继电保护讲解第二章-电流保护[1]

增大而瞬时动作切除故障的电流保护。
工作原理： 电流速断保护为了保证其保护的 选择性，一般情况下速断保护只保护被保护 线路的一部分。
A 2 B 1 C D
d1
d2
最大运行方式
最小运行方式
整定计算
可靠性系数， 一般取1.2～1.3 动作电流 整定原则：躲开下一条线路出口处的最大短路 电流。 最大运行方式下
U dz
Kh

Kh KK
TQ _ +
信 号 Ufh U min 引入可靠系KK 1 U min Ufh KK
(2) I Dmin KmI 1.5 Idz Udz KmU 1.5 UD max
LH
五、三段式电流保护应用及评价
三段式电流保护：由电流速断保护、限时电 流速断保护及定时限过电流保护相配合构成 的一整套保护。 评价 优点：简单、可靠，并且在一般情况下也能 够满足快速切除故障的要求。 缺点：直接受电网的接线以及电力系统运行 方式变化的影响，而灵敏性则必须用系统最 小运行方式来校验，故往往不能满足灵敏系 数或保护范围的要求。
电力系统继电保护原理
西南交通大学电气工程学院
第二章
电网电流保护和方向性电流保护
单侧电源相间短路的电流保护的工作原理、 整定计算以及接线方式 电网相间短路的方向性电流保护 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流 及方向保护 中性点非直接接地电网中单相接地故障的零 序电压、电流及方向保护
三.限时电流速断保护（电流Ⅱ段）
——切除本线路上电流速断保护范围以外的
故障，作为电流速断保护的后备保护。
工作原理
保护2 限时电流速断 保护1 电流速断 B 1 C D
保护2 电流速断 A 2
t
t
' 2
t2
''
t1
t
''
t
t 1'
l
限 时 电 流 速 断 动 作 特 性 分 析
整定原则 保护范围必须延伸到下一条线路中去
t
" 1QF
t
' 2QF
t
微机保护不考虑
Δt tDL t正 t负 t g tr
断路器 跳闸时间 惯性时间 裕度
灵敏度校验
Klm
保护范围末端金属性短路时故障参数的最小值 保护装置动作参数的整定值
1
限时电流速断保护灵敏度
(2) Id Klm .min 1.3 1.5 " I dz 若灵敏度不满足要求，可采用降低动作电 流的方法，使本线路限时速断保护与下一 线路限时速断保护配合。
0.95。
对于欠量继电器，如阻抗继电器、欠电压 继电器等，Kh 1。 微机保护返回系数可作到1，但实际中不允 许作到1，否则引起触点抖动。
Kh 0.98(过量继电器) Kh 1.02(欠量继电器)
二、晶体管型继电器
J
Ub Ub≈3V
门槛电压
二.电流速断保护（电流Ⅰ段）
——当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流
§2-1 单侧电源网络相间短路的电流保护
由一个电源供电的开环网络
1 A 2 B 3 C 4 M
一、电磁型电流继电器的基本原理
作用：电流继电器是实现电流保护的基本元 件，它在电流保护中用作测量和起动元件，它 是反应电流超过某一整定值而动作的继电器。
基本原理
产生磁通 线圈1中电流 I 通过由铁芯2、 J 空气隙3和可动舌片8形成磁路 舌片磁化与铁 芯的磁极产生电磁吸力 M dc 当电磁吸力足够大 时，舌片向左移，使可动触点5与固定触电4接通， 即继电器“动作”。
' (3) Idz.1 K'K Id.B.max 1.3 3780 4914(A)
（2）动作时限
t 0s
' 1
（3）灵敏度校验
115 3
115
X s.max
X 0 Lmin
3
X s.max
X 0 LAB
I
' dz.1
3 115 3 2 X s.max X 0 Lmin
四.定时限过电流保护（电流Ⅲ段）
——反应电流增大而动作，它要求能保护本条线
路的全长和下一条线路的全长。作为本条线路 主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路 保护和断路器拒动的远后备保护。
Izq
M
整定原则及计算 动作电流：按躲开被保护线路的最大负荷电 流 I f max ，且在自起动电流下继电器能可靠返 回进行整定。
作用到舌片上的电磁力矩
M dc K1 2 K 2
初始力矩 M th1 —使正常情况下，继电器不动作，对应空气隙为 1。
为使继电器动作，舌片需向左移动，要加大电流
M dc
Mm
2
2 IJ
摩擦转矩 弹簧产生的反抗力矩 M th M th .1 K3 (1 2 )
M th
可见为使继电器动作需满足如下条件：
M dc M th M m
动作电流（起动电流） I dz . J ：能够满足上述条件， 使继电器动作的最小电流值。 继电器动作后，为使它重新返回原位，舌片 需向右移，即要减小电流。
M dc
Mm
M th
可见为使继电器返回需满足如下条件： M M M 返回电流 I h. J：能够满足上述条件，使继电器 返回原位的最大电流值。 继电特性：起动和返回都是明确的，不可能 停留在某一个中间位置。
I d .min.本末 1.3 1.5 "' I dz
三段式电流保护接线举例
展开图
例：如图所示网络，线路阻抗为0.4Ω/km。试
对保护1进行电流速断，限时电流速断和定时限 过电流保护进行整定计算（起动电流、动作时 限和灵敏度系数），并画出时限特性曲线。已 ' '' ' '' 知 Kk 1.3, Kk 1.2, Kk 1.25, Kzq 1, Kh 0.85
I h K I zq
''' k
I zq K zq I f max
自起动系数， 取1 ～3
可靠系数， 一般取 1.15～1.25
"' K I K K zq "' h I dz I f max Kh Kh
继电器的返回系数
动作时限
t
"' 1Q F
t
'" 2Q F
t
动作时限与电流大小无关，为此称为定时限。
动作带有一定的时限（选择性） 保护范围不超出下一条线路无时限电流速断 保护的范围（速动性） 整定计算 动作电流：动作电流按躲开下一条线路流速 断保护的动作电流进行整定。
I dz K K I dz .next
" " '
可靠系数，一般 取1.1～1.2
下一条线路电流速 断保护的动作值
动作时限
I dz .1 K K I d .c. max
' ' ( 3)
的三相短路电流

