线路相间短路电流保护
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：
单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护
动作电流：
K2
保护动作电流按保护区末端短路条 件整定：
I
I op1
K
I rel
I kB.max
最大 短路 电流 拟定
I oIp1
K
I rel
I
kB. max
(1)系统运营方式；
（2）短路点位置； （3）短路类型；
（4）电网联接方式。
相间短路电流计算：
K1
l
三相短路：
I
(3) k
Es X s X1l
最大保护区拟定：
l
I oIp1
Es X s.min X1lmax
lmax
1 X1
( Es
I
I op1
X s.min )
最小保护区拟定：
I
(2) k . min
3 2
Es X s.max X1lmin
I
I op1
lmin
Hale Waihona Puke 1 (X13 2
Es
I
I op1
X s.max )
（3）线路变压器组电流速断保护
为满足选择性要求，保护动作 带有一定旳时限。
图形符号 I ＞
Ik
I k.max
I
II op1
I
I op 2
l
loIpI 1
保护动作电流为：I
II op1
K
II rel
I
I op 2
1
2
3
I
II op1
Kco I kD.max
Kco 1.3
动作时间：
t
toIp1
toIIp1
toIp2
toIIp2
（4）限时电流速断保护旳选择性 是依托动作值、动作时间来确保。
相间短路的阶段式电流保护
相间短路的阶段式电流保护相间短路通常仅考虑两相短路和三相短路的情况。
电力系统发生相间短路的主要特征是电流明显增大，利用这一特点可以构成反应电流增大的阶段式电流保护。
一、瞬时电流速断保护1、瞬时电流速断保护的工作原理从故障切除时间考虑，原则上继电保护的动作时间越短越好，即在被保护元件或设备上装设快速保护，瞬时电流速断保护就是这样的快速保护。
下面用如图3-1所示单电源线路，说明瞬时电流速断保护的工作原理。
对于图3-1所示单侧有电源的辐射形电网，电流保护装设在线路始端，当线路发生三相短路时，短路电流计算如下k s k X X E I +=ϕ)3( （3-3）式中ϕE ——系统等效电源的相电动势； sX ——系统电源到保护安装点的电抗； k X ——短路电抗（保护安装点到短路点的电抗。
则Xs+Xk 为系统电源至短路点之间的总电抗。
显然，当短路点距离保护安装点越远时，Xk 越大，短路电流越小；当系统电抗越大时，短路电流越小；而且短路电流与短路类型有关，同一点)2()3(k k I I 〉。
短路电流与短路点的关系如图3-1的)(L f I k =曲线，曲线1为最大运行方式（系统电抗为m in .s X ，短路时出现最大短路电流）下三相短路故障时的)(L f I k =，曲线2为最小运行方式（系统电抗为max .s X ，短路时出现最小短路电流）下两相短路故障时的)(L f I k =。
瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作，例如图3-1的保护1必须只反应线路Ll 上的短路，而对L1以外的短路故障均不应动作。
这就是保护的选择性要求，瞬时电流速断保护是通过对动作电流的合理整定来保证选择性的。
2．整定计算一般把对继电保护装置动作值、动作时间的计算和灵敏度的校验称为继电保护整定计算，将计算条件称为整定原则。
按照选择性要求，图3-1保护1的动作电流，应该大于线路L2始端短路时的最大短路电流。
第三章--输电线路相间短路电流保护
I I set . x
x.max
②当相邻元件故障切除后，本保护要可靠返回
Iss.max Ires
电流整定值为：
K K I K I set.x
rel ss
res
l . max
2、保护动作时间
tn t(n1)max t
t(n1)max —为下一相邻母线上所接保护的最大动作时间。
第二节 限时电流速断保护
作用：与无时限电流速断保护配合作为被保护线路相间 短路的主保护。 原理：反映被保护元件电流升高而带有较小时间动作的 保护。 一、接线图（单相原理图）
二、动作电流整定原则
1、保护动作电流的整定计算 ①基本依据 与相邻线路无时限电流速断保护（或主保 护）配合。
②基本公式
I K I set 1
三、对无时限电流速断保护的评价
优点：动作迅速，简单可靠。
缺点：不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且 它的保护范围随运行方式的变化而变化。当运行方式变 化很大、被保护的线路很短时，甚至没有保护区
