第二章 第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护
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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
(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 (第2版)第二章 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 电流互感器和电流继电器是实现电流保护的基本元件。
一、保护用电流互感器 将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流 ，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压 隔离，保证工作人员的安全。 （一）电流互感器
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流值特征
保护装臵的起动值：对因电流升高而动作的电流保护来讲，
使保护装臵能起动的最小电流值称保护装臵的起动电流。通常 指一次侧电流。
保护装臵的整定：根据继电保护要求，确定保护装臵的起动
值、灵敏性、动作时限。
最大运行方式：指系统投入运行的电源容量最大，系统的等
一次侧同名端流进 二次侧同名端流出
等值电路 Z1a
I1
I
Z 2a
I2
极性端
I1
L1
I1
K1
Z
Z loa
I2
Z loa
由等值电路可见： 由电磁平衡原理： 所以
I2
L2
I1 I I 2 IW I W
1 1 2 2
I1 I2
阶段式电流保护
包括无时限电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护
三种。 都是反应于电流增大而动作的保护，它们之间的区别主要在
于按照不同的原则来整定动作电流。 为保证迅速、可靠而有选择性地切除故障，可将这三种电流 保护，根据需要组合在一起构成一整套保护，称为阶段式电流 保护。广泛应用在35kV及以下电力线路。 优点：简单、可靠，在一般情况下也能满足快速切除故障的 要求。 缺点：受电网的接线及运行方式的影响。
单侧电源网络相间短路的电流保护.
牺牲灵敏性 保选择性 牺牲选择性 保灵敏性 优先保证动作的选择性.即从保护装 置起动参数的整定上保证下一线路出 口处短路时不动作(继保中称为按躲 开下一条线路出口处短路的条件整定) 采用无选择性的速断保护,而以自动 重合闸来纠正这种无选择性动作.
解决方法
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电流值称 为保护装置的整定电流.以Iset表示.
I BC. f max
I AB. f max
1
IC D. f max
l
正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是 靠近电源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大 小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时 都接入时，流过线路的是最大负荷电流。
根据电力系统短路分析,当电源电势一定时,短路电流
继 电 器
高周波继电器
低电压继电器
欠量继电器
阻抗继电器 低周波继电器
电磁型过电流继电器
6
5
IJ
2
3 4 8
1
7
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
线圈 铁心 空气隙 被吸引的可动舌片 可动触点 固定触点 弹簧 止档
电磁型过电流继电器结构
6
J I
2
3 4
5
J 产生磁通 线圈 1中的电流 I , 通过由 :
触发器翻转过程c1升高由截止区向放大区过渡c2下降c2下降t2导通对应于继电器的动作状态输出电压20低电压继电器正常运行及电压高时继电器不动作触点断开电压低及停电时继电器动作触点闭合过电压继电器正常运行及电压低时和停电时继电器不动作触点闭合电压高时继电器动作触点断开阻抗继电器jj极化继电器ii电流差动继电器21时间继电器信号继电器中间继电器22212212单侧电源网络相间短路时电流量值特征单侧电源网络相间短路时电流量值特征正常运行时各条线路中流过所供的负荷电流越是靠近电源侧的线路流过的电流越大
解决方法
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电流值称 为保护装置的整定电流.以Iset表示.
