第三章电网相间短路电流电压保护
继电保护原理与整定计算
A、有时限的电流保护
一、工作原理
图6-17 单侧电源辐射线路过流保护 a——单侧电源辐射线路；b——过流保护的时限配合
单侧电源辐射线路过流保护
每一套保护装置除保护本线段内的相间短路外，还要对 下一段线路起后备保护作用（称为远后备）。
在线路的远端（如图中K点）发生短路故障时，短路电流 从电源流过保护装置1、3、5所在的线段，并使各保护装 置均起动。但根据保护的选择性要求，只应由保护装置1 动作，切除故障，其它保护装置在故障切除后均应返回。 所以应对保护装置1、3、5规定不同的动作时间，从用户 到电源方向逐级增加，构成阶梯形时限特性，如图b所示， 相邻两级的时限级差为△t，则有t5>t3>t1。
A、接线系数：
I r ——通过继电器的电流；
I 2 ——电流互感器的二次电流。
完全星形接线方式：
通过继电器的电流是互感器的二次侧电流 ，所以其接线系数Kwc：
不完全星形接线方式：
通过继电器的电流是互感器的二次侧电流 ，所以其接线系数Kwc：
两相电流差接线方式：
通过继电器的电流并不是互感器的
二次侧电流 ，所以其接线系数Kwc： 对称短路时： A、C相短路时 AB或BC相短路时 C相接地短路时
2、反时限保护的配合
反时限保护的动作时间与故障电流的大小成反比。因此， 在保护范围内的不同地点短路时，由于短路电流不同，保护 具有不同的动作时间。在靠近电源端短路时，电流较大，动 作时间较短。
多级反时限过流保护动 作时限的配合应首先选择 配合点，使之在配合点上 两级保护的时限级差为△t
3、定时限与反时限的配合
在无时限电流速断保护的基础上增加适当的延时（一般 为0.5～1s）,便构成时限电流速断.
第3章-短路电流计算
确定合理的主接线方案和运行方式
第三章
短路电流计算
无限大容量供电 系统三相短路分析
第二节
第三章
短路电流计算
一、无限大容量电源概念
无限大容量供电系统定义
内阻为零
端电压恒定不变 短路电流周期分量恒定不变
通常将电源内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电源看作无限大
容量供电系统；一般的工矿企业供电系统的短路点离电源的距
产生最大短路电流的条件
最大三相短路电流是指最大短路电 流瞬时值。由ik的公式可以知道，短 路电流瞬时值最大的条件就是短路电 流非周期分量初始值最大的条件。 短路电流非周期初始值既与短路
前的负载情况有关，又与短路发生时
刻、短路后回路性质有关。 因此，当供电回路为空载Im=0或者cosψ=1时，Im与横轴重合。电源 电压过零（电源电压与横坐标重合）时短路，而且短路回路为纯感性， 则短路电流非周期初始值最大。
短路电流计算
无限大电源容量的暂态过程
设电源电压为： 正常运行电流为：
u ph = U phm sin(wt + q) i = I phm sin(wt + q - f )
I phm = U phm / ( R + Rlo )2 + (wl + wLlo )2
式中：I
－短路前电流的幅值
phm
－短路前回路的阻抗角
对于纯感性电路ksh =2；
第三章
有效值，
短路电流计算
短路冲击电流的有效值Ish是指短路后第一个周期的短路电流全电流的
I sh =
I
2 pe (0.01)
+I
国家电网继电保护培训课程----电网相间短路接地的电流电压保护
组成：1）电流速断保护（第一段）。2）限时电流速断保护（第二段）。3） 定时限过电流保护（第三段）。
作用：第一段、第二段构成本线路故障时的主保护，第三段既是下级线路 或断路器拒动时的远后备，又是本给线路主保护拒动时的近后备，所以三 段式电流保护具有作为主保护和后备保护的全部功能。 优点：简单可靠，具有明确的选择性。适用于35KV及以下的单侧电源供电 网络，非重要用户。 缺点：1）当运行方式变动大的电网，灵敏度常常难以满足要求。2）第三 段保护，当故障点离电源愈近，短路电流愈大，对系统的影响也愈大，但 为了满足选择性要求，动作时间却愈长。3）第一段保护为了满足选择性要 求，需躲过本线路未端的最大短路电流，这样对于较短的线路或运行方式 变动大的系统，其保护范围很小满足不了灵敏度要求。通常在最大运行方 式下，保护区达线路全长的50%时，即认为有良好的灵敏度，在最小运行方 式下发生两相短路，保护区能达15-20%，即可安装。4）第二段保护虽然能 保护线路的全长，但保护的快速性方面较差。
方向性电流保护（二）
为实现功率方向判别，关键在于功率方向继电 器（GJ）。要正确测量短路功率方向，必须正 确联接电流互感器和电压互感器二次极性端子 与功率方向继电器的电流、电压端子。一般相 间短路方向继电器采用90度接线方式。主要原 因是：1）在中心点不接地系统中，中性点对 地电位是不固定的，各相对地电压难以确切反 应相间短路工况，因而采用线电压。2）为避 免两相短路时出现电压死区。
电流回路监视
通过比较两组电流互感器或同一 只电流互感器的两组不同的线圈 的 二 次 侧 的 和 电 流 3I0 ， 来 监 视 CT 二次电路的完好性，当和电流的 差值超过设定值时发出信号，所 发的信号可用来报警或闭锁不同 的保护功能。
第三章电网相间短路电流电压保护(刘学军第三版)03
• 无时限电流速断保护不能保护线路全长，而且保护 范围受系统运行方式影响，为克服这一缺点，可采
用具有自适应功能的电流速断保护。自适应继电保
护是根据电力系统运行方式和故障类型的变化，而
实时地改变保护装置的动作特性，或整定值的一种
保护。其目的是使保护装置适应这些变化，进一步
改善保护性能。电流速断保护按最大运行方式选择
KII rel
1.1~1.15
KreIIl
1.3
中国电力出版社
保护动作时限特性：
保护动作时限特性：
t
t
I op
1
t
I op
2
t
II op
1
t
II op
2
l
中国电力出版社
保护动作时间的确定：
1
2
3
toIIp1 toIp2 t
toIIp1 toIp3 t
二者取大值， 一般取0.5s
灵敏度：
K se n
教材配套电子教案
继电保护原理
刘学军 编制
中国电力出版社
教材配套电子教案
第三章 电网相间短路的电流电 压保护
中国电力出版社
第三章电网相间短路的电流电压保护
第二节 无时限电流速断保护（I段）
一.无时限电流速断保护的工作原理及整定计算 二.无时限电流速断保护的接线 三.自适应无时限电流速断保护
中国电力出版社
要求要大于等于1.2~1.5。
KI sen
I
3
K m in
Iop1
中国电力出版社
二、 无时限电流速断保护原理接线图
YR QF
+
QF +
KM
1KA I> 2KAI>
电网相间短路的电流保护
1.4 限时电流速断保护
限时电流速断保护，又称电流Ⅱ段保护
设置目的：弥补电流Ⅰ段保护不足，保护本线全长
整定原则：为了可靠保护本线全长，保护区必然伸 入下线，必须解决与下线保护“抢动”问题。
P1
M
P2
N
1QF
2QF
Ik
P1 Ⅱ段 保护区
k
P2 Ⅰ段
保护区
47 2021/7/11
与下线电流Ⅰ段保护配合具体为时限配合及保护区配合
弹簧力矩
Me Ms－Mf
摩擦力矩
电磁力矩
Ire：返回电流，能使电流继电器返回的最大电流。
5 2021/7/11
动作 返回
返回系数
K re
I re I act
一般为0.85～0.9
6 2021/7/11
继电器的继电特性
7 2021/7/11
（2）电流继电器特性
当输入电流IK>Iact时，继电器动作，动合触点闭合； 若IK<Ire，继电器返回，触点又断开。
第1单元 电网的电流保护 相间短路的三段式电流保护
1 2021/7/11
1.1 电磁型继电器
电磁型继电器按其结构型式可分：螺管线圈式、吸引衔铁式、转动舌片式
电磁型继电器原理结构图
电 磁 力 矩 MeK12K2IK 22
2 2021/7/11
1.1.2电磁型电流继电器
触点
触点 衔铁
DL-12-6型电磁型电流继电器
4KA
I>
I>
I>
I>
IA
IB
IC
3I0
35 2021/7/11
（b）三相完全星形接线
QF
国家电网继电保护培训课程----继电保护原理
第二讲：微机保护
概况 微机保护的基本构成 微机保护的特点 提高微机保护可靠性 我国微机保护存在的问题
微机保护
