电力系统继电保护原理全套课程课件

d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性
如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护)
d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性
后备保护（本元件主保护拒动时）：
(1)由前一级保护作为后备叫远后备.
(2)由本元件的另一套保编辑护版作pppt为后备叫近后备.
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二、速动性：故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户 在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽 量地快速切除故障。
KkII = 1.1～1.2
（Id中非周期分量已
衰减，故比KkI稍小） 编辑版pppt
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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
(3)作为Y/接线变压器后面短路的远后备保护的接线方式 Y/-11接线T：正序： 侧超前Y侧30°
负序： 侧落后Y侧30° 现以Y/-11接线的降压变压器为例：
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假设低压侧（侧）发生AB两相短路：
IA IB ; IC 0
则IB Y： 2IA Y 2IC Y 两 三相 相星 星形 形I： ： B， IB， 不 能 灵 只 能 反 敏 K 能 l反 映 Im 系 较 A和 反 I映 C 数 大 映
运行参数：I、U、Z∠φ
反应 I↑→过电流保护
反应 U↓→低电压保护
反应 Z↓→低阻抗保护(距离保护)
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二、反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端 所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原 理，也称差动式原理）
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路
∴两相星形的Klm比三相星形降低一半
提高两相星形接线Klm的方法：在两
相星形的中线上再接一个继电器3LJ. ∵两相短路时有：IAIBIC0 ∴3LJ中的电流:
I3 L J |(I A I C )/n T| A IB /n TA
如：纵联差动保护；
方向高频保护；
相差高频保护
光纤差动保护等。
三、保护装置的组成部分
┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ 输入─→│测量│─→│逻辑│─→│执行│─→ 输出 信号 └──┘ └──┘ └──┘ 信号
↑ └ 整定值
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§1-3 对电力系统继电保护的基本要求
一、选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中 切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分 仍能继续安全运行。
对同一故障点，越靠近故障点的保护，其Klm要求越大 Klm.1 < Klm.2 < Klm.3 < Klm.4 < …
即要求：IIIIdz.1 > IIIIdz.2 > IIIIdz.3 > … (单侧电源辐射网，此条件自然满足)
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五、阶段式电流保护的应用及评价
(1) 电流I段：由动作电流的整定来保证动作选择性，按躲 开某点的短路电流整定，动作迅速（无时限），但不能保 护本线路全长，作为主保护的一部分。
(快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)
三、灵敏性：保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反 应能力。（保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量 相差越大→灵敏度↑）
一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度 四、可靠性：不拒动、不误动。
（主保护对动作快速性要求相对较高；
后备保护对灵敏性要求相对较高）
校验保护范围：（min/ L）·100% 15% ～ 20%
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2、电流速断保护的评价 优点：动作迅速(主要优点),简单可靠。 缺点：不能保护本线路全长（主要缺点）， 直接受系统运行方式的影响， 受线路长度的影响。
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三、限时电流速断保护（电流II段）
限时电流速断保护：以较小的动作时限切除本线路全线范 围内的故障
ΔM = Mdc-Mth （有利于接点可靠闭合）
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动作电流Idz.J：能使继电器刚好动作的最小电流值。 返回过程：
IJ↓≈< Idz.J时，由于剩余力矩ΔM 的存在，暂时还不能返回；
IJ↓↓→Mdc↓→ Mdc≈< Mth-Mm →舌片开始返回
┌ Mdc↓↓┐
返回过程中：δ↑→│
│→舌片加速返回
后一接地点 两相星形接线只能保证2/3的
机会切除后一接地点
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② 并联线路上两点接地时：
三相星形接线：若保护1，2时限相同， 则两接地点将同时被切除，扩大了 停电范围。
两相星形接线：即使保护1，2时限相同 （例如皆由I段动作，或皆由II段动 作），也能保证有2/3的机会只切除 任一条线路。
要求：Klm 1.3～1.5
若Klm不满足要求，可继续延伸保护范围使得： IIIdz.1= KkII·IIIdz.2 (与下条线路的电流II段保护配合）
同时进一步提高时限：
tII1=tII2+t≈2t （保证重叠区内故障的动作选择性） 四、定时限过流保护
（电流III段，主要作为后备保护，对灵敏性要求高）
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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。
3、定时限过流保护灵敏系数的校验
(1) 作为本线路主保护或近后备时，按本线路末端短路流过
本保护的最小短路电流来校验：
└ Mth ↓ ┘ 返回终止时出现剩余力矩：ΔM ’= Mth- Mdc
（有利于接点可靠断开）
返回电流Ih.J：能使继电器刚好返回的最大电流值。
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过电流继电器 表示符号：
继继电电器特的性返：回无系论数起：动或Kh返回动 返，作 回 继量 电量 器IIdh.z.JJJ的动作都是明确干脆的， 不会停留在某个中间位置，这种特性称为“继电特性”。
1、动作电流的整定原则
按躲开流过保护的最大负荷编电辑版流pp来pt 整定：IIIIdz > Ifh.max
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实际整定原则：考虑到外部故障切除后，电压恢复时电动
机的自启动过程中，保护要能可靠地返回，则要求：
IIIIh > Izq.max= Kzq·Ifh.max (电动机负荷自启动系数Kzq > 1)
均能正确反映这些故障.
