继电保护讲解第二章-电流保护[1]
电力系统继电保护-(第2版)第二章-电流保护PPT课件全文编辑修改
等值阻抗最大，以致发生故障时，通过保护装置的短路电流为 最小的运行方式。
➢最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时通过保护装置
的电流为最大，称为最大短路电流。
Ik.m axZ E Z s.m iE nZ k 1Z s.m in E Z 1 L k 1短路类型系数
流来整定。
动作电流：
I ＝K II
II
set.2 rel
Iset.1
K r I e I l 1 .1 ~ 1 .2 ( 非 周 期 分 量 已 衰 减 ）
为保证选择性，动作时限要高于下一线路电流速断保护的动 作时限一个时限级差△t （Δt一般取0.5s）
动作时间： t2II t1 tt
(1) 前一级保护动作的负偏差(即保护可能提前动作) ； (2) 后一级保护动作的正偏差(即保护可能延后动作) ； (3) 保护装置的惯性误差(即断路器跳闸时间：从接通跳闸回 路到触头间电弧熄灭的时间) ； (4) 再加一个时间裕度。
Lmin
1( Z1
3 E
2
II set
Zs.max)
（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性）
三、保护实现原理图
电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。 缺点是不能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式和 线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保护线路很 短时，甚至没有保护范围。
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。
(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）。
电力系统继电保护原理PPT 2-1三段电流保护
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线路短，保 护范围内始 端和末端电 流差别不大
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终端采用线 路-变压器接 线方式，保
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当电路网络中任意点发生三相或两相断路故障时， 其短路工频周期分量近似计算为：
IⅠop
IⅠ set.1
nTA
Kcon
其中 nTA是电流互感器变比。 Kcon 是接线系数，一般取1.0。
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保护范围的校验
保护范围：在已知保护的动作电流后，大于一次动作电流的 短路电流对应的短路点区域。最小的保护范围为在系统最小 运行方式下两相短路时出现。
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电力系统继电保护原理-电流保护
I
I se
t.1
K
I re
l
I (3) k.B.max
II set.2
K
I re
l
I (3) k .C.m ax
KI rel
1.2
~ 1.3
继电器：
I
I op
I
I set
nTA
Kcon
nTA 为TA变比；
K con接线系数，CT二次侧接线为Y，=1； 为D，=31/225
（2）动作时间 “瞬时”
13
2.1.2 单侧电源网络相间短路时 电流量特征
1）中性点直接接地网络（110kV及以上） 主要承担输电任务，形成多电源环网，其 主保护一般由纵联保护担任，全线路上任意 点故障都能被快速切除 2）中性点非直接接地网络（110kV以下） 主要承担供、配电任务，通常采用双电源 互为备用，正常时单侧电源供电的运行方式， 其主保护一般由阶段式动作特性的电流保护
④量度继电器：过量继电器 KA
欠量继电器 KZ
10
过电流继电器原理框图
11
⑤继电特性 两个要点： 1)永远处于动作或返回状态，无中间状态。 2)Iop不等于Ire，使接点无抖动。
输出E
1 62
过量
输出E
26
欠量
1
5
Ire
34
Iop
输入I
4 35
Uop Ure
输入12U
⑥基本动作参数 动作参数： Iop 、Uop 返回参数： IDre 、Ure 返回系数 Kre = 返回参数/动作参数 KA： Kre = Ire / Iop ＜1 KV： Kre = Ure / Uop ＞1
就可能没有保护范围。
30
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
（２）外汲电流的影响 限时电流速断保护整定时 分支电路的影响 考虑分支系数
I
set
K rel I set .下一级 K b
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