无时限电流速断保护不能保护线路全长，而且保护 范围受系统运行方式影响，为克服这一缺点，可采用具 有自适应功能的电流速断保护。自适应继电保护是根据 电力系统运行方式和故障类型的变化，而实时地改变保 护装置的动作特性，或整定值的一种保护。其目的是使 保护装置适应这些变化，进一步改善保护性能。
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。
第四节 电流保护的接线方式 电流保护的接线方式，指的是电流继电器线圈与电 流互感器二次绕组之间的连接方式。
①完全星型接线 ②不完全星型接线 ③两相差电流接线
两相三继电器接线
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。
电流保护-相间短路电流保护
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：
第1章 电网相间短路的电流电压保护
图1-19 Y、d11接线降压变压器短路时电流分布及过电流保护的接线
1.7.3 接线方式的应用
三相星形接线一般广泛应用于发电机、 变压器等大型重要的电气设备的保护中，因 为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。 此外，它也可以用在中性点直接接地电 网中，作为相间短路和单相接地短路的保护。 由于两相星形接线较为简单经济，因此 在中性点直接接地电网和非直接接地电网中， 都广泛地采用它作为相间短路的保护。
1.6 阶段式电流保护
图1-13 阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图
图1-14 具有电流速断、限时电流速断和过电流保护的单相原理接线图
1.7 电流保护的接线方式
1.7.1 电流保护接线方式的定义及 类型 1.7.2 三种接线方式在各种故障时 的性能分析比较 1.7.3 接线方式的应用 1.7.4 三段式电流保护的接线图
图1-8 单侧电源线路限时电流速断保护的配合整定图
1.4.3 动作时限的计算
1.4.4 保护装置灵敏性的校验
1.4.5 限时电流速断保护的单相原 理接线图
图1-9 限时电流速断保护的单相原理接线图
1.5 定时限过电流保护
1.5.1 定时限过电流保护的定义 1.5.2 工作原理和整定计算的基本 原则 1.5.3 按选择性的要求整定定时限 过电流保护的动作时限 1.5.4 过电流保护灵敏系数的校验
为保证在正常运行情况下过电流保护绝 不动作，显然保护装置的启动电流必须整定 得大于该线路上可能出现的最大负荷电流 IL.max。 然而，在实际上确定保护装置的启动电 流时，还必须考虑在外部故障切除后，保护 装置应能立即返回。
实际上当外部故障切除后，流经保护4的 电流是仍然在继续运行中的负荷电流。 另外由于短路时电压降低，变电所B母线 上所接负荷的电动机被制动，因此，在故障 切除后电压恢复时，电动机有一个自启动的 过程。
继电保护原理 第四章 第一、二节 线路电流保护
电流速断保护方向元件的装设原则
例如：
同一线路两侧，定值小者加方向元件，定值大者可不 加方向元件。
EI
k2
M 1 2
N
k1 E II
I I I set1 I set2
保护1可不加KW
(二)限时电流速断保护的整定计算
仍然是与下一级保护的第一段配合，但需考 虑保护安装点与短路点之间有分支电路的影响。 k C B A I AB I
o
Ik2
（2）功率方向继电器的动作方程 比相式动作方程：
e jα Ur 90 arg 90 Ir
Ur 90 arg 90 Ir
KU r I r cos( r ) 0
①四个角度： r： 加入功率方向继电器的电压和电流之夹角
I k1B
k1点短路时,若
I I I k1 A I set2
保护2误动；
EA
A
1
k2
B
2 3
k1
C
4 5 6
D EB
I k2 A
对电流速断保护: k2点短路时,若
I k2 B
I I I k2 B I set3 保护3误动；
EA
A
1 2
B
3
k1
4
C
5 6
D
EB
I k1 A
对过电流保护:
I k1B
动作
小结: 采用90°接线方式的优缺点 优点： ① 对各种两相短路都没有死区。 ② 适当选择内角α后，对线路上各种相 间故障都能保证动作的方向性。 缺点： 三相短路时仍有死区。
三、方向性电流保护整定计算特点
(一)电流速断保护的整定计算 k2
线路保护
无时限电流速断保护的范围随运行方式和故障种类而变， 无时限电流速断保护的范围随运行方式和故障种类而变，在最大运行方式下三相短路 保护区最大，而在最小运行方式下两相短路保护区最小， 保护区最大，而在最小运行方式下两相短路保护区最小，当系统运行方式变化很大或保护 线路很短时，无时限电流速断可能因没有保护而不能采用。 线路很短时，无时限电流速断可能因没有保护而不能采用。 *线路 变压器组接线，将线路 变压器看成一个元件，以变压器低压侧线路出口短路来 线路-变压器组接线 变压器看成一个元件， 线路 变压器组接线，将线路-变压器看成一个元件 整定可保护线路全长。 整定可保护线路全长。 无时限电流速断保护灵敏度按正常运行方式下保护安装处两相短路校验， 无时限电流速断保护灵敏度按正常运行方式下保护安装处两相短路校验，即 Klm= I d (2)/ I d Z 要求Klm﹥1.2 要求