第三讲：电网的电流电压保护
电网相间短路的电流电压保护
– 三段式电流保护
– 电流电压连锁速断保护
– 低电压闭锁的定时限过电流保护 – 方向性电流保护
电网接地保护 线路差动保护
继电保护原理
继电保护原理
继电保护基础 微机保护原理 电网的电流、电压保护 距离保护 发电机保护 变压器保护 电动机保护 母线保护
第一讲：继电保护基础
继电保护的任务和基本要求 电流互感器 电压互感器 短路电流计算 时间级差的计算与选择
电流互感器
第六讲：变压器保护
变压器的故障及异常 变压器的保护种类 各种保护介绍 变压器差动保护
变压器保护
第七讲：电动机保护
电动机的故障及异常 电动机的保护种类 各种保护介绍
电动机保护
第八讲：母线保护
分类 元件固定连接的母差保护 电流相位比较式母差保护 比率制动母差保护 不完全母差
定义 极性 P类、TP类、TPE类电流互感器的区别 影响饱和的因素 电流互感器的配置 电流互感器的接线方式 电流互感器的负荷 CT
电压互感器
电压互感器的接线方式 电磁式电压互感器的铁磁谐振 一次侧、二次侧、铁心的接地 系统接地时状态分析 PT断线与系统接地的处理
电流电压保护
第四讲：距离保护
概述 影响距离保护正确动作的因素及其对策 距离保护的优缺点
距离保护
第五讲：发电机保护
发电机的故障及异常 发电机的保护种类 失磁的危害 低励及失磁保护的实现 励磁回路一点、二点接地保护 定子单相接地保护 逆功率保护 差动保护
输电线路相间短路电流保护课件
电流保护的可靠性也受到电流互感器误差、二次回路断线等因素的影响 ，可能导致保护装置误动作或拒动作。
Part
03
输电线路相间短路电流保护装 置
电流保护装置的构成
STEP 01
电流互感器
STEP 02
继电器
用装置提供信号。
动作执行
在发生相间短路时，继电 器触发断路器执行跳闸操 作，切除故障线路。
电流保护装置的配置与整定
配置
根据输电线路的电压等级、输送 容量、线路长度等因素，选择合 适的电流保护装置并进行配置。
整定
根据输电线路的实际运行情况，对 电流保护装置的整定值进行设定， 以确保保护装置能够准确判断故障 并快速切除故障线路。
案例概述
某企业为保障输电线路安全，配 置相间短路电流保护装置。
配置方案
采用差动保护原理，通过比较线 路两侧电流的相位和幅值，检测 到相间短路时迅速切断故障线路
。
实施效果
有效降低了相间短路事故的发生 率，提高了企业供电的可靠性和
稳定性。
某高校输电线路相间短路电流保护优化案例
案例概述
某高校对原有的输电线路相间短路电流保护进行优化改造。
设备损坏
相间短路可能导致输电线 路和相关设备的严重损坏 ，增加维修成本。
安全风险
相间短路可能导致火灾、 爆炸等安全事故，对人员 和财产安全造成威胁。
Part
02
相间短路电流保护原理
电流保护基本原理
电流保护是利用电流继电器实现电流保护的装置，当电流超过设定值时，继电器动 作，执行元件跳闸或发出信号。
STEP 03
电力系统继电保护知识
A
1
2
B
3
4
C
5
6
D
SII G
k1 SⅠ G A 1 B 3
(a) C 5 D
(b) A 2 B 4 C 6 D SⅡ G (c)
t
t1
t3
t5
l
t2
t4
(d)
t
III 1
t
III 3
t
III 5
III III III t6 t4 t2
t6
III
III
III
l
t
III III
III
三）安装原则（P65-66）
保护2电流从线路指向母线---保护2不动作
在双电源电网中 如何满足保护选 择性要求？ 1、解决方法：在电流保护的基础上加装 一个功率方向判别元件——功率方向继电 器（KW）。 2、规定短路功率方向由母线指向线路为 正方向。只有当线路中的短路功率方向为 正方向时保护才动作。
什么是方向电流保护？
什么是方向电流保护？
在电流保护的基础上加装方向元件， 就构成了方向电流保护。
方向电流保护的工作原理
二、方向电流保 护的工作原理
在过电流保护的基础上加装方向元件， 就构成了方向过电流保护（P64）。
一）方向过流保 护动作时限整定
分析每个保护动作正方向？如何配合？如何分组？
SI G
A
1
2
B
3
4
C 5
6
D SII G
k1 SⅠ A G A 1 B 3
二）工作原理
KP工作电压Ur：保护安装处母线电压二次值
KP工作电流Ir：被保护线路电流二次值
Ursd
φk1
电力系统继电保护课后习题解答
第一章继电保护概述1-1 答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。
1-2 答：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1-3 答：继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。
例如，根据短路故障时电流增大．可构成过流保护和电流速断保护；根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。
除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的保护，如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。
1-4 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。
后备保护又分为近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时，由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护;（2）远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护.辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备保护退出运行时而增设的简单保护。
1-6答：(1)当线路CD中k3点发生短路故障时，保护P6应动作，6QF跳闸，如保护P6和P5不动作或6QF, 5QF拒动，按选择性要求，保护P2和P4应动作，2QF和4QF应跳闸。
(2）如线路AB中k1点发生短路故障，保护P1和P2应动作，1QF和2QF应跳闸，如保护P2不动作或2QF拒动，则保护P4应动作，4QF跳闸。
第二章继电保护的基础知识2-1答：（1）严禁将电流互感器二次侧开路；（2）短路电流互感器二次绕组，必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠，严禁用导线缠绕；（3）严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作；（4）工作必须认真、谨慎，不得将回路永久接地点断开；（5）工作时，必须有专人监护，使用绝缘工具，并站在绝缘垫上。
3.2 输电线路相间短路的方向电流保护详解
➢ 由于正、反向故障时，短路功率方向不同，它将使保护的 动作具有一定的方向性。 ➢ 在常规保护中，方向元件有电磁型、感应型、整流型、晶 体管型、集成电路型等，常用的是整流型和晶体管型。
➢ 母线电压参考方向为“母线指向大地”，电流参考方向为 “母线指向线路”。
其之输间出的（相转位UC矩差或的电大压小24）而00 值改随变两。U者当B
输出为最大时的相位差称为最大
灵敏角。
arg
U K IK
Network Optimization Expert Team
k23
U
1
EI
Ik 2
k1处短路（对保护1为正方向）
U Ik1 Z1lk1
U
Ik1
k1
0 k1 90
第三章 电网的相间电流、电压保护 和方向性相间电流、电压保护
一、单侧电源网络的相间电流、电压保护 二、电网相间短路的方向性电流、电压保护
2021/4/6
1
问题的提出
2
1
A
B
C
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地切除故障。
动作范围： senmax 900 ∵ 过渡电阻、线路阻抗角会变化， k最大0灵~敏90线
+j ∴ 功率方向继电器在正方向故障时，动作的角度应该是一个
范围。
动作区 .