I BC. f max
I AB. f max
1
IC D. f max
l
正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是 靠近电源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大 小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时 都接入时，流过线路的是最大负荷电流。
根据电力系统短路分析,当电源电势一定时,短路电流
继 电 器
高周波继电器
低电压继电器
欠量继电器
阻抗继电器 低周波继电器
电磁型过电流继电器
6
5
IJ
2
3 4 8
1
7
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
线圈 铁心 空气隙 被吸引的可动舌片 可动触点 固定触点 弹簧 止档
电磁型过电流继电器结构
6
J I
2
3 4
5
J 产生磁通 线圈 1中的电流 I , 通过由 :
触发器翻转过程c1升高由截止区向放大区过渡c2下降c2下降t2导通对应于继电器的动作状态输出电压20低电压继电器正常运行及电压高时继电器不动作触点断开电压低及停电时继电器动作触点闭合过电压继电器正常运行及电压低时和停电时继电器不动作触点闭合电压高时继电器动作触点断开阻抗继电器jj极化继电器ii电流差动继电器21时间继电器信号继电器中间继电器22212212单侧电源网络相间短路时电流量值特征单侧电源网络相间短路时电流量值特征正常运行时各条线路中流过所供的负荷电流越是靠近电源侧的线路流过的电流越大
继电保护讲解第二章-电流保护[1]
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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)
单侧电源网络相间短路电流保护
应用于： 控制电的“通”、“断”。 如家里的空气开关、遥控电源）
一种电磁型电流继电器工作原理
常开接点
图形符号
常闭接点
(也称动断触点)
图形符号
继电器的继电特性：
动作
动作过程
动作
对应于： 动作电流
0 I
I I
不动作
电磁力矩 = 弹簧力矩
摩擦力矩等
“动作电流”的电磁力矩 ≥ 弹簧力矩 + 摩擦力矩 —— >不动
（2）整定计算原则
A 2 B 1 C D
保护2的电流整定原则：
.2 I k .B .max — —以便满足选择性的要求 I set
来反映“”的关系。将模 用大于 1 的系数K rel 糊的关系转变为一种确定的关系。
.2 I k .B .max 得： 于是，由 I set
.2 K rel I k .B .max I set
继电器的继电特性：
动作
动作过程
连通
I
动作
不动作 0
动 作 电 流
I
I
——> 保持动作状态
“动作电流”的电磁力矩 > 弹簧力矩 + 摩擦力矩
继电器的继电特性：动作过程(重复一遍)
“动作电流”的电磁力矩
动作
≥ 弹簧力矩 + 摩擦力矩
一旦动作，则气隙减小
不动作 0
电流 < 动作电流
动 作 电流 ≥ 动作电流 电 （跃变） 流
K2
C
D
为了保证选择性，保护2的整定原则为：躲开下一 条线路出口处（K2）的最大短路电流。 .2 I k .2.max 即：I set
I k .1 I k .2 I k .B，三者差异微乎其微，
一种电磁型电流继电器工作原理
常开接点
图形符号
常闭接点
(也称动断触点)
图形符号
继电器的继电特性：
动作
动作过程
动作
对应于： 动作电流
0 I
I I
不动作
电磁力矩 = 弹簧力矩
摩擦力矩等
“动作电流”的电磁力矩 ≥ 弹簧力矩 + 摩擦力矩 —— >不动
（2）整定计算原则
A 2 B 1 C D
保护2的电流整定原则：
.2 I k .B .max — —以便满足选择性的要求 I set
来反映“”的关系。将模 用大于 1 的系数K rel 糊的关系转变为一种确定的关系。
.2 I k .B .max 得： 于是，由 I set
.2 K rel I k .B .max I set
继电器的继电特性：
动作
动作过程
连通
I
动作
不动作 0
动 作 电 流
I
I
——> 保持动作状态
“动作电流”的电磁力矩 > 弹簧力矩 + 摩擦力矩
继电器的继电特性：动作过程(重复一遍)
“动作电流”的电磁力矩
动作
≥ 弹簧力矩 + 摩擦力矩
一旦动作，则气隙减小
不动作 0
电流 < 动作电流
动 作 电流 ≥ 动作电流 电 （跃变） 流
K2
C
D
为了保证选择性，保护2的整定原则为：躲开下一 条线路出口处（K2）的最大短路电流。 .2 I k .2.max 即：I set
I k .1 I k .2 I k .B，三者差异微乎其微，
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
02 1 相间电流保护