0 60 Ｃ相继电器能够动作的条件 分析结论:三相短路和任意两相短路，当 0 90 K 使故障相方向继电器动作的条件为 30 60 ９０°接线方式的优点 缺点 （１）两相短路没有死区
（２）选择继电器的内角在30°和 60° 之间，各种相间短路都能保证动作的方向性 在保护安装地点附近正方向发生三相短路时，方 向保护存在动作的死区
0 90 K
的情况下均能动作，应选择
0 90
在三相对称的情况下，当功率因数为１时，加入继电 器的电流和电压相位相差90°（这只是加入继电器的 电压和电流的一种组合，并无实际意义）
之间才能满足要求
同一相的电流元件与功率元件必须串联，然后再 与其它相并联，一起起动其它元件
2.正方向发生两相短路 （１）短路点位于保护安装地点附近 为使故障相方向继电器在任何 0 90 K 的情况下均能动作，应选择 之间才能满足要求 0 90 （２）短路点远离保护安装地点 120 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 Ｃ相继电器能够动作的条件 30 60 正方向发生两相短路 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 90
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
２.限时电流速断保护整定时分支电路的影响 （１）助增电流的影响 分支系数 故障线路流过的短路电 流 K b 前一级保护所在线路上 流过的短路电流
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。
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)
电力系统继电保护原理第2章3节中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护
（4）采用单相自动重合闸时，还应躲过非全相运行期间系统 发生振荡所出现的最大零序电流 3 I0. f q。
如果 3I0. fq Idz ，I dz是按上述2个条件整定的起动电流
则设立两个零序Ⅰ段，分别为： 灵敏Ⅰ段：按（1）（3）条件整定,非全相运行时退出 不灵敏Ⅰ段：按（4）整定,非全相运行时不退出
复杂化。
作业： 2-41 复习题：60（做）、65、70、75、77、89、99、104、105
2021/4/4
21
变压器中性点。
（3）零序功率
方向：线路→母线。
（4）零序阻抗角
取决于ZB0 ：
U A0 (I0 )Z B1.0
（5）运行方式变化
线路、中性点不变，零序网不变；
正2021负/4/4序阻抗变化间接影响零序（Ud1、
Ud2、Ud0
）
3
二、零序电压、零序电流的获取
1. 零序电压的获取 3U0 Ua Ub Uc
一次电流： 3I0 IA IB IC 2021/4/4优点：无不平衡电流，接线简单 5
三、中性点直接接地系统的接地保护
中性点直接接地系统发生接地故障时产生很大的 零序电流，反应零序电流增大的保护成为零序保护。
零序电流保护可装设在上图中的断路器1和2处。
由于零序电流保护对单相接地故障具有较高的灵敏度。零序 电流保护是高压线路保护中必配备的保护之一。
在可能误动的元件上装功率方向元件GJ0。 正方向：线路－母线； 反方向：母线－线路。 16
功率方向继电器GJ0 ：
输入： U J －3U0 IJ 3 I0
向量图：
正方向短路： 3U0 3I0Zd0
3U 0
110
3 I0
3 I0
继电保护考点
继电保护考点第2章 电流保护1. 零序保护的基本思想：电力系统正常工作时，其三相是近似对称工作的，三相中的电压和电流应为对称的三相电压/电流，其负序、零序电压/电流基本等于零。
当出现短路故障时，电路中将会通过很大的零序电流。
所以可以通过检测零序分量的大小来判别系统的故障并实施保护。
2. 中性点不直接接地系统单相接地故障的特点：（1）通过对地电容构成回路，回路阻抗大，电流小。
（2）故障点的零序电压大小与故障前故障相的相电压大小相等，方向相反。
（3）非故障线路的零序电流为自身的对地电容电流之和，方向为流出母线。
（4）故障线路的零序电流为非故障线路的对地电容电流之和，方向为流入母线2.3 解释“动作电流”和“返回系数”，过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺答：在过电流继电器中，为使继电器启动并闭合其触点，就必须增大通过继电器线圈的电流，以增大电磁转矩，能使继电器动作的最小电流称之为动作电流。
在继电器动作之后，为使它重新返回原位，就必须减小电流以减小电磁力矩，能使继电器返回原位的最大电流称之为继电器的返回电流。
过电流继电器返回系数过小时，在相同的动作电流下起返回值较小。
一旦动作以后要使继电器返回，过电流继电器的电流就必须小于返回电流，真要在外故障切除后负荷电流的作用下继电器可能不会返回，最终导致误动跳闸；而返回系数过高时，动作电流和返回电流很接近，不能保证可靠动作，输入电流正好在动作值附近时，可能回出现“抖动”现象，使后续电路无法正常工作。