灵敏度不满足要求时，适当降低保护动作电流， 灵敏度不满足要求时，适当降低保护动作电流，保护范围 与下一级带时限电流速断保 护范围相配合。 护范围相配合。 无时限电流速断保护灵敏度较高，能保护线路全长。 无时限电流速断保护灵敏度较高，能保护线路全长。但当下一线路故障或断路器拒动 带时限电流速断保护不一定能动作，所以它不能起远后备保护作用。 时，带时限电流速断保护不一定能动作，所以它不能起远后备保护作用。
二、带时限电流速断保护
无时限电流速断保护不能保护本线路全长， 无时限电流速断保护不能保护本线路全长，而带时限电流速断保护范围包括本线路全 这样，其保护范围必然延伸到下一线路的一部分， 长，这样，其保护范围必然延伸到下一线路的一部分，为了保证动作的选择性第二套电流 速断保护带有一定时限，以便和下一线路的保护配合。其保护范围不超过下一线路无时限 速断保护带有一定时限，以便和下一线路的保护配合。 电流速断保护的范围，而动作时限比下一线路动作时限高出一个时限级差△ 。 电流速断保护的范围，而动作时限比下一线路动作时限高出一个时限级差△t。 带时限电流速断保护的动作电流应大于下一线路无时限电流速断保护的动作电流。 带时限电流速断保护的动作电流应大于下一线路无时限电流速断保护的动作电流。 I d Z.1Ⅱ= KK I d Z.2Ⅰ KK------可靠系数 ，一般取 一般取1.1-1.2 一般取0.5S 可靠系数 △t一般取 一般取 带时限电流速断保护灵敏度按线路末端处两相短路时最小短路电流校验， 带时限电流速断保护灵敏度按线路末端处两相短路时最小短路电流校验，即 Klm= I d .min / I d Z.1Ⅱ 要求K 要求 lm≥1.3-1.5
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。
第二章 输电线电流保护
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）
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护在电力系统中，双侧电源输电线路是非常常见的一种拓扑结构。
然而，在运行过程中，由于各种原因，可能会出现相间短路故障。
为了保护电力系统的正常运行，需要对这种故障进行准确的判断，并及时采取措施保护系统。
双侧电源输电线路相间短路故障是指两个电源之间的相线发生短路。
当这种故障发生时，电流会沿着线路的各个分支流动，同时流向短路点，形成环流。
由于环流的存在，会对电力系统带来很大的危害，如引发设备的过电流、电压波动等问题，对系统的稳定性和安全性构成威胁。
为了解决这个问题，需要在电源侧进行方向电流保护。
方向电流保护是指通过检测电流方向，判断故障点的位置，并采取保护措施，以限制短路故障的影响范围。
方向电流保护的基本原理是通过检测电流的相位差来确定故障的位置。
当相间短路发生时，电流的相位差会随着故障点的位置而改变。
通过测量电流的相位差，就可以判断故障点是在哪一侧，并采取相应的保护措施。
常用的方法包括差动保护和方向元件保护。
差动保护是利用差动电流进行方向电流保护。
差动电流是指同一线路两端电流的差值，通过比较差动电流的幅值和相位差，可以判断故障点的位置。
如果差动电流的幅值超过设定值，并且相位差在某个范围内，就说明故障点在保护的覆盖范围内，此时保护动作。
差动保护具有快速、精确的特点，广泛应用于电力系统。
另一种常用的方向电流保护方法是采用方向元件。
方向元件是指能够根据电流方向进行判断的装置，常见的方向元件有方向比较器、方向继电器等。
这些装置通过检测电流的相位差，判断故障点的位置，并根据判断结果发出保护信号，实现保护动作。
除了差动保护和方向元件保护之外，还可以利用数字保护装置进行方向电流保护。
数字保护装置具有运算速度快、精度高的特点，可以通过相间短路电流的特征进行方向电流保护。
数字保护装置通过采样和计算电流波形，判断故障点的位置，并根据判断结果进行保护动作。
第二章输电线路的相间短路的电流保护
第二章：输电线路的相间短路的电流保护GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对3～63kV线路的下列故障或异常运行，应装设相应的保护装置：(1) 相间短路。
(2) 单相接地。
(3) 过负荷。
