.B .max
I K I I
I
set.1
rel k.B.max
KrIel 1.2 ~ 1.3
l
三、电流速断保护
（3）最小保护范围校验
A
k1 B k2
C
QF1
QF3
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
Ksen
I k.C.m in IsIeIIt
1.2
五、定时限过电流保护
（5）灵敏性的校验
5 A4
QF5 QF4
B3 QF3 6
QF 6
C2
QF2
k1
D1
D
QF1
在各个过电流保护之间，要求灵敏系数互相配合
Ksen.1 Ksen.2 Ksen.3 Ksen.4
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
I
(2) K
K
E ZS ZK
◆影响短路电流的大小的因素
（1）故障类型 （2）运行方式 （3）故障位置
K ZS (ZS.max , ZS.min ) ZK
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
◆短路电流的计算
A
B
k1 C
QF1
QF2
QF3
Ik
１最大运行方式下三相短路
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
◆短路电流的计算
（1）三相短路
A
B
C
QF1
QF2
QF 3
ZS
ZK
I
(3) K
E ZS ZK
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
◆短路电流的计算
（2）两相短路
A
B
C
QF1
QF2
QF 3
ZS
ZK
I
(2) K
3 E 2 ZS ZK
3 2
I
(3) K
I k .B.min
K sen
II
I set.1
要求 Ks速断保护
（5）灵敏度校验 当灵敏度不满足要求时，可与下一条线路的限
时电流速断保护配合。
IsIeIt.1 KrIeIlIsIeIt.2 t1II t2II t
式中： KrIeIl 1.1 ~ 1.2
第二章 电网的电流保护
主讲教师：王艳
电自教研室
主要内容
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 2.2 双侧电源网络相间短路方向电流保护 2.3 中性点直接接地系统中接地短路零序
电流及方向保护
2
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
一、继电器
继电器是一种能自动执行通断操作的部件。当输 入量达到一定数值时，能使其输出的被控制量（如触 点、电平）发生预计的状态变化，具有对被控制电路 实现“通”、“断”控制的作用。
QF5 QF4
B
QF 3 QF 6
k1 C
QF2
D
D
D
QF1
动作电流：
I
III set
Ire Kre
KrIeIlI Kss IL.max Kre
返回系数，小于1
五、定时限过电流保护
（4）动作时限的选择
A
B
QF5 QF4
QF 3
（按阶梯原则选择）
C
QF2
D
D
QF1
t t5III
t
QF 6
t 4III
六、电流保护的接线方式
（1）两种常用的接线方式
A B C
I KAa I KAb I KAc
A B C
I KAa I KAc
三相星形接线方式 （完全星形接线方式）
两相星形接线方式 （不完全星形接线方式）
在任何情况下能够保护线路全长，且具有足够的灵敏度。 在下一级线路发生故障时，首先保证由下一级线路保护 切除故障。
四、限时电流速断保护
（3）整定计算 （整定值与相邻线路第Ⅰ段保护配合）
A
B
C
QF1
QF2
Ik
II set.1
I II set.1
II set.2
QF3
I K I II
II I
set.1
rel set.2
KrIeIl 1.1 ~ 1.2
l
四、限时电流速断保护
（4）动作时限的选择
A
B
C
QF1
QF2
QF3
比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时
间阶梯 t
t1II
t
I 2
t
t 通常取为0.5s
四、限时电流速断保护
（5）灵敏度校验
按系统最小运行方式下，本线路末端发生两相 短路时的短路电流进行校验
t
t6III
t
III 3
t
t
III 2
t
l
五、定时限过电流保护
（5）灵敏性的校验
近后备校验：
A
B
C
QF1
QF2
QF3
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
Ksen
I k.B.m in IsIeIIt
1.3
五、定时限过电流保护
（5）灵敏性的校验
远后备校验：
A
B
C
QF1
QF2
一、继电器
2、对继电器的基本要求： 工作可靠，动作过程具有“继电特性”。
动作
继电器的动作明确干脆
不可能停留在某一中间
位置，这种特性称为“继 电特性”。
返回
Ire Iop
I
＊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：
Kre
Ire Iop
1
(0.85~0.9)
Ik
1
2 ba
II set.1