Kre = Ire < 1 Iop
第二章 电网的电流保护
第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护----三段式相间短路的电流保护
电力系统短路电流与系统运行方式及故障类型的关系：
Ik = Eφ = Eφ
Z ∑ Zs + Zk
Eφ -----系统等效电源相电势
Zk -----短路点至保护安装处 Zs -----保护安装处到系统等效电源之间的阻抗
第二章 电网的电流保护
3。定时限过电流保护（电流保护III段）
在外部故障被切除后，本装置应返回，即本装 置的返回电流应大于本线路最大负荷电流。
I SS.max = K SS I L.max
KSS 在故障切除，电压恢复时电动机自起动系
数，2 ～7。
第二章 电网的电流保护
3。定时限过电流保护（电流保护III段）
t4=t3+⊿t， …。
这种从末端时 限逐步向首端升高 的整定方法称为时 限阶梯原则。
第二章 电网的电流保护
3。定时限过电流保护（电流保护III段）
由于过电流保护按 大于最大负荷电流整 定，当k1或k2点故障 时，保护1均会起动。 若1点、2点上安装的 主保护（或过电流保 护2）拒动时，过电 流保护1均能提供后 备保护。
• 闭合和断开明确干脆，无中 间位置，称为“继电特性 ”
第二章 电网的电流保护
2。继电特性
• 大于某一个值时动作导通（闭 合），称为“过量继电器” • 低于某一个值时动作导通（闭 合），称为“欠量继电器”。
•返回电流与动作电流的比值 称为返回系数
• 过电流继电器的返回系数<1，如
0.85 ～ 0.9
第二章 电网的电流保护
1）电流速断保护（I段）整定计算原则
第二章的第一节单侧电源网络相间短路的电流保护
第二章的第一节单侧电源网络相间短路的电流保护一、电磁型电流继电器电流继电器是实现电流保护的基本元件，也是反应于一个电气量而动作的简单继电器的典型。
它可以是机电式的，也可以是静态式的。
下面，通过对机电式的电磁型过电流继电器的分析来说明继电器的工作原理和继电特性。
图2－1是电磁型电流继电器的原理结构图。
1为线圈，2为铁芯，3是空气隙，4为可动舌片，5和6分别为可动触点和固定触点，7是弹簧，8为止档。
图2-1电磁型电流继电器的原理结构1—线圈；2—铁芯；3—空气隙；4—可动舌片；5—可动触点；6—固定触点产生出磁通，它通过由铁芯、空气隙和可动舌片组成的磁路。
舌片被磁化后，通过线圈l的电流IJ与铁芯的磁极产生电磁吸力，企图吸引舌片向左转动；当电磁吸力足够大时，即可吸动舌片并使可动触点5与固定触点6接通，称为继电器“动作”。
当铁芯不饱和时，与IJ成正比，而与磁路的磁阻成反比。
由于磁路的磁阻几乎都集中在空气隙中，因此磁阻与气隙的长度成正比，则磁通就与成反比。
因此与成正比的电磁吸力作用到舌片上产生的电磁转矩可表示为2MdcK1K2式中K1、K2——比例常数。
22IJ2（2－1）电力系统正常运行时，继电器线圈中流入负荷电流，作用于可动舌片上的工作转矩就是上述电磁转矩；而作用于其上的制动转矩为弹簧的初拉力矩Mth1，对应此时的空气隙长度为1。
两者平衡，这样可动舌片不会向左转动，继电器触点不闭合。
当电流增大时，Mdc增大，可动舌片向左转动；而可动舌片受到的制动转矩有二个：一个是与弹簧伸长成正比的反抗转矩，当舌片向左移动使气隙由1减小到时，该转矩可表示为Mth＝Mth1＋K3（1－）（2－2）式中K3——比例常数。
另一个是舌片转动的过程中所必须克服的摩擦转矩Mm，其值可认为是一个常数，不随的改变而变化。
因此，阻碍继电器动作的全部制动转矩就是Mth＋Mm。
继电器能够动作的条件是MdcMth＋Mm（2－3）满足上述条件的，能使继电器动作的最小电流值称为继电器的动作电流，也称为起动电流，以Idz.J表示。
单侧电源网络相间短路的电流保护
R 4 R5 R6
a D5 I1I2
R3
Ib1
UR3
b
D6
C3
R9 R7
I b2
W
T1
E1 R8
Uc2 T2
0V
UC2
E1 1
62
5 34
0
Ih*1 Idz*1 Ij
4。集成电路型过电流继电器
LB
滤波 整流 1 比较 2 3ms 0 3
4 输出
R
0 12ms
Байду номын сангаас
ov
集成电路形过电流继电器构成框图
二．电流速断保护（Ⅰ段）
四。计算题
1。解
三．限时电流速断保护（Ⅱ段）
1. 提出： 电流速断保护无法保护线路的全长，为了
在线路任意点故障都能迅速切除故障。 2. 保护原理： ▪ 靠整定电流和动作时间来实现选择性 ▪ 为保证能保护整个线路，必须延伸到下一线路。 ▪ 为了使t最小，以保护范围不超过下一线路Ⅰ段
保护的范围，即与下一线路的速断保护相配合。 （动作整定值和动作时间）
▪ 考虑必要的裕度
从而保证不误动。
E I dBmax ZSmin Z0lAB
A
B
I
I dz
K
I K
I
dBm ax
2
1
d1
d2
C
d3
d4
K
I K
ZSm
in
E Z0