考虑实现的方便性，这个角度通常U 取为：
《电力系统继电保护》考试复习题集
2005/2006学年第二学期《继电保护》复习题使用班级：发电（3）041、发电（3）042、发电（3）043第一章绪论一、填空题：1、电力系统发生故障时，继电保护装置应______________，电力系统出现不正常工作状态时，继电保护装置一般应____________。
2、继电保护的灵敏性是指其对于保护范围内发生故障或不正常工作状态的_________。
通常用衡量。
3、继电保护的选择性是指继电保护动作时，只能把从系统中切除，使系统的继续运行。
尽量缩小停电范围。
4、继电保护的可靠性是指保护在应动作时，不应动作时。
5、继电保护装置一般是由测量部分、和三个主要部分组成。
6、继电保护按作用不同可分为、和辅助保护。
二、判断题：（）1、电气设备过负荷时，继电保护装置应将过负荷设备从系统中切除。
（）2、电力系统故障时，继电保护装置只发出信号，不切除故障设备。
（）3、电力系统出现不正常工作状态时，继电保护装置不但发出信号，同时也要把不正常工作的设备切除。
（）4、继电保护装置的误动作和拒动作都是可靠性不高的表现，它们对电力系统造成的危害程度相同。
（）5、继电保护装置的动作时间就是故障被切除的时间。
三、选择题：1、继电保护动作时，要求仅将故障的元件或线路从电力系统中切除，使系统无故障部分继续运行，尽量缩小停电范围。
这是继电保护的（）。
A、可靠性B、选择性C、灵敏性2、电力系统短路时最严重的后果是（）。
A、电弧使故障设备损坏B、使用户的正常工作遭到破坏C、破坏电力系统运行的稳定性3、快速保护的动作时间最快可达到~；而断路器的动作时间最快可达到~。
所以继电保护快速切除故障的时间为（）。
A、~B、~C、~四、问答题：1、何谓主保护、后备保护何谓远后备保护、近后备保护答：主保护：反应整个被保护元件上的故障，并能以最短的延时有选择地切除故障的保护。
后备保护：主保护或者断路器拒绝动作时，用来切除故障的保护。
近后备：主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护实现的后备保护。
电力系统继电保护原理第三章
第三章 电网的距离保护 第一节距离保护的作用原理一﹑基本概念电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。
缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kv 以上的系统）。
距离保护的性能比电流保护更加完善。
Z dU d....1fe f dd d ld I U Z I U Z Z =<==，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基本上不受系统的运行方式的影响。
二﹑距离保护的时限特性距离保护分为三段式： I 段：AB Idz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(21Idz AB IIK IIdz Z Z K Z +=，t=0.5’’III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。
————后备保护第二节 阻抗继电器阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。
JJ J I U Z ..=——测量阻抗Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。
多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。
它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。
本节只讨论单相式阻抗继电器。
一﹑阻抗继电器的动作特性PTld PT l lPT JJ J n n Z n n I U n I n U I U Z ⨯=⨯===1.1.1.1...BC 线路距离I 段内发生单相接地故障，Z d 在图中阴影内。
由于1）线路参数是分布的， Ψd 有差异2)CT,PT 有误差 3）故障点过渡电阻 4）分布电容等 所以Z d 会超越阴影区。
因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。
圆1：以od 为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性） 圆2：以od 为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等二﹑利用复数平面分析阻抗继电器它的实现原理：幅值比较原理 B A U U ..≥J相位比较原理 90arg 90..≤≤-DC U U（一） 全阻抗继电器 特性：以保护安装点为圆心（坐标原点），以Z zd 为半径的圆。
《电力系统继电保护》
《电力系统继电保护》《电力系统继电保护》第一章绪论一,电力系统的正常工作状态,不正常工作状态和故障状态电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路.发生短路时可能产生以下后果:1)通过故障点的短路电流和所燃起的电弧使故障设备或线路损坏.2)短路电流通过非故障设备时,由于发热和电动力的作用,引起电气设备损伤或损坏,导致使用寿命大大缩减.3)电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响产品的质量.4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至导致整个系统瓦解.继电保护装置的基本任务是:1)自动地,迅速地和有选择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,保证其他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,并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号的装置. 二, 继电保护的基本原理及其组成1,继电保护的基本原理电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:1)电流增大. 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流.2)电压降低. 当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低.3)电流与电压之间的相位角改变. 正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°;三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定,一般为60°～85°;而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的限额将则是180°+(60°～85°).4)不对称短路时,出现相序分量, 如单相接地短路及两相接地短路时,出现负序和零序电流和电压分量.这些分量在正常运行时是不出现的.利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护.例如,据短路故障时电流的增大,可构成过电流保护;据短路故障时电压的降低,可构成电压保护;据短路故障时电流与电压之间相角的变化,可构成功率方向保护;据电压与电流比值的变化,可构成距离保护;据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化,可构成差动保护; 据不对称短路故障时出现的电流,电压相序分量,可构成零序电流保护,负序电流保护和负序功率方向保护等.2, 继电保护的组成及分类模拟型继电保护装置的种类很多,它们都由测量回路,逻辑回路和执行回路三个主要部分组成.3,对继电保护装置的基本要求(l) , 选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除.(2),速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障.