继电器的动作电流、返回电流和返回系数都可能根据要求进行设定。
2.4 在电流保护的整定计算中，为什么要引入可靠系数，其值考虑哪些因素后确定？答：引入可靠系数的原因是必须考虑实际存在的各种误差的影响，例如：（1）实际的短路电流可能大于计算值；（2）对瞬时动作的保护还应考虑短路电流中非周期分量使总电流增大的影响；（3）电流互感器存在误差；（4）保护装置中的短路继电器的实际启动电流可能小于整定值。
电力系统继电保护原理 第二章第二节 相间短路的方向性电流保护
' ' Id 2 Id' 2
' ' Id'1 > Idz.1, 1电 速 保 误 流 断 护 动
t1 ≤ t6 , 1过 流 护 动 电 保 误 ' ' Id 2 > Idz.6 , 6电 速 保 误 流 断 护 动
t6 ≤ t1 , 6 过 流 护 动 电 保 误 在d1点和d2点短路时，电流保护1和电流保护6可能误动。 问题：在d1点故障时，必须闭锁电流保护1，以防止其误动， 同时保证电流保护6正确动作。
功率方向继电器的动作方程 相位动作区：
& UJ (ϕlm − 90 ) ≤ ϕJ ≤ (ϕlm + 90 ) ，ϕJ = arg & IJ ϕlm 是最大灵敏角，有 ϕlm = ϕd
o o
动作相位区间： lm ± 90o （以适应在 ϕd在0°～90°范围内的变化） ϕ
& UJ ϕlm＋90 ≥ arg & ≥ ϕlm－ o 90 IJ & UJ e− jϕlm o 90 ≥ arg ≥－ o 90（相角形式） & I
（2）正方向两相短路（保护安装处、远处） 正方向两相短路（保护安装处、远处） 保护安装处故障， ⅰ. 保护安装处故障，即近处故障
有Zd << Zs , 可认为Zd = 0
1& & & & & UA = EA , UB = UC = − EA 2 & = 0， 动 GJA : I A 不 o 应 作 GJ B : ϕJB = ϕd −90 ， 动 GJ C : ϕJC = ϕd −90o， 动&作 应 U
正方向（d1点）短路故障时：
电力系统继电保护 第二章第三四节
4.方向性零序电流保护没有电压死区 5.简单、可靠
5、对零序电流保护的评价
缺点： 1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不 能满足要求
2.单相重合闸的过程中可能误动 3.当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电 网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大 第III段保护的动作时间
35kV电网 10kV电网 6kV电网
第二章 电网的电流保护
电网接地故障种类及保护策略
接地故障——导线与大地之间的不正常连接， 包括单相接地故障和两相接地故障
• 接地故障与中性点接地方式 密切相关，相同的故障条件 但不同的中性点接地方式， 接地故障说表现出的故障特 征和后果、危害完全不同， 因此保护策略也不相同。
• 按单相接地短路时接地电流的大小分为： • 大电流接系统 • ——中性点直接接地； • 中性点经小电阻接地； • 小电流接地系统 • ——中性点不接地 • 中性点经消弧线圈接地；
I 0.k2
I 0.k2
K2短路：2误动
零序电流保护 + 零序功率方向继电器 = 方向性零序电流保护
四、方向性零序电流保护
1. 零序功率方向继电器的接线：
3U 0
* * KW0 φsen = 70° * * * LH * * *
*
YH
I r 3 I0
* * *
110
（2） 微机保护内直接利用程序实现加法器
U U U 3U 0 a b c
2．零序电流的获取
（1）零序电流过滤器 Ir Ia Ib Ic 3I0
接于相间保护电流互感器的中性线上。
不平衡电流：
I bp I a I b I c [ ( I A I LA ) ( I B I LB ) ( I C I LC ) ] / nl 1 ( I LA I LB I LC ) nl
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
& ｊ Uｅ Uｅα −90° p arg r p 90° & I
r
r
+1
α
(2)正方向故障时有足够的灵敏度 正方向故障时有足够的灵敏度 ϕr = ϕsen = −α 最大灵敏度角 3.功率方向元件的构成 功率方向元件的构成 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位， 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位，并在满足 一定关系时动作 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器GG－11型） 集成电路型 数字型 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器 － 型 实现方法： 实现方法：相位比较 幅值比较
I& r