lAB
Id Ⅰ
Ⅱ
Idz2
Idz1
t
(4)起动时间整定
t
I dz
0
保护1同样可得。
4. 电流速断保护单相原理接线
TQ
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
第2章 单侧电源网络相间短路的电流电压保护
⑤计算WL2首端的三相短路电流Ik 反应到KA1中的电流值，即：
I k(1)
KW (1) K i (1)
Ik
⑥计算Ik(1)对KA1的动作电流 Iop(1) 的倍数，即：
n1
I k(1) I op(1)
⑦确定KA1的10倍动作电流的动作时限： 从上图KA1的动作特性曲线的横坐标上找出n1 ，从纵坐标上找出
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线路的定时限过电流保护和电流速断保护电路图
19
1、 组成及工作原理
如图： ①线路正常时； ②线路短路时a）定时限保护区（延时、跳闸、信号）b）速断 保护区（跳闸、信号）。
2、 动作电流的整定 整定原则：
动作电流应躲过系统在最大运行方式下，被保护线路末端三 相短路电流Ik1max，即：
写成等式，有：
I I
(3)
op.1
k1. max
I op.1
K rel
I (3) k1. max
式中，Ik1max：系统在最大运行方式下，被保护线路末端三相短路
电流； I
op.1
：速断保护装置一次动作电流；可靠系数Krel：DL型取
1.2~1.3，GL型取1.4~1.5。
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②是在满足上述要求的前提下，力求具有最小的动作时 限；在下级线路短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择 性要求。
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1、 限时电流速断保护的单相原理接线图
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2、 限时电流速断保护的整定计算
（1）动作电流的整定
整定原则：
保护装置1限时电流速断保护的动作电流
8
★ 对于多条支路的情况
第2章 电网的电流保护单侧电源部分
第二章 电网的电流保护 ４.两种接线的应用 两种接线的应用 用于发电机、变压器等大型电气设备， 用于发电机、变压器等大型电气设备， 三相星形接线 也可用于中性点直接接地系统 两相星形（两相Ｖ 两相星形（两相Ｖ形）接线 用于中性点直接接地系统和非直接接地系 ５.三段式电流保护的接线图 三段式电流保护的接线图 尤其是中性点非直接接地系统， 统，尤其是中性点非直接接地系统，作为 电流速断和定时限保护接线图 相间短路保护
I ΙΙ set f I Ι set .下级
I
ΙΙ set
A
2
B
1
C
=K
ΙΙ
rel
I
Ι
~
set.下级
Ik
IIset.2 IIIset.2
M
（2）动作时限的整定 ）
IIset.1 l
t =t
ΙΙ
Ι
下级
+ ∆t
第二章 电网的电流保护 Π I k.min 3.灵敏性的校验 灵敏性的校验
K
sen
=
当灵敏系数不满足要求时， 当灵敏系数不满足要求时， 满足要求时 与下级线路的限时电流速断配合（动作电流、动作时间配合） 与下级线路的限时电流速断配合（动作电流、动作时间配合） 4.限时电流速断保护的组成 限时电流速断保护的组成 限时电流速断保护的
第二章 电网的电流保护 3.对Y,d11接线变压器一侧两相短路，流过另一侧保护中电流的分析 接线变压器一侧两相短路， 对 接线变压器一侧两相短路 Y,d11接线的降压变压器低压侧两相短路，反应到高压侧线路的电流： 接线的降压变压器低压侧两相短路， 接线的降压变压器低压侧两相短路 反应到高压侧线路的电流： Ａ、Ｃ相的电流相等，Ｂ相的电流是 相的电流相等，Ｂ相的电流是Ａ Ａ、Ｃ相的电流相等，Ｂ相的电流是Ａ相电流的两倍 过电流保护装设在高压侧， 过电流保护装设在高压侧，作为低压侧线路故障的后备保护时 由于接在Ｂ 由于接在Ｂ相的继电器流过的电流 三相星形接线 是接在Ａ、Ｃ相的继电器的两倍， Ａ、Ｃ相的继电器的两倍 是接在Ａ、Ｃ相的继电器的两倍， 两相星形（两相Ｖ 两相星形（两相Ｖ形）接线 灵敏系数增大一倍 由于Ｂ相上没有装继电器，灵敏系数由Ａ、Ｃ相的继电器流过的电 由于Ｂ相上没有装继电器，灵敏系数由Ａ、Ｃ相的继电器流过的电 Ａ、Ｃ 流决定，同样情况灵敏系数比三相星形接线降低一半。 流决定，同样情况灵敏系数比三相星形接线降低一半。提高灵敏系 数采用两相三继电器接线
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只有高于IⅠset保护才能动作.故在k3点三相短路时保护 不动作,两相短路时保护也不动作
因此,有选择性的电流速断保护不可 能保护线路的全长.