对于反应短路故障的继电保护,要求快速动作的主要理由和必要性在于1 )快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性.2 )快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间,加速恢复正常运行的过程.保证厂用电及用户工作的稳定性.3 )快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度.4 )快速切除故障可以防止故障的扩大,提高自动重合问和备用电源或设备自动投人的成功率.对于反应不正常运行情况的继电保护装置,一般不要求快速动作,而应按照选择性的条件,带延时地发出信号.3 , 灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力.所谓系统最大运行方式,就是在被保护线路末端短路时,系统等效阻抗最小,通过保护装置的短路电流为最大的运行方式;系统最小运行方式,就是在同样的短路故障情况下,系统等效阻抗为最大,通过保护装置的短路电流为最小的运行方式.保护装置的灵敏性用灵敏系数来衡量.灵敏系数表示式为:l )对于反应故障参数量增加(如过电流)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值2 )对于反应故障参数量降低(如低电压)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值4,可靠性可靠性是指在保护范围内发生了故障该保护应动作时,不应由于它本身的缺陷而拒动作;而在不属于它动作的任何情况下,则应可靠地不动作.以上四个基本要求是设计,配置和维护继电器保护的依据,又是分析评价继电保护的基础.这四个基本要求之间,是相互联系的,但往往又存在着矛盾.因此,在实际工作中,要根据电网的结构和用户的性质,辩证地进行统一.第二章,电网的电流保护一, 单侧电源网络相间短路的电流保护输电线路发生相间短路时,电流会突然增大,故障相间的电压会降低.利用电流会这一特征,就可以构成电流保护.电流保护装置的中心环节是反应于电流增大而动作的电流继电器.电流继电器是反应于一个电器量而电阻的简单继电器的典型.1,继电器(1)电磁型继电器电磁继电器的基本结构形式有螺管线圈式, 吸引衔铁式和转动舌片式三种,如图2.1 所示. 电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件, 它是反应电流超过一整定值而动作的继电器. 电磁继电器是利用电磁原理工作的,以吸引衔铁式继电器例进行分析,在线圈1 中通以电流,则产生与其成正比的磁通,通过由铁心,空气隙和可动舌片而成的磁路,使舌片磁化于铁心的磁极产生电磁吸力,其大小于成正比,这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转距可表示为( 2.1 )式中比例常数;电磁铁与可动铁心之间的气隙.( a )螺管线圈式; (b) 吸引衔铁式; (c) 转动舌片式图2.1 电磁型继电器的结构原理1 —线圈;2 —可动衔铁;3 —电磁铁;4 —止挡;5 —接点;6 —反作用弹簧正常工作情况下,线圈中流入负荷电流,继电器不工作,这是由于弹簧对应于空气隙产生一个初始力矩 .由于弹簧的张力与伸长量成正比,因此,当空气长度由减小到时,弹簧产生的反作用力矩为式中比例常数.另外,在可动舌片转动的过程中,还必须克服摩擦力力矩 .因此1 )继电器动作的条件.为使继电器动作,必须增大电流,通过增大电流来增大电磁电磁转矩,使其满足关系式:2 ) 动作电流 .能够满足上述条件,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),记作 .3 )继电器的返回条件.继电器动作后,当减小时,继电器在弹簧的作用下将返回.为使继电器返回,弹簧的作用力矩必须大于电磁力矩及摩擦力矩之和,即或4 ) 返回电流. 满足上述条件,使继电器返回原位的最大值电流称为继电器的返回电流,记为,5 )返回系数. 返回电流和起动电流的比值成为继电器的返回系数,可表示为6 ) 动作电流的调整方法:①改善继电器线圈的匝数;②改变弹簧的张力;③改变初始空气隙的长度.7 ) 剩余力矩 .在继电器的动作过程和返回过程中,随着气隙的变化,都将出现一个剩余力矩,从而使继电器的动作过程和返回过程都雪崩式的进行,继电器要么动作,要么返回,它不可能停留在某一个中间状态,具有明显的"继电特性".同时,该力矩还有利于继电器的触点可靠的接触与断开.2,几个基本概念1 )系统最大运行方式在被保护线末端发生短路时,系统等值阻抗最小,而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式.2 )最小运行方式在同样短路条件下,系统等值阻抗最大,而通过保护装置的电流为最小的运行方式.系统等值阻抗的大小与投入运行的电气设备及线路的多少等有关.3 )最小短路电流与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,称之为最大短路电流.而在最小运行方式下两相短路时,通过保护装置的短路电流为最小,称之为最小短路电流.4 )保护装置的起动值对因电流升高而动作的电流保护来讲,使起动保护装置的最小电流值称为保护装置的起动电流,记作 .保护装置的起动值是用电力系统的一次侧参数表示的,当一次侧的短路电流达到这个数值时,安装在该处的这套保护装置就能够起动.5 )保护装置的整定所谓整定就是根据对继电保护的基本要求,确定保护装置的起动值(一般情况下是指电力系统一次侧的参数),灵敏性,动作时限等过程.3,无时限电流速断保护根据对保护速动性的要求,在满足可靠性和保护选择性的前提下,保护装置的动作时间,原则上总是越快越好.因此,各种电气元件应力求装设快速动作的继电保护.仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护,称为电流速断保护,也称为无时限流速断保护.(1),工作原理无时限速断保护是为了保证其动作的选择性,一般情况下速断保护只保护被保护线路的一部分,具体工作原来如图2.6 所示.对于单侧电源供电线路,在每回电源侧均装有电流速断保护.在输电线上发生短路时,流过保护安装地点的短路电流可用下式计算( 2.4 )图2.06 电流速断保护的动作特性分析Ⅰ—最大运行方式下三相短路电流;Ⅱ—最小运行方式下两相短路电流由式( 2.4 )和( 2.5 )可看出,流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位置而变化,且与系统的运行方式和短路类型有关. 和与的关系如图2.6 中的曲线Ⅰ和Ⅱ所示.从图可看出,短路点距保护安装点愈远,流过保护安装地点的短路电流愈小.(2),整定计算1 )动作电流为了保证选择性,保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处(如点即B 变电所短路时,通过保护的最大保护电流(最大运行下的三相短路电流)来整定.即可靠系数对保护1 ( 2.6 )把起动电流标于图2.6 中,可见在交点M 与保护 2 安装处的一段线路上短路对2 能够动作.在交点M 以后的线路上的短路时,保护2 不动作.因此,一般情况下,电流速断保护只能保护本条线路的一部分,而不能保护全线路.2 )保护范围(灵敏度)计算(校验)规程规定,在最小运行方式下,速断保护范围的相对值为15%~20% ,即式中——最小保护范围;当系统为最大运行方式时,三相短路时保护范围最大;当系统为最小运行方式时,两相短路时保护范围最小.求保护范围时考虑后者.由图2.6 可知( 2.7 )其中, 代入式( 2.7 )整理得( 2.8 )(3)动作时限无时限电流速断保护没有人为延时,只考虑继电保护固有动作时间.考虑到线路中管型避雷器放电时间为0. 04~0.06s ,在避雷器放电时速断保护不应该动作,为此在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器,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.由于动作时间较小,可认为t=0 .