φ&I
﹡
& φU
& IU ﹡
& Ur
第二章 电网的电流保护
作业 第二章
2.双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征?方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 向性电流保护的主要特点是什么?相间短路的方向性电流保护 向性电流保护的主要特点是什么 相间短路的方向性电流保护 适用的电网。 适用的电网。 什么是功率方向元件的90º接线方式 相间短路功率方向元件采 什么是功率方向元件的 接线方式?相间短路功率方向元件采 接线方式 接线方式的优缺点。 用90º接线方式的优缺点。 接线方式的优缺点
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
继电保护第二章、四章、五章的总结
• 解决方法：设置“方向元件”判别故障方向 当故障为“正向故障”时，开放电流保护
KW 方向元件 当故障为“反向故障”时，闭锁电流保护 & KA 电流元件
设置了方向元件，双电源线路电流保护实际分成了 两组方向不同的单电源线路电流保护。
两组保护各自的整定方法与单电源线路电流保护一致。
功率方向元件
1.工作原理 方向元件如何判断故障“方向”？
三相短路：
两相短路：
死区 EM EM (3) Ik = = ZΣ ZM + ZK 3 (2) Ik = × I k( 3 ) 2
M
N
K2
1.保护装置的动作电流：能使保护装置起动的最小电流 1.保护装置的动作电流： 保护装置的动作电流 2.动作电流整定： 动作电流整定： 动作电流整定 按保护区末端短路条件整定， 按保护区末端短路条件整定，但为 了保证选择性， 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短路故障时 流过本保护的短路电流即 Ioper＞ ＞ Ik.N.max 保护装置动作电流： 保护装置动作电流：
电流继电器KA作为启动元件。 电流继电器 作为启动元件。 作为启动元件 中间继电器KM的作用，触点容量大，增强电流。利用中间继电 的作用， 中间继电器 的作用 触点容量大，增强电流。 器的短延时（ 器的短延时（0.06~0.08s）作用，躲过避雷器短路线路的放电时 ）作用， 间(10ms)。 。
QF
II段的接线 段的接线
• 展开接线图： 展开接线图：
动作过程为： 动作过程为： 正常时： 正常时：Ij=Ifh＜Idz，KA 不动作，保护不动作 短路时： 短路时：Ij=Id＞Idz，KA 动作，KA的动合触点闭 合，接通KT线圈带电动 作，KT延时闭合，使KOM 线圈带电动作，KOM动合 触点闭合，让QF的YT带电 动作跳闸切除故障。同时 KS线圈带电动作，接点闭 合，发掉牌信号、光字牌 信号、事故音响信号。
继电保护知识要点
第一章绪论一、基本概念1、正常状态、不正常状态、故障状态要求：了解有哪三种状态,各种状态的特征正常状态：等式和不等式约束条件均满足；不正常运行状态：所有的等式约束条件均满足,部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的工作状态故障状态：电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路、断线等故障;2、故障的危害要求：了解,故障分析中学过①过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏;②短路电流通过非故障元件,由于发热和电动力作用,会使其的损坏或缩短其使用寿命;③电力系统中部分地区的电压大大降低,使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品;④破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使系统瓦解;3、继电保护定义及作用或任务要求：知道定义,明确作用;定义：继电保护是继电保护技术与继电保护装置的总称基本任务：①自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证无故障部分迅速恢复正常运行;②反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸;4、继电保护装置的构成及各部分的作用要求：构成三部分,哪三部分测量比较元件、逻辑判断元件、执行输出元件;5、对继电保护的基本要求,“四性”的含义要求：知道有哪四性,各性的含义选择性：指电力系统发生故障时,保护装置仅将故障元件切除,而使非故障元件仍能正常运行,以尽量缩小停电范围;速动性：是指尽可能快地切除故障;灵敏性：在规定的保护范围内,对故障情况的反应能力;可靠性：在保护装置规定的保护范围内发生了应该动作的故障时,应可靠动作,即不发生拒动；而在任何其他不该动作的情况下,应可靠不动作,即不发生误动作;6、主保护、后备保护、近后备、远后备保护的概念要求：什么是主保护、后备保护、近后备、远后备保护主保护：指能以较短时限切除被保护线路或元件全长上的故