选择性:只要大于IⅠset,故障肯定在被保护范围以内, 保护装置一定动作,以外不动作. 速动性:t=0,速度非常快(由于继电器闭合,跳闸线圈的 熄弧时间,其固有延时10~30ms) 灵敏性:15%的范围内,具有灵敏性.一般整定值选好后, 再来校验灵敏性. 可靠性:只要大于IⅠset,肯定动作,小于IⅠset不动作.
Kre=0.85~0.9
6
IJ
2
3 4
5
IJ
8
2
3 4
5
6
8
1
7
1
7
常开触点
6 6 5
常闭触点
6 5 6
IJ
2
3 4 8
IJ
2
3 4 8
1
7
1
7
多组触点
既有常开触点也有常闭触点
Ι
电流继电器
常闭触点
I-I
电流差动继电器
正常运行及电 压高时继电器 不动作，触点 断开，电压低 及停电时继电 器动作，触点 闭合
10kV以下的低压线路中,采用中性点不接地方式,所以当单相接地,
系 变统 化运 举行 例方 式
A
B
I
C
~
开机方式 网络拓扑
短路点的位置不同,流经保护2的短路电流也不同
运行方式不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同 故障类型不同,同一地点发生短路时的短路电流也不同
A
B
2 1
C
D
~
Ik
Ⅰ
Ⅰ:最大运行方式下三相短路
牺牲灵敏性 保选择性 牺牲选择性 保灵敏性 优先保证动作的选择性.即从保护装 置起动参数的整定上保证下一线路出 口处短路时不动作(继保中称为按躲 开下一条线路出口处短路的条件整定) 采用无选择性的速断保护,而以自动 重合闸来纠正这种无选择性动作.
解决方法
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电流值称 为保护装置的整定电流.以Iset表示.
I set1 Ik .c.max
3
I k3c.max .
1) 下一线路出口处短路 2) 最大运行方式 3) 三相短路
引入可靠系数:KⅠrel=1.2~1.3, 则有: I set1 K rel I k3c.max .
由于I(3)
. (3) (2) . (3) . k3.max= I k4.max,I k4 max<I k4 max
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征
A 2
k1
B
C
D
k4
1
k3 k2
I
3 2
I AB. f max
l 随整个电力系统开机方式、保护安装处到电源之间电网 的网络拓扑、负荷水平的变化， Zk和Zs都会变化，造成 短路电流的变化。随短路点距离保护安装处远近的变化 和短路类型的不同，Zk和Zs的值不同，短路电流也不同。
I BC. f max
I AB. f max
1
IC D. f max
l
正常运行时，各条线路中流过所供的负荷电流，越是 靠近电源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大 小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时 都接入时，流过线路的是最大负荷电流。
根据电力系统短路分析,当电源电势一定时,短路电流
电磁型
感应型
按照动作原理可分为：
整流型 电子型 数字型
电流继电器
电压继电器 功率方向继电器 阻抗继电器
按照反应的物理量可分为：
起动继电器 量度继电器 时间继电器
频率继电器
瓦斯（气体）继电器
按照作用可分为：
中间继电器
信号继电器 出口继电器
2. 过电流继电器
过电流继电器是实现电流保护的基本元件，也 是反映于一个电气量而动作的简单继电器的典 型，它是一个量度继电器。 过电流继电器 反映故障 过量继电器 过电压继电器 参数增大 量 而动作 度
3) 要求:
1 0.866 E N Z smax z1 I set 1
min .min % 15%
min .max % 50%
2.1.4 限时速断保护
I
主保护的定义
t
延时一段时间, 启动继电器动作
概念:有选择性的电流速断不能保护本 线路的全长,增加一级保护,用来切除本线 路上速断范围以外的故障,同时也能作为 速断保护的后备，这就是限时速断保护。 1.原理:由于要求限时速断必须保护本线路的全长,因
Mdc Mth Mm
对应这一电磁转矩,能使继电器返回原位
的最大电流值称为继电器的返回电流.以 Ire.J表示,则此时的电磁转矩为
M h K2 I re J 2
2
由此可知:
当I J IopJ时 :
当I J IopJ时 :
继电器根本不动作 继电器能够突然迅速地动作闭合 其触点. 继电器又能突然地返回原位, 触点重新打开.