( 4 )电流速断保护的接线图1 )单相原理接线图电流继电器接于电流互感器TA 的二次侧,它动作后起动中间继电器,其触点闭合后,经信号继电器发出信号和接通断路器跳闸线圈.(5),对电流速断保护的评价优点:简单可靠,动作迅速.缺点:①不能保护线路全长.②运行方式变化较大时,可能无保护范围.如图2.9 所示,在最大运行方式整定后,在最小运行方式下无保护范围.③在线路较短时,可能无保护范围.4, 限时电流速断保护由于电流速断保护不能保护本线路的全长,因此必须增设一套新的保护,用来切除本线路电流速断保护范围以外的故障,作为无时限速断保护的后备保护,这就是限时电流速断保护.( 1 )对限时电流速断保护的要求增设限时电流速断保护的主要目的是为了保护线路全长,,对它的要求是在任何情况下都能保护线路全长并具有足够的灵敏性,在满足这个全体下具有较小的动作时限.( 2 )工作原理1 ) 为了保护本线路全长,限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线线路去,这样当下一条线路出口短路时,它就能切除故障.2 ) 为了保证选择性,必须使限时电流速断保护的动作带有一定的时限.3 ) 为了保证速动性,时限尽量缩短.时限的大小与延伸的范围有关,为使时限较小,使限时电流速断的保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护的范围.因而动作时限比下一条线路的速断保护时限高出一个时间阶段 .( 3 )整定计算1 )动作电流动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的电流进行整定( 2.9 )2 )动作时限 .为了保证选择性,时限速断电流保护比下一条线路无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段,即( 2.10 )当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后,它们联合工作就可以0.5s 内切除全线路范围的故障,且能满足速动性的要求,无时限电流速断和限时速断构成线路的"主保护".3 )灵敏度校验. 保护装置的灵敏度(灵敏性),是只在它的保护范围内发生故障和不正常运行状态时,保护装置的反应能力.灵敏度的高低用灵敏系数来衡量, 限时电流速断保护灵敏度为( 2.11 )式中——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;当时,保护在故障时可能不动,就不能保护线路全长,故应采取以下措施:①为了满足灵敏性,就要降低该保护的起动电流,进一步延伸限时电流一条线路限时电流速断保护的保护范围).②为了满足保护选择性,动作限时应比下一条线路的限时电流速断的时限高一个,即速断保护的保护范围,使之与下一条线路的限时电流速断相配合(但不超过下( 4 )限时电流速断保护的接线图1 )单相原理接线如图2.11 所示,( 5 )对限时电流速断保护的评价限时电流速断保护结构简单,动作可靠,能保护本条线路全长,但不能作为相邻元件(下一条线路)的后备保护(有时只能对相邻元件的一部分起后备保护作用).因此,必须寻求新的保护形式.5,定时限过电流保护( 1 )工作原理过电流保护通常是指其动作电流按躲过最大负荷电流来整定,而时限按阶梯性原则来整定的一种电流保护.在系统正常运行时它不起动,而在电网发生故障时,则能反应电流的增大而动作,它不仅能保护本线路的全长,而且也能保护下一条线路的全长.作为本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.如图2.13 所示,( 2 )整定计算1 )动作电流.按躲过被保护线路的最大负荷电流,且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定( 2.12 )2 )灵敏系数校验.要求对本线路及下一条线路或设备相间故障都有反应能力,反应能力用灵敏系数衡量.本线路后备保护(近后备)的灵敏系数有关规程中规定为( 2.13 )作为下一条线路后备保护的灵敏系数(远后备),〈〈规程〉〉中规定( 2.14 )当灵敏度不满足要求时,可以采用电压闭锁的过流保护,这时过流保护自起动系数可以取13 )时间整定.由于电流Ⅲ段的动作保护的范围很大,为保证保护动作的选择性,其保护延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的电阻时间长一个时限阶段为( 2.15 )( 3 )灵敏系数和动作时限的配合过电流保护是一种常用的后备保护,实际中使用非常广泛.但是,由于过电流保护仅是依靠选择动作时限来保证选择性的,因此在负责电网的后备保护之间,除要求各后备保护动作时限相互配合外,还必须进行灵敏系数的配合(即对同一故障点而言越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏系数).( 4 )对定时限过电流的评价定时限过电流结构简单,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的应用,一般在35kv 及以下网络中作为主保护.定时限过电流保护的主要缺点是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.6, 阶段式电流保护的应用及评价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相邻的后备保护,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.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一整套保护,叫做三段电流保护.实际上,供配电线路并不一定都要装设三段式电流保护.比如,处于电网末端附近的保护装置,,当定时限过电流保护的时限不大于0.5~0.7s 时,而且没有防止导线烧损及保护配合上的要求的情况下,就可以不装设电流速断保护和限时电流速断保护,而将过电流保护为主要保护.在某些情况下,常采用两段组成一套保护, ( 2 )阶段式电流保护的时限阶段式电流保护的时限特性是指各段电流保护的保护范围与动作时限的关系曲线.电流三段式保护的保护特性及时限特性如图2.14 所示.图2.14 电流三段式保护特性及时限特性分析图继电保护的接线图一般可以用原理图和展开图形式来表示.电流三段式保护单相原理接线图如图2.15 所示,( 3 )阶段式保护的选择性电流速断保护是通过选择动作电流保证选择性的,定时限过电流保护通过选择动作时限来保证选择性的,而限时电流速断保护则是通过同时选择动作电流和动作时限来保证选择性的.这是应当重点理解的环节. ( 4 )对阶段式电流保护的评价三段式电流保护的优点是简单,可靠,并且一般情况下都能较快切除故障,一般用于35kv 及以下电压等级的单侧电源电网中.缺点是它的灵敏度和保护范围受系统运行方式和短路类型的影响,此外,它只在单侧电源的网络中才有选择性.7,电流保护接线方式电流保护的接线方式就是指保护中电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式.( 1 )三相完全星型接线主要接线方式1 )三相完全星型接线方式如图2.17 所示,三个电流互感器与三个电流继电器分别按相连接在一起,形成星型.三个继电器触点并联连接,相当于"或"回路.三相星型接线方式的保护对各种故障,如三相,两相短路,单相接地短路都能动作.图2.17 完全星型接线图图 2.18 不完全星形接线图2 )相不完全星型接线方式两相不完全星型接线方式如图 2.18 所示.它与三相星形的保护的区别是能反应各种相间短路,但B 相发生单相短路时,保护装置不会动作.( 2 )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.前述三种接线方式均能反应这些故障(除两相电流接线不能保护变压器外),不同之处在于动作的继电器数目不同,对不同类型和相别的相间短路,各种接线的保护装置灵敏度有所不同.2 )中性点非直接接地电网中的两点接地短路图2.20 串联内线路上两点接地的示意图在中性点非直接接地电网(小接地电流)中,某点发生单相接地时,只有不大的对地电容电流流经故障点,一般不需要跳闸,而只要给出信号,由值班人员在不停电的情况下找出接地点并消除之,这样就能提高供电的可靠性.