1. 3~10kV 线路装设相间短路保护装置的配置原则(1) 在3~10kV线路装设的相间短路保护装置，应符合下列要求：1) 由电流继电器构成的保护装置,应接于两相电流互感器上，同一网络的所有线路均应装在相同的两相上。
2) 后备保护应采用远后备方式。
3) 当线路短路使发电厂厂用母线或重要用户电压低于额定电压的60%时,以及线路导线截面过小，不允许带时限切除短路时，应快速切除故障。
4) 当过电流保护的时限不大于0.5~0.7s时，且没有第3)款所列的情况，或没有配合上的要求时，可不装设瞬动的电流速断保护。
(2) 在3~10kV 线路装设的相间短路保护装置，应符合下列规定：1) 单侧电源线路。
可装设两段过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护。
可采用定时限或反时限特性的继电器。
对单侧电源带电抗器的线路，当其断路器不能切断电抗器前的短路时，不应装设电流速断保护，此时，应由母线保护或其他保护切除电抗器前的故障。
保护装置仅在线路的电源侧装设。
2) 双侧电源线路。
可装设带方向或不带方向的电流速断和过电流保护。
对1~2km双侧电源的短线路，当采用上述保护不能满足选择性、灵敏性或速动性的要求时，可采用带辅助导线的纵差保护作主保护，并装设带方向或不带方向的电流保护作后备保护。
3) 并列运行的平行线路。
宜装设横联差动保护作为主保护，并应以接于两回线电流之和的电流保护，作为两回线同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。
4) 环形网络中的线路。
为简化保护，可采用故障时先将网络自动解列而后恢复的办法，对不宜解列的线路，可参照对并列平行线路的办法。
2.35~63kV线路相间短路保护装置配置原则(1) 35~63kV线路装设的相间短路保护装置，应符合下列要求l) 对单侧电源线路可采用一段或两段电流速断或电流闭锁电压速断作主保护并应以带时限过电流保护作后备保护。
第4章双侧电源输电线路相间短路方向电流保护
d1点短路时：t6＜t1 d2点短路时：t6＞t1
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继电保护
3
图4-1 双侧电源供电网络
4
4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题
2.原因：图4-1
某一保护（如保护1）的误动是在所保护的线路（如 CD线路）反方向发生故障时，由另一个电源（如电源EⅡ）
2.特点：
在原有保护上增设一个功率方向判别元件，反向故障时， 闭锁保护。
3.接线：
➢原理接线图
➢展开接线图
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继电保护
7
图4-2 方向电流保护原理接线图
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继电保护
8
4.1.4 方向过电流保护
4.动作原理： 短路（正向）时：KA、KPR均动作,保护动作 短路（反向）时：KA动作，KPR不动闭锁保护装置
5.动作参数的整定： 根据动作方向将保护分成两组。 例：在图4-1将1、2、3、4分成一组；5、6、7、8分成一组
再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定参数， 保证动作的选择性。
6.方向元件的装设原则：
对于同一母线两侧的保护：动作时限长者可不装方向元件， 动作时限短和相等者必须装方向元件。
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4.3.1 定义：
是指功率方向继电器与电流互感器和电压互感器 的连接方式,即加入继电器的电压Uj和电流Ij是线(相间) 的还是相的一定组合方式。
4.3.2 要求：
1.能正确反应故障方向：正方向故障,继电器动作
反方向故障继电器不动作
2.灵敏系数高：故障以后加入继电器的电流和电压
应尽可能地大一些 。
相间短路的方向性电流保护
相间短路的方向性电流保护什么是相间短路？相间短路，也叫做线与线之间的短路，是电网中常见的故障之一。
它是指电力系统中两个或多个电源、负载或线路之间发生非预期的短路现象。
在短路时，电流将沿着短路路径流动，通过短路路径形成放电弧，产生高温、高压和大气压力等影响，严重时会损坏设备、造成电网停运。
相间短路引起的问题相间短路可能会瞬间造成电压下降、电网不稳定、设备损坏、停运等影响。
因此，及时采取措施进行保护至关重要。
方向性电流保护方向性电流保护是一种在电力系统中防止短路或过流的保护方式。
其原理是根据电流的方向来判断故障的位置和类型。
因为电流在短路故障时的流向会发生改变，因此根据电流的方向可以确定故障地点。
在电力系统中，为了保护系统免受相间短路的影响，我们通常会采用方向性电流保护技术。