在M点发生三相短路时: E 3 I k .M .max Z s.min z1 M 在M点发生二相短路时
2
A
~
Ik
N
1
B
2
C
M
IⅠset.1 I(2)k.max I(2)k.min
0.866E 3 3 I k .M .max I k .M 2 Zs.min z1 M
把能使继电器动作的最小电流值,称为
继电器的动作电流(起动电流).以Iop.J 表示,对应此时的电磁转矩:
M dz K 2 I 2op. J
2
在继电器动作之后,为使它重新返回原位.
需使IJ减小以使Mdc减小,然后由弹簧的反 作用力把舌片拉回,这时摩擦力又起阻碍 返回的作用.故返回的条件是:
2.1.3 电流速断保护
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
电流 速断 保护 装置
I
A
B
2 1
C
D
~
假设在每条线路上均装有电流速断保护,则 当线路A~B上发生故障时,希望保护2能瞬 时动作,而当线路B~C上故障时,希望保护1 能瞬时动作,并且它们的保护范围最好能达
到本线路全长的100%.
2
当I J I reJ时 :
E
1
1
6
继电特性图
5 3
4
0
I reJ
IopJ
IJ
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,这种特性称为 “继电特性”.
返回电流与起动电流的比值 称为继电器的返回系数
I re J K re I opJ
由于剩余转矩以及摩擦转矩的影响,Kre恒 小于1,一般要求Kre=0.85~0.9
常闭触点
Ｕ<
低电压继电器
Ｕ> 过电压继电器
正常运行及电 压低时和停电 时继电器不动 作，触点闭合， 电压高时继电 器动作，触点 断开
Z
功率方向继电器 阻抗继电器
JJ
极化继电器
t
时间继电器
信号继电器
中间继电器
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征
A 2 B C D
1
I
2
功率因数角 一般小于300
a. 优点:非常简单,动作速度快
b. 不足:保护范围太小(15%),受故障类别,运行方式
影响大,不能单独作为主保护. c. 在系统(辐射型网络)末梢线路,电流速断满足 “四性” ~ D
单相原理接线
A B
1
TQ
~
Ik
2
+
IⅠsel.2=KⅠrel.Ik.B.max
Ι
-
保护范围校验
1) 在最大运行方式的最小保护范围为:最大运 行方式下两相短路M点短路电流等于IⅠset.1
第二章 电网的电流保护
第一节 单侧电源网络相间短路 的电流保护
2.1.1 继电器
继电器是一种能自动执行断续控制的部 件，当其输入量达到一定值时，能使其 输出的被控制量发生预计的状态变化， 如触点打开、闭合或电平由高变低、由 低变高等，具有对被控电路实现“通”、 “断”控制的作用。
1. 继电器的分类和要求
在N点发生三相短路时: 在N点发生二相短路时
I k . N .min
2
3
E Z s.max z1 N
0.866E 3 3 I k .N .min I k .N .min 2 Zs.max z1 N
N点为最小运行方式下的最小保护范围未端. 0.866E 2 I k . N .min I set 1 Z s.max z1 N
M点为最大运行方式下的最小保 护范围未端. 0.866 E 2 I k .M .max I set 1 Z s.min z1 M
max
M
1 0.866 E Z smin z1 I set 1
2) 在最小运行方式的最小保护范围为：最小运 行方式下两相短路N点短路电流等于IⅠset.1
的大小决定于短路点和电源之间的总阻抗 Z , 三相短路 电流可表示为:
Ik
3
E z
E z s zk
Ik
Ik f
0
E 系统等效电源的相电势 Z k 短路点到保护安装处的阻抗 Z s 保护安装处至系统的等效阻抗