lmin lmax
QF2
QF3
lmin % 1 (
l
Z AB
3 2
E II
set.1
ZS.max )
要求≥（15~20%）
I k.B .max
l
三、电流速断保护
（5）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。
特例: 在短线路且运行方式变化很大的系统中，最小运行方式下
五、定时限过电流保护
（1）基本概念 指按躲最大负荷电流来整定的保护。 它是三段式电流保护的第Ⅲ段。 可作为本线路主保护的近后备保护以及相邻下
一线路的远后备保护。
（2）基本要求 正常运行时不启动。 外部故障切除后能可靠返回。
五、定时限过电流保护
（3）整定计算
◆外部故障切除后电动机自起动时可靠返回
A
的保护范围很小甚至等于零。 当速断保护应用于线路-变压器组时，其动作电流可按躲
过变压器低压母线短路整定，因而，其保护范围可保护线 路全长。
四、限时电流速断保护
（1）基本概念
用来快速切除本线路上瞬时速断保护范围以外故障的保 护。
它是三段式电流保护的第 II 段。 它是电流保护的主保护，同时也能作为速断保护的后备。
1
2
I (3) k
E ZS.min
Z1lk
２最小运行方式下两相短路
l
I
(2) k
3 E 2 ZS.max Z1lk
三、电流速断保护
（1）电流速断保护基本概念
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。
它是三段式电流保护的第Ⅰ段。 是电流保护的主保护。
三、电流速断保护
（2）电流速断保护整定计算
按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定；
A
k1 B k2
C
QF1
QF2
QF3
Ik
1 2
II set.1
I k.B .max
I K I I
I
set.1
rel k.B.max
KrIel 1.2 ~ 1.3
l
三、电流速断保护
（3）最小保护范围校验
A
k1 B k2
C
QF1
QF3
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
Ksen
I k.C.m in IsIeIIt
1.2
五、定时限过电流保护
（5）灵敏性的校验
5 A4
QF5 QF4
B3 QF3 6
QF 6
C2
QF2
k1
D1
D
QF1
在各个过电流保护之间，要求灵敏系数互相配合
Ksen.1 Ksen.2 Ksen.3 Ksen.4
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
I
(2) K
K
E ZS ZK
◆影响短路电流的大小的因素
（1）故障类型 （2）运行方式 （3）故障位置
K ZS (ZS.max , ZS.min ) ZK
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
◆短路电流的计算
A
B
k1 C
QF1
QF2
QF3
Ik
１最大运行方式下三相短路
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
◆短路电流的计算
（1）三相短路
A
B
C
QF1
QF2
QF 3
ZS
ZK
I
(3) K
E ZS ZK
二、单侧电源网路相间短路时电流量值特征
◆短路电流的计算
（2）两相短路
A
B
C
QF1
QF2
QF 3
ZS
ZK
I
(2) K
3 E 2 ZS ZK
3 2
I
(3) K
I k .B.min
K sen
II
I set.1
要求 Ks速断保护
（5）灵敏度校验 当灵敏度不满足要求时，可与下一条线路的限
时电流速断保护配合。
IsIeIt.1 KrIeIlIsIeIt.2 t1II t2II t
式中： KrIeIl 1.1 ~ 1.2
第二章 电网的电流保护
主讲教师：王艳
电自教研室
主要内容
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 2.2 双侧电源网络相间短路方向电流保护 2.3 中性点直接接地系统中接地短路零序
电流及方向保护
2
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
一、继电器
继电器是一种能自动执行通断操作的部件。当输 入量达到一定数值时，能使其输出的被控制量（如触 点、电平）发生预计的状态变化，具有对被控制电路 实现“通”、“断”控制的作用。
QF5 QF4
B
QF 3 QF 6
k1 C
QF2
D
D
D
QF1
动作电流：
I
III set
Ire Kre
KrIeIlI Kss IL.max Kre
返回系数，小于1
五、定时限过电流保护
（4）动作时限的选择
A
B
QF5 QF4
QF 3
（按阶梯原则选择）
C
QF2
D
D
QF1
t t5III
t
QF 6
t 4III
六、电流保护的接线方式
（1）两种常用的接线方式
A B C
I KAa I KAb I KAc
A B C
I KAa I KAc
三相星形接线方式 （完全星形接线方式）
两相星形接线方式 （不完全星形接线方式）