障的保护装置;后备保护：考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护;近后备：当电气元件的主保护拒动时,由本元件的另一套保护起后备作用;远后备：当主保护或其断路器拒动时,由相邻上一元件的保护起后备作用;第二章电网的电流保护一、基本概念1、继电器的定义及类型要求：了解定义：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,具有对被控制电路实现“通”、“断”控制的作用;类型：按动作原理分：电磁型、感应型、整流型、电子型和数字型按反应物理量分：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器、气体继电器按所起的作用分：启动继电器、量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器2、继电特性、动作电流、返回电流、返回系数要求：什么继电特性,动作电流、返回电流、返回系数的定义无论启动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,不可能停留在某一个中间位置,这种特性被称为“继电特性”;在过电流继电器中,为使继电器启动并闭合其触点,就必须增大通过继电器线圈的电流,以增大电磁转矩,能使继电器动作的最小电流称之为动作电流;在继电器动作之后,为使它重新返回原位,就必须减小电流以减小电磁力矩,能使继电器返回原位的最大电流称之为继电器的返回电流;返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数;3、单则电源网络相短路时电流量有哪些特征要求：1短路电流是单方向的,2短路电流比正常电流大得多,3短路电流的大小同系统运行方式、故障类型、电源电势、故障位置等因素有关4、最小运行方式和最大运行方式要求：了解最小运行方式的定义,用于校验保护灵敏度；了解最大运行方式的定义,用于整定保护的速断电流最小运行方式：在相同地点发生相同类型的短路电流时流过保护安装处的电流最小,对应的Z=Z系统等值电抗最大,s s.max最大运行方式：在相同地点发生相同类型的短路电流时流过保护安装处的电流最大,对应的Z=Z系统等值电抗最小,s s.min5、电流速断保护的工作原理、整定计算原则,动作选择性是如何保证的P16要求：电流速断保护的定义,根据什么参数来整定计算,上下级保护的动作选择性是如何保证的靠整定电流的大小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,也称为电流I段速断是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定,通常都是优先保证动作的选择性,即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不启动,在继电保护技术中,这又称为躲开下一条线路出口出短路的条件整定6、电流速断保护的主要优缺点简述要求：了解主要优缺点,如快速简单,不能保护线路全长优点：简单可靠、动作迅速缺点：不能保护线路全长7、限时电流速断保护的工作原理、整定原则要求：主保护,能保护线路全长,但不能用于下一级线路的远后备保护工作原理：保护范围延伸到下一条线路为保证选择性,必须使保护的动作带有一定的时限为了使动作时限尽量缩短,考虑使它的保护范围不超出下一条线路速断保护的范围其动作时限比下一条线路的速断高出一个时间阶段整定原则：①启动电流的整定 II set.2.1I 1.1-1.2II I II rel set rel K I K ，其中取保护范围不超过下级线路速断的保护范围②动作时限的选择 II I 21t =t +t t 0.3-0.5，其中取动作时限比下级的限时速断保护高出一个时间梯度8、灵敏系数的定义,灵敏度需大于1的原因,III 段式保护哪段最灵敏要求：了解灵敏系数的定义,知道III 段式保护哪段最灵敏第III 段为了能够保护本线路的全长,限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下,线路末端发生两相短路,具有足够的反应能力,这个能力通常由反应系数来衡量;灵敏度大于1线路才没有死区;sen K =保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值保护装置的动作参数值III 段式保护中,III 段灵敏度最高,I 段灵敏度最低;9、过电流保护的工作原理、整定原则,上下级保护的动作选择性是如何保证的要求：了解过电流保护按躲过最大负荷电流来整定,上下级保护的动作选择性靠整定时间来保证的工作原理：起动电流大于躲开最大负荷电流起动电流大于躲开最大负荷自起动电流,外部故障能可靠返回 理解的难点保护定值不能保证选择性为保证选择性,必须使保护的动作带有一定的时限与相邻线路动作时限配合：阶梯时限特性整定原则：①启动电流的整定 保护装置的启动电流必须大于该线路上出现的最大负荷电流L.max I ；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复,负荷自启动电流作用下保护装置必须能够返回,其返回电流应大于自启动电流III III III rel ss setL.max rel ss re re K K I =I K 1.15-1.25K 1.5-2.5K 0.85-0.95K ，其中取，取，取②动作时限的选择各保护的启动电流均按照躲开被保护元件上各自的最大负荷电流整定10、III段式电流保护是指哪三段各段的保护范围、时限配合分析参见书中图要求：要会分析,是三段式保护的核心内容;故障发生在I段时,II、III段会起动吗三段：电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护11、继电保护的整定分哪三步曲继电保护上下级保护的配合是指灵敏度和时间的配合吗要求：知道保护整定三步曲继电保护上下级保护的配合是指灵敏度和时间的配合保护整定三部曲：动作值的整定、动作时限的整定、灵敏度校验12、继电保护的接线方式和接线系数要求：了解接线方式,主要是二相二继电器和三相三继电器,接线系数的定义接线方式：1三相三继电器的完全星形接线它主要用于中性点直接接地电网中进行各种相间短路保护和单相接地短路保护;2两相两继电器的不完全星形接线应用在中性点直接接地电网和中性点非直接接地电网中,广泛作为相间短路保护的接线方式;3两相一继电器的两相电流差接线主要用于低压线路保护和电动机保护中灵敏度较易满足的场合接线系数：13、双测电源网络相间短路功率方向的定义要求：明确功率方向的定义,单电源线路和双电源线路的核心区别是功率短路功率：短路时母线电压与线路电流相乘所得到的感性功率,当功率方向由母线流向线路为正方向14、方向性电流保护方向元件的动作特性分析分析要求：知道15、90度接线方式,相间短路时功率方向元件的动作特性分析分析要求：熟练掌握,当线路末端发生二相故障时,这二相的继电器动作行为分析ϕ时其灵敏度角是多少线路阻16、采用90接线方式的LG-11型功率方向继电器,其内角为︒抗角多大最灵敏继电器动作范围是什么要求：掌握,能正确回答sen k r a==-=---90+ϕϕϕϕϕϕϕϕ≤≤。
继电保护第2章1
在正常运行和三相对称短路时为零 短路时为
I N 3I0
IN 0
，在单相接地
三相星形接线和二相星形接线。这两种接线的接线系数 在各种路情况下均为1。
2. 电流互感器的接线
两相电流差接线的接线系数
1)正常或三相短路
I r 3I a Kcon 3 I2 Ia
IＣ
IＣ
２、电流互感器的接线方式
A B C A B C
Ir =Ia Ic IA IB IC I> IA IB
Ir =Ia Ic IC I> I> I>
Ia
Ic
Ia
Ib
Ic
(b)
IA
Ia -Ic Ir =Ia Ic
30
A
B
C
Ir =Ia Ic IA IB IC I> I>
IC
IB
Ic
Ib
Ia
Ic
(a)
2. 保护用电流互感器的准确级
按用途分为：稳态保护用和暂态保护用 （1）稳态保护：P、PR、PX 其中 P 类为准确限值规定为稳态对称一次电 流下的复合误差的电流互感器； PR 类是剩 磁系数有规定限值的电流互感器；而 PX 类 是一种低漏磁的电流互感器。
（1）稳态保护：P、PR、PX
P 类及 PR 类电流互感器的准确级以在额定 准确限值一次电流下的最大允许复合误差 的百分数标称，标准准确级为： 5P 、 10P 、 5PR和10PR。 P 类及 PR 类电流互感器在额定频率及额定 负荷下，电流误差、相位误差和复合误差 应不超过限值。
2）两相短路
Kcon 2
Kcon 1
图 2-5 (a)两相电流差式接线
电力系统继电保护-2 电网的电流保护-part1
高出一个时间阶梯 Δ t 即
II t2 = t1I + Δ t
（2－17）
Δt
对于通常采用的断路器和间接作用的二次式继电器而言， Δ t 的数值位于 0.3～ 0.6s 之间，通常多取为 0.5s 。
2.1.4 限时电流速断保护
（图2-9： 限时电流速断动作时限的配合关系）
由上图可见，在保护 1 电流速断范围以内的故障，将以 t1I 的时间被切除，此时保
电流速断保护——对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动 作的电流保护。 1 工作原理（以保护2为例分析）
（图2-3： 电流曲线）
2.1.3 电流速断保护
从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动。
保护装置的整定电流 − 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 动的最小动作电流值，以I set 表示。必须当实际的短路电流I d ≥ I set时，保护装置才能动作。 保护装置的整定电流是用电力系统一次侧参数表示的，其意义为：当在被保护线路的一 次侧电流达到这个数值时，安装在该处的这套保护装置就能动作。
短路电流 = 短路工频周期分量（主要） + 暂态高频分量 + 衰减直流分量 其中短路工频周期分量可以用下式KΦ
EΦ Zs + Zd