这种保护方式可用来保护电力系统的各种设备，例如变压器、杆塔及电缆等。
方向性电流保护的实现方向性电流保护主要分为电机保护、发电机保护、变压器保护、线路保护和母线保护等。
这些保护设备通常包含一个电流变压器和一个保护继电器。
在保护装置中，电流变压器用于测量电流，而保护继电器会根据电流方向和大小判断故障类型和位置。
在方向性电流保护中，保护继电器是核心部件。
保护继电器的工作原理是通过对电流、电压等信号进行计算和检测，判断电力系统是否正常，实现故障检测和保护的功能。
在电力系统中，方向性电流保护必须能够快速而准确地检测故障，并尽快地进行保护操作。
这种保护方式不仅能够减少设备故障，还可以确保电力系统的稳定性和可靠性。
结论相间短路是电力系统中常见的故障之一，它会给电网带来很大的影响，甚至会导致设备损坏和电网停运。
为了解决这一问题，我们通常采用方向性电流保护技术。
这种技术可以在电力系统中保护各种设备，并根据电流方向来判断故障的位置和类型。
方向性电流保护是电力系统的核心保护技术，它能够确保电力系统的稳定性和可靠性。
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
输电线路相间短路电流保护课件
电流保护的可靠性也受到电流互感器误差、二次回路断线等因素的影响 ，可能导致保护装置误动作或拒动作。
Part
03
输电线路相间短路电流保护装 置
电流保护装置的构成
STEP 01
电流互感器
STEP 02
继电器
用装置提供信号。
动作执行
在发生相间短路时，继电 器触发断路器执行跳闸操 作，切除故障线路。
电流保护装置的配置与整定
配置
根据输电线路的电压等级、输送 容量、线路长度等因素，选择合 适的电流保护装置并进行配置。
整定
根据输电线路的实际运行情况，对 电流保护装置的整定值进行设定， 以确保保护装置能够准确判断故障 并快速切除故障线路。
案例概述
某企业为保障输电线路安全，配 置相间短路电流保护装置。
配置方案
采用差动保护原理，通过比较线 路两侧电流的相位和幅值，检测 到相间短路时迅速切断故障线路
。
实施效果
有效降低了相间短路事故的发生 率，提高了企业供电的可靠性和
稳定性。
某高校输电线路相间短路电流保护优化案例
案例概述
某高校对原有的输电线路相间短路电流保护进行优化改造。
设备损坏
相间短路可能导致输电线 路和相关设备的严重损坏 ，增加维修成本。
安全风险
相间短路可能导致火灾、 爆炸等安全事故，对人员 和财产安全造成威胁。
Part
02
相间短路电流保护原理
电流保护基本原理
电流保护是利用电流继电器实现电流保护的装置，当电流超过设定值时，继电器动 作，执行元件跳闸或发出信号。
STEP 03
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。
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Lm in
Lmax
I KN .m ax
端）短路故障时流过本保护的短路电流 0
Ioper
I3 K.N.max
无时限保护I不KN 能.m a x 保护线路全长,保护
有Ioper
KrelI
(3) K.N
.m
ax
Krel 可靠系数
范围随运行方式而 变化
IK(3.)N.ma最x 大运行方式下，被保护线路末端N发生金 属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。
EM ZMZK
源的相电动势
IK
流时保过:护保 动Z M源之护 作—I到间系1.K保的的统护正短等I安序o效路p装阻电e电r处抗流大于整Z定K短 序—的路 阻保动点 抗护作之安电间装的流处I正o至per
IK
最大运 行式下
M
最小运 行方下
为了保证选择性，电流速断保护的动作 电流应躲过下一线路首端（或本线路末
2012年继电保护
输电线路相间短路的电流保护
主要内容 一、无时限电流速断保护 二、限时电流速断保护 三、定时限过电流保护 四、电流保护的接线方式 五、 阶段式电流保护
第一节 无时限电流速断保护
1.工作原理
MI
IK
N
线路上发生三相短路时,流过E保M —护系1统的等效电
短路电流:
I(3) K
EM Z
II
I
Ia Ib
Ic
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两相两继电器不完全星接线方式
可以反 应各种 类型的 相间故 障和有 电流互 感器相 的接地 故障。
IA IB IC
II
Ia
Ic
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两相电流差接线方式
通过继电器的 电流为两相电 流之差.不同 故障类型和 短路相别下, 通过继电器 的电流和电 流互感器二 次电流之比 是不同的 .