补充概念
最大（最小）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（最大）， 而通过保护装置的短路电流为最大（最小） 的运行方式。
另：对单侧电源供电线路，在输电线路上发生短路时
Id
( 3)
系统阻抗 令：
" " '
(2) Id Klm .min 1.3 1.5 " I dz 0.5s
K K zq I f max "' Klm( 近) '" t1 t2 t 过电流保护 I Kh I d . min.下一末 （Ⅲ段） K lm(远 ) 1.2 "' I dz
"' dz
"' K
A 2 B 1 C D
Id
Ⅰ
Ⅱ
' I dz. 2
最大运行方式
I
' dz. 2
最小运行方式
l
灵敏度校验
最小运行方式下，两相短路 时速断保护范围
Lmin Lb % 100% （15%～20%） LAB
动作时限
t 0s
'
没有人为延时，只考虑继电 保护固有动作时间
线路-变压器电流速断保护
5 A 4 B 3 C 2 D 1
M M
t
t5
t
t4
t
t3
t
t2
t
t1
l
另：低电压启动的过电流保护
——在过电流保护中，当灵敏系数不能满足要求 时，可采用低电压启动的过电流保护方式，以 提高灵敏系数。 "' K "' Ufh U min K K zq
I dz
+ + I U< t _
Kh
Ie
1.3 I
(3) d .母线.max
电流速断保护的原理接线图
TQ _ + I LH _ + + 信 号
中间继电器：
•一方面扩大接点的 容量和数量； •另一方面躲过管型 避雷器的放电时间， 防止误动作。
电流速断保护的评价 优点：简单可靠，动作迅速 缺点
不可能保护线路的全长
保护范围直接受系统运行方式变化的影响。 结论：当系统运行方式变化很大，或者被保护 线路的长度很短时，速断保护就可能没有保护 范围，因而不能采用。
Ex Z s Z1 L
电源等值计算相电势 线路单位正序阻抗
Z s. min——从保护安装地点到电源的最小等值电抗
Z s . max——从保护安装地点到电源的最大等值电抗
I
( 3) d
Ex Z s Z1L
当 Z s Z s.min 时，系统处与最大运行方式； 当 Z s Z s.max 时，系统处与最小运行方式。
E1
A
1 30km
B
C 2
3 4
t3 0.5s
t4 1s
110kV Ifh.max=540A
(3) I d.B.max 3780A
(3) I d.C.max 1250A (3) I d.C.min 1150A
I
(3) d.B.min
3550A
解：
1、对保护1进行电流速断的整定计算 (3) (3) Id.B.max 3780A, Id.B.min 3550A （1）起动电流
(3) 最大短路电流 I d ：最大运行方式下三相短路电流 .max
I
( 3) d .max
Ex Z s.min Z1 L
(2) 最小短路电流 I d ：最小运行方式下两相短路电流 .min
Baidu Nhomakorabea
I
(2) d.min
Ex 3 2 Z s.max Z1L
思考：为何整定时，采用最大短路电流？
A B 1 C
Y ?
把线路-变压器看成一个整体，当变压器内部故障 时，切除变压器和切除线路后果是相同的，因此 当变压器内部故障时，由线路的瞬时速断保护切 除故障是允许的，此时瞬时速断保护可以保护线 路全长。
动作电流：按躲过变压器二次侧母线上的 短路来整定。
I K I
' dz
' (3) K d .母线.max
dc th m
M
M dz
M th M m
M sh
M th M m
继电器 动作 继电器 返回
Mh
1
2（减小）

I h. J
I dz . J
返回系数
I h. J Kh I dz . J
返回系数越接近1，灵敏性越好 对于过量继电器，如电流继电器、中间继 Kh 1，一般取0.85～ 电器、信号继电器等，
小
保护 动作值 电流速断保 ' ' ( 3) I K I K d . c . max 护（Ⅰ段） dz .1 限时电流速 断（Ⅱ段）
结
动作时限 灵敏度校验
Lmin Lb % 100% LAB 15 20%
t ' 0s
' t1" t 2 t
I dz K K I dz .next
被保护线路末端两相短路时流过限 时电流速断保护的最小短路电流
" " '' '' '' Idz KK Idz.next , t本 tnext 0.5
限时电流速断保护的单相原理接线图
TQ _ + 信 号
+ I
LH
+ t _
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。
I
(3) d.B.min
115 3 X s.max X 0 LAB
115 3 (3) X 0 LAB I d.B.min 115 3 0.4 30 3.55 6.7()
Lmin
1 3 115 3 ( ' X s.max ) X0 2 I dz.1
灵敏度校验 作本条线路主保护或后备保护（近后备）
Klm( 近)
I d .min.本末 1.3 1.5 "' I dz
(2)
作为下一条线路后备保护（远后备）
I d . min.下一末 K lm(远 ) 1.2 "' I dz
(2)
评价 优点：结构简单，工作可靠。不仅能作为本 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。 缺点：越靠近电源端其动作时限越大，对靠 近电源端的故障不能快速切除。