E Φ − 系统等效电源的相电势 ； Z d − 短路点至保护安装处之 间的阻抗； Z s − 保护安装处到系统等效 电源之间的阻抗； K Φ − 短路类型系数，三相短 路取1，两相短路取 3 。 2
折线1——各条线路中流过的最大负荷电流幅值。 曲线2——最小运行方式下两相短路时流经保护 安装处的短路电流随短路点距离变化的曲线。 曲线3——最大运行方式下三相短路时流经保护 安装处的短路电流随短路点距离变化的曲线。
继电保护04三段电流保护2第一部分
或 或 或 或
出口 继 电器
I段保护 II段保护 不完全星形接法 A BC 三段式电流保护原理图 III段保护
I段保护
II段保护
或
III段保护
或 梯形图 三段式电流保护展开图
2.三段式电流保护的保护特性及时限特性
2. 三段式电流保护的保护特性及时限特性
由I段保 护切除 由I段保 护切除 由II段保 护切除 由II段保 护切除
（1）在串联线路上 • 三相星形接线：保护1和保护2之间有配合关系，100％切除NP线 • 两相星形接线：2/3机会切除NP线。（即1/3机会无选择性动作）
M
N
P
（2）在并联线路上 • 三相星形接线：保护2和保护3同时动作， 切除 线路Ⅱ、Ⅲ。 • 两相星形接线：2/3机会只切一条线路。
（2）在并联线路上
3.5 阶段式电流保护
P74～77
电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能保护线路全长，但却不 能作为下一相邻线路的后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下 一段相邻线路的后备保护。 1. 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。 或
两相电流差接线
I g Ia Ic
• 在对称运行和三相短路情况下： • 接线系数: KA 流入继电器电流
I g 3Ia 3Ic
• 在A、C两相短路时： • 在AB或BC两相短路时：
I g 2Ia
K con
Ig I
2
I g Ia 或 I g Ic
③不能反映B相接地故障 KA • 接线系数: 流入继电器电流
K con
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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
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？
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
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
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：
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
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
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
" " '
(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
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。
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
' (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
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。
dc th m
M
M dz
M th M m
M sh
M th M m
继电器 动作 ห้องสมุดไป่ตู้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
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。
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
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
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。
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
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
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。