因此,对于这种系统中的两点接地故障,希望只切除一个故障.①串联线路上两点接地情况,如图2.20 所示,在和点发生接地短路,希望切除距电源远的线路.若保护1 和保护2 均采用三相星形接线时,如果它们的整定值和时限满足选择性,那么,就能保证100%地只切除BC 段线路故障.如采用两相星形接线,则保护就不能切除B 相接地故障,只能由保护2 切除BC 线路,使停电范围扩大.这种接线方式在不同相别的两点接地组合中,只能有2/3 的机会有选择地后面的一个线路.②放射性线路上两点接地情况如图2.21 所示,图2.21 放射性线路上两点接地的示意图在点发生接地短路时,希望任意切除一条线路即可.当采用三相星型接线时,两套保护(若时限整定相同)均将起动.如采用两相星型接线,则保护有2/3 的机会只切除任一线路.因此,在放射性的线路中,两相星型比三相星型应用更广泛.( 3 )各种接线方式的应用三相星形接线方式能反应各种类型的故障,保护装置的灵敏度不因故障相别的不同而变化.主要应用如下方面:1 )广泛用于发电机,变压器,大型贵重电气设备的保护中.2 )用在中性点直接接地电网中(大接地电流系统中),作为相同短路的保护,同时也可保护单相接地(对此一般都采用专门的零序电流保护).3) 在采用其它更简单和经济的接线方式不能满足灵敏度的要求时,可采用这种接线方式.两相星形接线方式较为经济简单,能反应各种类型的相同短路.主要应用于如下方面:1 )在中性点直接接地电网和非直接接地电网中,广泛地采用它作为相间短路保护在10kv 以上,特别在3 5kv非直接接地电网中得到广泛应用.2 )在分布很广的中性点非直接接地电网中,两点接地短路常发生在放射型线路上.在这种情况下,采用两相星形接线以保证有2/3 的机会只切除一条线路(要使保护装置均安装在相同的两相上,一般为AC 相).如在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中对单相接地可不立即跳闸,允许运行2 小时,因此在6~10kv 中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式.两相电流差接线方式具有接线简单,投资较少等优点,但是灵敏性较差,又不能保护Y/ -11 接线变压器后面的短路,故在实际应用中很少作为配电线路的保护.这种接线主要用在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中,作为馈电线和较小容量高压电动机的保护.二,双侧电源网络相间短路的方向性电流保护1,方向性电流保护的工作原理在单侧电源网络中,各个电流保护线路靠近电源的一侧,在发生故障时,它们都是在短路功率的方向从母线流向线路的情况下,有选择性地动作,但在双侧电源网络中,如只装过电流保护是不能满足选择性要求.( 2 )几个概念1 ) 短路功率:指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率.。
电力系统继电保护基础知识讲座-第三章(电力系统输电线路的电流电压保护)
11、12——分别为电流第 II、III段电流保护的逻 辑延时元件 、
13、14、15——分别为 电流保护第I、II、III 段的报警用信号元件 KS 、 KS 、 KS
灵敏度校验：
1、
K II sen
I KBm in I II
OP1
1.3 ~ 1.5
IkBmin——在本线末端短路时流过 1QF 处保护的最小短路电流
2、当该保护灵敏度不满足要求时，动作电流可采用和相邻线路电流保护第 II 段
整定值配合，以降低本线路电流保护第 II 段的整定值而提高其灵敏度，即整
电流保护第
III
段的动作电流
I
III OP1
应按以下条件进行整定：
第一、正常运行并伴有电动机自启动而流过保护的最大负荷电流为 KssILmax
时该电流保护不动作，即要求动作电流满足下式：
I
III op1
>KSSILmax
第二、外部故障切除后，非故障线的定时限过流保护在下一母线有电动机启
动且流过最大负荷电流时应能可靠返回，即要求满足以下公式：
2、无时限电流速断保护的构成
1——电流测量元件 2——否门 3——信号元件 4——闭锁元件，如 雷击使线路避雷器对 地放电等情况出现时 输出闭锁信号
第一节 相间短路的电流电压保护 一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）
3、无时限电流电压联锁速断保护
1——电流测量元件 2——电压测量元件，当输 入电压低于其动作电压时 有输出 3——逻辑元件，当电流、 电压测量元件均有输出且 元件5无闭锁信号输出时该 元件有输出 4——断线信号元件，在电 压互感器TV二次回路断线 时发出告警信号 5——闭锁元件，与图3-2 中闭锁元件的作用相同 6——保护动作的信号元件， 当该保护动作跳闸时发出 信号
线路保护
3.1.1电流继电器
电流继电器反应电流增大而动作，能够使继 电器开始动作的最小电流称为电流继电器的 动作电流Iact 继电器动作后，再减小电流，使继电器返回 到原始状态的最大电流称为电流继电器的返 回电流Ire
3.1.1电流继电器
返回电流与动作电流之比称为电流继电器的 返回系数Kre= Ire / Iact Kre的返回系数恒小于1，一般不小于0.85。
3.2.1.2瞬时电流速断保护的整定计算
一般把对继电保护装置动作值、动作时间的 计算和灵敏度的校验称为继电保护整定计算， 将计算条件称为整定原则。
3.2.1.2瞬时电流速断保护的整定计算
按照选择性要求，图3-1保护1的动作电流， 应该大于线路L2始端短路时的最大短路电流。 实际上，线路L2始端短路与线路L1末端短路 时反应到保护1的短路电流几乎没有区别， 因此，线路L1的瞬时电流速断保护动作电流 的整定原则为：躲过本线路末端短路的可能 出现的最大短路电流。
3.1.2电压继电器
过电压继电器反映电压增大而动作，动作 电压、返回电压和返回系数的概念与电流继 电器类似。即能够使继电器开始动作的最小 电压称为过电压继电器的动作电压；继电器 动作后减小电压，使继电器返回到原始状态 的最大电压称为过电压继电器的返回电压；
3.1.2电压继电器
低电压继电器反映电压降低而动作，能够使 继电器开始动作的最大电压称为低电压继电 器的动作电压；继电器动作后升高电压，使 继电器返回到原始状态的最小电压称为低电 压继电器的返回电压；
电网电压电流保护
功率方向继电器接线方式
死区：当正方向出口三相短路时，GJ不动—— 死区：当正方向出口三相短路时，GJ不动—— 电压死区。 消除办法：采用90度接线方式，加记忆回路。 消除办法：采用90度接线方式，加记忆回路。
要求：良好的方向性（与故障类型无关） 和较高的灵敏性。 90º接线方式：指系统三相对称且cosφ=1时， 90º接线方式：指系统三相对称且cosφ=1时， 电流电压相位差90度的接线方式。 电流电压相位差90度的接线方式。
电流保护的接线方式
定义：指保护中电流继电器与电流互感器二次 线圈之间的连接方式。 常用的两种接线方式：三相星型接线和两相星 型接线。 1）、三相星型接线的特点： ① 每相上均装有CT和LJ、Y形接线 每相上均装有CT和LJ、 ② LJ的触点并联（或） LJ的触点并联（或） 2）、两相星型接线的特点： ① 某一相上不装设CT和LJ、Y形接线 某一相上不装设CT和LJ、 ② LJ的触点并联（或） LJ的触点并联（或） （通常接A （通常接A、C相）
与相邻线路躲非全相运行的零序电流Ⅰ 与相邻线路躲非全相运行的零序电流Ⅰ段 配合 躲本线路非全相运行的最大零序电流 与相邻线路零序电流Ⅱ 与相邻线路零序电流Ⅱ段配合 躲过变压器另一电压侧母线接地故障时流 过本线路的零序电流
Iv段式零序保护构成 Iv段式零序保护构成Βιβλιοθήκη 零序III段： 零序III段：
与相邻线路零序电流Ⅱ 与相邻线路零序电流Ⅱ段配合 IDZⅢ≥KkKfIDZⅡ
定时限过电流构成及特点