Ilmax
KSS 自起动系数
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第三节 定限时过电流保护
二、定时限过电流保护动作时限的整定原则
1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择
tnt(n1)ma x t
M
I
I
I
I
K1 N
1QF
2QF
3QF
I
4QF
t
5QF
t1 0
t2
t
t3
t5
t4
l
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第三节 定限时过电流保护
三、定时限过电流保护限的灵敏度校验
上页 下页
K
I K .max
L 返回
第一节 无时限电流速断保护
2.接线原理 QF
TQ 电流继 电器
QF 1 信号
电流互 感器
KA I KM
KS
TA
中间继 电器
信号继 电器
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第二节 限时电流速断保护
321..动动.工作作作时电原限流理选整择定
限它括为性断以段配所时一差限此护线流保速应考整素数m间动由断护除流外此速电I后点时的被了，保便电合带电个⊿时情范路保护断为虑定，发作tto 于保线本速的增断流I12III写tIpt,Ⅰ1:,电动保获第护和流，的流或电况围护到误故保生，无护路线断短设保速.为为动e1为的Ir 流作护得二必相速时速两流下不的电差引护故段级o所I时一全路保路第护断使作:0Ipt限K 差速范线动套须邻断限断个速，超保电流等入区障或e2I.以限般长无护故二，保1在时rr时e 断围路作电带线保只保时断它越护流计不可延时Ⅱ称电不，时范障套即护N间lI电Io保应全选流时路护比护限保的相范算利靠伸不段o ImI它流能为限围，电限I应pp t流oIeIp护包长择速限相瞬大级护保邻围和因系到误Ⅰ电..之为2e2 e速保切电以为流时r为rr.1。。，。:
灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：
(1) 当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点 应选在本线路末端
Ksen1.3~1.5
（2）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时， 其校验点应选在相邻线路（元件）末端，
Ksen1.2
当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能 更好的保护方式。
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保护1限时电流速断范围
保护1无时限 电流速断范围
保护2无时限 电流速断范围
M I1
IK
N I 2m
nP
II oper .1
t0
t
I 1
0
I II oper .1
t1II
t
t
I 2
上页
m II
oper .2
n
t
II 2
l
t
下页
l
返回
第二节 限时电流速断保护
4.灵敏度校验 为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行 方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵 敏度。通常用灵敏系数 K sen 来表示。
第四节 电流保护的接线方式
一、三种基本的接线方式
电流保护的接线方式， 指的是电流继电器与 电流互感器二次绕组 之间的连接方式,有三 种基本的接线方式。
三相三继电器完全星接线方式 两相两继电器不完全星接线方式
两相电流差接线方式
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三相三继电器完全星接线方式
可以反 IA பைடு நூலகம்B IC
应各种 类型的 相间故 障和接 地故障
IA IB IC
I
Ia
Ig
Ic
定义接线系数，为流入继电器 的电流与电流互感器二次电流之比， 以 K co表n 示。
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第四节 电流保护的接线方式
二、各种接线方式的性能分析
(一)对相间短路故障的反应能力 完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保
护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电 器数目不同而已。两相不完全星形接线方式在AB和 BC相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全 星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个 继电器动作，动作可靠性较高。
KsenIIKoIm Ipeinr1.31.5
I Kmin —在最小运行方式下被保护线路末端发生 两相金属性短路故障时流经保护的电流。
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第二节 限时电流速断保护
5.原理接线
限时电流速断保护 与无时限电流速断 保护接线的主要区别 是将中间继电器换成 了时间继电器。当电 流继电器动作后，须 经过时间继电器的延 时后，才能动作于跳 闸。
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第三节 定限时过电流保护
一、定时限定过时电限流过保护电动流作保电护流也的是整定靠原适则当选取
1）动作动电作流应电整流定和得动大作于时该线限路来上获可得能选出择现性的。
的最大负荷电流 I lmax
Ioper Ilmax
2）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。
Ioper
Krel Kss Kres
QF
TQ
QF 1 信号
KA I KT t KS
TA
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第三节 定限时过电流保护
限时电流速断保护虽能保护线路的 全长，但不能作为下一线路保护的后备。 而定时限过电流保护不仅能保护本线路 全长，还能保护相邻线路的全长，可以 起到后备保护的作用。这是因为过电流 保护不是按躲过某一短路电流，而是按 躲过最大负荷电流来整定的，故它的动 作电流值较低，灵敏度较高，保护范围 大。