第二讲：电网的电流保护

与下级线路的限时电流速断保护配合，动作时限 比下级的限时速断高出一个时间阶梯。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.4 限时电流速断保护
动作时限示意图
A B C D
2
1
t （a）
t 2 t2
t 1
t1
t
t 2
t
l
t （b）
t2
t
t 1
t1
A B C D
2
d1
1
d3
d2 d4
I
3
I I set 2
I I set 1
2
I A B. f max
1
I B C . f max
I C D . f max
l
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.2 电流量值的特征
－－两相短路
I k _ 两相短路
3 * E 2 * (Z s Z k )
复合电压闭锁

当电压元件灵敏度不能满足时，可采用 复合电压元件：反应三相短路的低电压 元件和负序电压的过电压元件组合。
U2 U AC
≥1
复压
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.6 反时限电流保护
1、反时限动作特性

问题的提出：阶段式过流保护体现了一种电流和时限的 反比关系；此反比关系的连续表达即可形成反时限过流 保护。

考虑各种误差原因，灵敏度系数必须大于1。 当灵敏度Ksen不满足时：只能与下级元件的电流 Ⅱ段保护配合，动作时限延长。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.5 定限时过电流保护
1、电流整定原则


• • •
就保护装臵而言，定时限过流继电器和限时电 流速断继电器完全一样，仅电流定值和时间定 值整定的不一样而已。 定时限过流的作用：
－－系统最大/小运行方式：相同地点发生相同类型的短
路时流过保护安装处的电流最大/小。 －－系统最大运行方式下，对应的系统等值阻抗最小
Z s Z s min
－－系统最小运行方式下，对应的系统等值阻抗最大
Z s Z s max
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.2 电流量值的特征
I
I set
I k .L min
E 3 2 Z s. max z1l min
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.3 电流速断保护
3、逻辑图
速断保护投入ON Ia≥Iset Ib≥Iset Ic≥Iset 低电压闭锁投入ON Uab≤Uset Ubc≤Uset Uca≤Uset ≥1 ≥1 ≥1 动作显示及远传

常用反时限过电流继电器”的动作特性方程为：
t
0.14K I I set
0.02
t
1
tb
0
I set
I I set
I
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.6 反时限电流保护
4、最大/小故障电流曲线
同一故障点最大/小故障电流：
I k . max
最大方式 三相故障

E Z s. min Z1l
I k .min
最小方式 二相故障
E 3 2 Z s.max Z1l
最大/小故障电流曲线
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.3 电流速断保护
作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保 护 同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护； 作为过负荷时的保护。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.5 定限时过电流保护
1、电流整定原则

躲开最大负荷电流； 考虑在外部故障切除后电压恢复，负荷自起动电流作用 下保护装臵必须能够可靠返回 。
2.
基本原理（过流继电器原理）
量度继电器：保护的关键测量元件 过流继电器的原理框图： 给定动作定值 I set 准备测量量 Im 比较： 结果输出I m I set 注：继电器固有时间概念

2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.1 继电器
3、 继电特性

动作过程
I
III set
K rel K ss I L.max K res
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.5 定限时过电流保护
2、时间整定原则

满足选择性要求
3、灵敏度系数的校验

作为本线路主保护时； 作为相邻线路的后备保护时
。
4、灵敏度系数和动作时限都互相配合时，才能切
实保证动作的选择性 ：越靠近故障点的保护应具有 越高的灵敏系数 和越短的动作时限。
&
Tset
跳闸 事件记录
&
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.3 电流速断保护
4、电流速断保护的主要优、缺点
优点：

优点是简单可靠，动作迅速，因而在低 压配网获得了广泛的应用。
缺点：保护区问题不稳定

受运行方式影响 受短路类型影响 线路短时，其保护范围将很小甚至等于零； 对于线路变压器组的接线方式，按照躲开 变压器低压侧线路出口处短路来整定，则 电流速断就可以保护线路全长。
保护，在高压电网保护中是辅助手段，也很重要。
2、单侧电源供电网络的特点
树形网络图（单相示意图） 正常特点：电流分布；功率因数 故障电流（几个前提：空载；中性点不接地；稳态量）
－－三相短路
I k _ 三相短路
E Zs Zk
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.2 电流量值的特征
电网的电流保护
东南大学 电气工程系 2005.12
概述

继电保护专业的特点
保守； 专业性强； 实践性强；
我国的继电保护装臵研发现状和研究水平 本教材的特点

涉及原理、工程、目前研究热点和趋势 缺乏全书的连贯性，部分章节重点不突出。
电力系统保护的分类
习惯性分类： 1、按照保护的对象：
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.3 电流速断保护
5、自适应电流速断保护

自适应电流保护：思路是根据具体的故 障情况自适应的调整动作定值，体现在 两个方面。
•
计算出系统阻抗；
ZM U M I M
•
判断出故障类型：有/无负序两相/三相 故障 。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.4 限时电流速断保护
最大负荷电流的考虑原则

最大的负荷电流必须要考虑运行方式的 变化带来的变化；
K rel K ss I LOA . max K res
I op
1 2
1
跳 合
2
过电流保护的动作时限
动作时限遵循阶梯原则。 该时限原则的缺陷是越靠近电源，保护的动作 时限越长，与实际希望的动作特性相反。 从而采用反时限保护进行解决。
阶段式电流保护
电流速断保护 限时电流速断 过电流保护

相同点：动作原理，都是电流量过量继电器。
动作公式：
I k I set
不同点：动作延时；整定原则；保护范围等。
1、工作原理
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.3 电流速断保护
瞬时出口（本身的固有小延时）； 选择性要求下不能保护线路的全长：缩小保护范围； 与重合闸配合实用（配网中应用较多）； 最小保护范围。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.3 电流速断保护
2、整定原则
电流速断保护不需要与外部保护配合； 躲过下段线路出口故障，整定电流为：

I
I
set
K rel I k .C.max
I
K rel 为可靠系数，一般取1.2～1.3。
最小保护范围，要求大于被保护线路全长的（15～20）％。
• 启动和返回是
干脆的

保护继电器的 返回值与动作 值之比称为返 回系数，记为 Kre。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.1 继电器
3、 继电特性
电磁型过电流继电器（以及一切过量动作的继电器） 的返回系数恒小于1（本身固有特性）。 作用：保证动作后输出状态的稳定性和可靠性（即 状态固定）。 在实际应用中，常常要求过电流继电器有较高的返 回系数，如0.85－0.9。
1、工作原理
问题的提出：选择性约束下保护线路全长。 增加一段带时限动作的新保护－－限时电流速 断保护。 要求： • 保证选择性； • 保护线路全长； • 具有足够的灵敏性；

•
力求具有最小的动作时限。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.4 限时电流速断保护
2、整定原则

电流定值整定原则：保证上一线路的电流Ⅱ段 保护区不伸过下一线路的电流速断保护区。
l
图2－9 限时电流速断动作时限的配合关系 （a）与电流速断保护相配合；（b）与限时电流速断相配合
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.4 限时电流速断保护
3、灵敏度的校验

灵敏度系数：最不利条件下保护的反映能力的衡 量标准。对于过量电流继电器，灵敏度系数为：
K sen 保护范围内最小短路电 流的计算值 1.3 ~ 1.5 II I set
N M 1 2 3 4
Ik
k
I II set .1 K II rel Max{I I set .2 , I I set .3 , I I set .4}
可靠系数取1.1～1.2
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 －－－2.1.4 限时电流速断保护