构成：与第Ⅱ 构成：与第Ⅱ段相同 特点： 第Ⅲ段的IdZ比第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多，其灵 段的IdZ比第Ⅰ 段的IdZ小得多，其灵 敏度比第Ⅰ 敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高； 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都 互相配合时，才能保证选择性； 保护范围是本线路和相邻下一线路全长； 电网末端第Ⅲ 电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中所有 元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故 可不设电流速断保护；末级线路保护亦可简化 （Ⅰ＋Ⅲ或Ⅲ），越接近电源，tⅢ越长，应设 ），越接近电源，t 三段式保护。
(完整word版)《电力系统继电保护》课程教学大纲
《电力系统继电保护》课程教学大纲一、课程简介课程名称：电力系统继电保护英文名称：Principles of Power System Protection课程代码：0110355 课程类别:专业课学分：4 总学时：52（52理论+12实验）先修课程:电路、电子技术、电机学、电力系统分析课程概要：《电力系统继电保护》是理论与实践并重的一门课程，是从事电力系统工作的人员必须掌握的一门专业课程，主要介绍电力系统继电保护的构成原理、运行特性及分析方法。
其目的和任务是使学生掌握电力系统继电保护的基本原理、整定计算及其运行分析方法，为学生毕业后从事电力系统及相关领域的设计制造、运行维护和科学研究工作打下理论及实践基础.二、教学目的及要求本课程的教学目的是：本课程是在分析复杂的电力系统故障状态的前提下讲述保护构成原理、配置及动作行为的，并配以一定的实验。
故而是一门理论与实践并重的学科。
使学生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的任务，并通过本课程学习，掌握电力系统继电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本实验技能，为毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定专业基础。
通过本课程的学习要求同学们掌握电力系统的基本知识；通过课程教学，使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几种常用保护的基本工作原理、实现方法和应用范围、整定计算的基本原则和保护之间的配合关系；使学生了解电力系统各主要一次主设备(发电机、变电器、母线、送电线路)的故障类型，不正常运行状态及各自的保护方式；使学生了解各种继电器（电流、方向、阻抗）的构成原理、实现方法、动作特性和一般调试方法，熟悉常用继电保护的实验方法。
三、教学内容及学时分配第一章绪论（4学时）掌握电力系统继电保护的任务、基本原理、基本要求及发展概况。
重点：继电保护的任务、对继电保护的基本要求。
难点:继电保护的选择性和灵敏性。
第二章互感器及变换（6学时）掌握电流互感器、电压互感器的工作原理、注意事项、动作特性及三种接线方式；变换器和对称分量滤过器的工作原理、整定计算原则，根据电流、电压的特点及制定保护方案.第三章电网的电流电压保护 (8学时)掌握电流继电器的工作原理、无时限电流速断保护及带时限电流速断保护的工作原理、定时限过流保护、电压、电流联锁速断保护、晶体管电流保护装置、三段式电流保护装置、反时限过电流保护整定计算原则及接线方式、动作特性及接线方式。
电力系统继电保护原理(仅供参考)
电力系统继电保护原理课目录绪论0.1 继电保护的作用0.2 对电力系统继电保护的基本要求0.3 继电保护的基本原理及保护装置的组成第1章电网的电流电压保护1.2 电网相间短路的方向性电流保护1.3 大接地电流系统的零序电流保护2.1 距离保护的基本原理2.2 阻抗继电器2.3 影响距离保护 确工作的因素及防 方法第3章输电线路的纵联保护3.1 概述3.2 输电线的纵联差 保护3.3输电线路的高频保护3.4 高频闭锁方向保护3.5 高频闭锁负序方向保护3.6 高频闭锁距离保护和零序保护3.7 高频相差 保护3.8 光纤差 保护第4章输电线路的自 重合闸4.1 自 重合闸概述4.2 相自 重合闸4.3 综合自 重合闸第5章电力 压器的保护5.1 电力 压器的故障异常 行状态及 保护方式5.2 压器内部故障的差 保护5.3 压器零序保护5.5 高压厂用 压器保护第6章发电机保护6.2 相间短路的纵联差 保护6.3 发电机定子绕组匝间短路保护6.5 发电机 励失磁保护6.6 励磁回路一点接地保护6.8 转子表层过热(负序电流)保护6.9 发电机的逆功率保护6.10 发电机失步异常 行保护6.11 定子绕组对称过负荷保护6.12 发电机 压器组公用继电保护7.2 带制 特性的母线差 保护7.3 JMH—1型母线差 保护装置的基本原理7.4 电流相 比较式母线保护第8章异步电 机和电容器的保护8.1 异步电 机的保护8.2 电力电容器的保护第9章继电保护装置的整定计算9.1 概述9.3 110～220 kV中性点直接接地电网线路保护的配置 整定计算9.4 330～550 kV中性点直接接地电网线路保护的配置 整定计算9.5 发电机保护的配置 整定计算9.6 压器保护的配置 整定计算9.7 母线保护及断路器失灵保护的配置 整定第10章继电保护装置的基本元 电路10.2 换器10.3 对称分量滤过器10.4 综合器第11章模拟型继电保护装置11.1 模拟型继电保护装置总论第12章微机保护装置原理12.2 微机保护的硬 构成原理12.3 数字滤波器12.4 微机保护的算法12.5 微机保护的抗干扰措施第13章 电站综合自 化技术13.3 电站综合自 化系统的结构参考文献0.1 继电保护的作用电力系统的 行要求安全可靠 电能质量高 经济性好 自然条 设备及人 因素的影响，可能出现各种故障和 常 行状态 故障中最常见 危害最大的是各种形式的短路•0.2 对电力系统继电保护的基本要求0.2.1 选择性图0-1 电网保护选择性 作(1) 保护(2)后备保护1)远后备图0-2 后备保护的构成方式(a)远后备保护(b) 后备保护2) 后备(3)辅 保护0.2.2 速 性0.2.3 灵敏性0.3 继电保护的基本原理及保护装置的组成图0-3 应一端电气量的保护及 行工况(a) 常 行状态(b)故障状态0.3.2 应两端电气量的保护0.3.3 应非电气量的保护图0-4 应两端电气量的保护的 行工况图0-5 继电保护装置组成方框图第1章电网的电流电压保护1.1 单侧电源网 的相间短路的电流电压保护1.1.1 电流继电器返回系数：即继电器的返回电流 作电流的比值1.1.2 无时限电流速断保护(电流 段)图1-1 电流速断保护 作特性的分析相短路电流可表示图1-2 无时限电流速断保护的单相原理接线图图1-3 系统 行方式的 化对电流续断保护的影响图1-4 被保护线路长短 同对电流速断保护的影响图1-5 线路- 压器组的电流速断保护图1-6 电流电压联锁速断保护的单相原理接线图图1-7 电流电压联锁速断保护的 作特性分析电流继电器的 作电流• 电压继电器的 作电压应• 1.1.3 限时电流速断保护(电流 段)•(1)工作原理和整定计算的基本原则图1-8 单侧电源线路限时电流速断保护的配合整定图(3)保护装置灵敏性的校验•(4)限时电流速断保护的单相原理接线图图1-9 限时电流速断保护的单相原理接线图1.1.4 定时限过电流保护(电流 段) (1)工作原理和整定计算的基本原则图1-10 定时限过电流保护起 电流和 作时限的配合图1-11 最大负荷说明图(2)按选择性的要求整定定时限过电流保护的 作时限图1-12 单侧电源串联线路中各过电流保护 作时限的确定•(3)过电流保护灵敏系数的校验• 1.1.5 段式电流保护的应用图1-13 阶段式电流保护的配合和实际 作时间的示意图图1-14 有电流速断 限时电流速断和过电流保护的单相原理接线图•1.2 电网相间短路的方向性电流保护1.2.1 方向性电流保护的基本原理图1-15 侧电源供电网 (a) f 1点短路时的电流分布(b) f 2点短路时的电流分布(c)各保护 作方向的规定(d)方向过电流保护的阶梯形时限特性1-15.tif图1-16 方向过电流保护的单相原理接线图1.2.2 功率方向继电器的工作原理图1-17 方向继电器工作原理的分析(a)系统网 接线图(b) f 1点短路(c) f 2点短路图1-18 功率方向继电器的工作原理图1-19 相短路的相量图• 1.2.3 对方向性电流保护的评图1-20 侧电源线路 电流速断保护的整定(1) 增电流的影响图1-21 有 增电流时，限时电流速断保护的整定•(2)外汲电流的影响图1-22 有外汲电流时，限时电流速断保护的整定。