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(2) 对中性点非直接接地网中的异地两点接地短路 （不同线路上两点接地）
∵这种电网允许带一个接地点继续运行
则： 串 并联 联线 线路 路上 上两 两点 点 ， ，接 接 只 只地 地 需 需时 时 切 任除 切后 除一 一接 接地 地点 点
① 串联线路上两点接地时： 三相星形接线能保证只切除
规定电压正方向：母线高于中性点
1、外部d1点短路时：
2、内部d2点短路时：
(包括正常运行时)
Id1.B() Id1.A()
U B() U A()
P B() 18 0
P A()
Id2.B() Id2.A()
U B() U A()
P B() 0
P A()
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利用以上差别，可构成差动原理保护。
（线路上某点两相短路电流
为该点三相短路电流的 3 倍）
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12ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(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
IIdz.2 > I(3)d.c.max
取：IIdz.1= KkI·I(3)d.B.max IIdz.2= KkI·I(3)d.C.max
(2)
I d.bm. min
K lm
III
I dz
要求 Klm 1.3～1.5
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(2) 作为远后备时（相邻线路的后备），按相邻线路末端
短路流过本保护的最小短路电流来校验：
(2)
I d.xm. min
K lm
III
I dz
要求Klm 1.2
(3) 要求各保护之间Klm互相配合
1、动作电流的整定：与下条线路的电流I段配合。
即：保护范围延伸到下条线路，但不超出下条线路电流I段 保护范围的末端。
即：躲开下条线路电流I段保护范围末端短路时（即流过下 条线路的短路电流刚好为其电流I段整定值时），流过本保 护的最大短路电流。
IIIdz.1= KkII·IIdz.2 = KkII·KkI·I(3)d.C.max 可靠系数：
对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围 属内 性发 短生 路金 时的 计故 算障 值参
Klm
保护装置的动作参数
（电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线
路末端发生两相短路时，流过本保护的最小短路电流）
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对保护1的电流II段：Klm=
I (2) d .B. min I II dz ..1
《电力系统继电保护原理》教案
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§1-1 继电保护的作用
§1 绪论
一、故障及不正常运行状态
┌ Id↑ 危害 ┌ 故障元件
故 障 → │ U ↓ ---→ │ 非故障元件
(各种短路) └ f ↕
│ 用户
└ 电力系统
┌过负荷
不正常运行状态→│过电压 危害 ┌元件不能正常工作
│f↓
---→ │长时间将损坏设备
(2) 电流II段：由动作电流整定与时限配合来保证动作选 择性，动作电流按躲开某点的短路电流整定，能保护本线 路全长，动作时限较小，作为主保护的另一部分（电流I段 的补充）
(3) 电流III段：由动作时限的配合来保证动作的选择性，
动作电流按躲开负荷电流整定，其值较小，灵敏度较高，
然而动作时限较长，且越靠近电源短路，动作时限反而越
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§2 电网的电流保护和方向性电流保护
（主要用于35KV及以下线路） §2-1 单侧电源网络反映相间短路的电流保护
一、过电流继电器
1、基本符号及特性参数
动作过程：
IJ↑→Mdc↑→Mdc≈>Mth+Mm →舌片开始动作
┌ Mdc↑↑┐
动作过程中：δ↓→│
│→舌片加速动作
( Mdc =K·(IJ /δ) 2 ) └ Mth ↑ ┘ 动作终止时出现剩余力矩：
（可靠系数：KkI = 1.2～1.3）
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(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.
由23： Zs.E mxax /xz1 3 lmi nKkI ZE s.m xx/i nz31L
可求 lm i得 n(2 3 ： Z s.m K k Iinz1LZ s.m)a/x z1
└系统振荡
└发展成故障
二、继电保护的任务
┌故障时：自动、快速、有选择性地切除故障元件,保证非故障
系统事故→│
部分恢复正常运行。
└ 不正常运行时：自动、及时、有选择地动作于信号、
减负荷或跳闸
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§1-2 继保的基本原理和保护装置的组成
一、反应系统正常运行与故障时电气元件（设备）一端所测 基本参数的变化而构成的原理（单端测量原理，也称阶段 式原理）
又：IIIIh = Kh·IIIIdz
（继电器返回系数Kh <1）
则： IdIIzIKz
qIf h.max Kh
取： IdIIzIKkIIKIhKzqIfh.max（可靠系数KkIII取：1.15～1.25） 2、按选择性要求确定过流保护动作时限
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
长，一般作为后备保护，但是在电网终端可作为主保护。
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六、电流保护的接线方式
LJ —(接线)— TA
1、两种常用的接线方式
(1) 三相星形
(2) 两相星形
各相LJ出口采用“或”逻辑。 继电器动作电流 Idz.J=Idz/nTA 2、两种接线方式的性能分析比较
(1) 对中性点接地或不接地网中各种相间短路两种接线方式
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二、电流速断保护（电流I段）
电流速断保护：瞬时动作的电流保护。
1、整定计算原则
(1) 短路特性分析：
三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流：
Id
E Z
Zs
E Zd
Zd ()↑ → Id↓
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。
过量继电器（保护）：反映电气量上升而使保护动作 的继电器(保护)，Kh<1
低量继电器（保护）：反映电气量下降而使保护动作 的继电器(保护)，Kh>1
2、集成电路型过电流继电器（晶体管型：略）
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3ms延时：防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般<1ms)
12ms展宽：使输出动作信号展成连续高电平。