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1.5
Ksen≥1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。
（a）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；
（b）实际的短路电流小于计算值；
（c）电流互感器有负误差，使短路时流入保护起动元件 中的电流变小；
（d）继电器的实际起动值可能有正误差，使IOP.r变大； (e) 考虑一定裕度。
第三章电网相间短路电流电压保护
第三章电网相间短路电流电压保护
3. 整定计算
▪ 动作电流 为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一
条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。 即
IOP〉Id.d2max=Krel Id.B.max
结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能
保护全线路，其最大和最小保护范围lmax和lmin。
展开图
第三章电网相间短路电流电压保护
4.对限时电流速断保护的评价
优点：限时电流速断保护结构简单，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。
第三章电网相间短路电流电压保护
第三节、定时限过电流保护 （电流III段）
思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路一部 分，限时电流速断能保护本线路全长，但不能做为相 邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？
第三章电网相间短路电流电压保护
5.对电流速断保护的评价
优点：简单可靠，动作迅速。 缺点：（1）不能保护线路全长；
（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。 （3）在线路较短时，可能无保护范围。
第三章电网相间短路电流电压保护
特殊情况
电流速断可以保 护线路全长。在采用 线 路 —变压器组的接 线方式的电网中，把 线路和变压器可以看 成是一个元件。速断 保护按躲开变压器低 压侧短路出口处d1 点 短路来整定，可以保 护线路的全长。
第三章电网相间短路电流电压保护
▪ 保护范围（灵敏度KLm）计算速断保护范围的
相对值 lb%＞（15%~20%）时，为合乎要求，即
lb %
l min l AB
×100%≥（15~20）%
由下图可知
IO' P
3 Ex 2 Xs.maxXd
其中Xd=X1lmin代入上式整理得
定时限过电流保护 定义：其动作电流按躲过被保护线路的 最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶 梯原则进行整定以实现过电流保护的动作 选择性，并且其动作时间与短路电流的大 小无关。
第三章电网相间短路电流电压保护
第三章电网相间短路电流电压保护
第二节、限时电流速断保护 电流速断保护(在电许多流情I况I下段均)能保证选择性，且接
线简单，动作迅速可靠。但是电流速断保护不能保护 本线路的全长，怎么办？
解决办法：增设一套新的 保护——限时电流速断保护。
限时电流速断保护： 按与相邻线路电流速断保 护相配合且以较短时限获得选择 性的电流保护。
思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？ （1）与下一条线路的限时电流速断相配合
(2) 动作时限比下一条线路时限电流速断保护的动 作时限高出一个时间阶段△t，即
t本 '' t下 '' 一线 t
第三章电网相间短路电流电压保护
3.限时电流速断保护的接线图 （１）单相原理接线
第三章电网相间短路电流电压保护
lminX11(
3 2
IEO ' xPXs.ma)x
1 =X1
(2UIO'eP
Xs.max)
第三章电网相间短路电流电压保护
▪ 动作时限
无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑 继电保护固有动作时间，由于动作时间较小可认 为t=0s。
第三章电网相间短路电流电压保护
4.电流速断保护的接线图
▪ 单相原理接线图
➢保护装置整定：就是根据对继电保护的基本要求， 确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。
第三章电网相间短路电流电压保护
2.工作原理
发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：
E (3) I X Xl d.max
x
s.m in
1
I (2) d.min
3 Ex 2 Xs.maxX1l
结论：流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位置 变化， 且与系统的运行方式和短路类型有关。
第三章电网相间短路电流电压保护
第一节、电流速断保护(电流I段)
电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护。 1.几个基本概念 ➢ 系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时
，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最 大的运行方式。 ➢ 系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时， 系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小 的运行方式。
的动作电流进行整定： IO '' 1PKr''eIlO ' P2
第三章电网相间短路电流电压保护
(2) 动作时限 为了保证选择性，限时电流速断保护比下一条线路 无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段△t， 即
t1'' t2' t
第三章电网相间短路电流电压保护
(3)灵敏度校验
Ksen
I(2) d min I'' OP
原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气 联接。
第三章电网相间短路电流电压保护
▪ 展开图
展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。 分为交流回路和直流回路。
第三章电网相间短路电流电压保护
电流速断保护装置为什么要加中间继电器？
线路中管型避雷器放电时间为0.04~0.06S， 在避雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速 断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。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。
第三章电网相间短路电流电压保护
➢最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时，通过 保护装置的短路电流为最大。 ➢最小短路电流：在最小运行方式下两相短路时，通过 保护装置的短路电流为最小。
➢保护装置的起动值：对应于电流升高而动作的电流 保护，使保护装置起动的最小电流值称为保护装置的
起动电流，记作IOP。
第三章电网相间短路电流电压保护
1. 工作原理
（1）限时电流 速断保护的保护范 围必须延伸到下一 条线路中去。
（2）限时电流 速断保护的动作带 有一定的时限。
（3）为了保证速 动性，时限应尽量 缩短。
第三章电网相间短路电流电压保护
2. 整定计算 （1） 动作电流 动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护