电气系统继电保护第三章母线的继电保护
大学课件 电力系统继电保护 第三章第五节 距离保护的振荡闭锁
1 2
即振荡中心在保护的反方向上，振荡时测量阻抗末端轨迹
的直线OO’在第三象限内与Z∑相交，不会引起方向阻抗特 性保护的误动作。
• 3 电力系统振荡对距离测量元件特性的影响
在图3-29所示的双侧电源系统
中，假设M、N两处均装有距离保
护，其测量元件均采用圆特性的
方向阻抗元件，距离Ⅰ段的整定
阻抗为线路阻抗的80%，则两侧
TDW的选择原则：
正向区内 Ⅰ段保护有足够时间可靠跳闸 故障时 Ⅱ段保护能可靠起动并实现自保持
时间不应小于0.1s
区外故障引 测量阻抗不会在故障后的 起振荡时 TDW时间内进入动作区
将故障线路跳开
所以，通常情况下取TDW=0.1s~0.3s，现代数字保护中， 开放时间一般取0.15s左右。
系统正常运行或静态稳定被破坏时：
KZ1----整定值 较高的阻抗元件 KZ2----整定值 较低的阻抗元件
在Z1动作后开 放△t的时间
这段时 Z2动作 间内
Z2不动作
开放保护直到Z2返回 保护不会被开放
它利用短路时阻抗的变化率较大，Z1、Z2的动作时间差
小于△t，适时开放。测量阻抗每次进入Z1的动作后，都会
开放一定时间。
由于对测量阻抗变化率的判断是由两个不同大小的阻抗 圆完成的，所以这种振荡闭锁通常俗称“大圆套小圆”振荡闭 锁原理。
系统振荡时，安装在M点处的测量元件的测量阻抗为：
Zm
UM IM
EM
IM ZM IM
EM IM
ZM
1 1 e j
Z ZM (3 130)
Im
E Z
EM (1 e j ) Z
1 e j
1 cos
j sin
电力系统继电保护(详细版)
1. 电力系统的三种状态：正常运行，不正常运行和故障运行。
2. 继电保护的任务和作用：①当电力系统发生故障时，自动，迅速、有选择的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，保证其他无故障元件迅速恢复正常运行。
②反应电气元件的不正常运行状态，并根据不正常运行情况的类型和电气元件的维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动进行调整。
反应不正常运行状态的继电保护装置允许带有一定个延时动作。
③继电保护装置还可以和电力系统中其他自动装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
3. 动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。
4. 继电保护装置一般由测量比较元件，逻辑判断元件和输出元件三部分组成。
测量比较元件测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出是非或0或1性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。
逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，是保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该是断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。
执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲即相应的动作信息，发出警报或不动作。
5. 电流保护的接线方式有三种：①两相一继电器的两相电流差接线②三相三继电器的完全星形接线③；两相两继电器的不完全星形接线。
6. 90°接线方式是指在三相对称的情况下，当cos ψ=1时，加入继电器的电流如ÌA 和电压ÚA 相位相差90°。
7. 90°接线方式的主要优点是：第一，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相见电压，其值很高；第二，适当地选择继电器的内角α后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。
精编继电保护课程教案资料
电力系统继电保护课程教案目录第一章电力系统继电保护概述第二章继电保护的基本元件第三章输电线路的电流电压保护第四章输电线路的距离保护第五章输电线路的全线快速保护第六章电力变压器的继电保护第七章发电机的继电保护第八章母线保护第一章电力系统继电保护概述一、电力系统继电保护的作用1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。
﹡继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。
﹡继电保护装置是完成继电保护功能的核心。
P1继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
2. 电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统）* 故障：各种短路（d(3)、d(2)、d(1)、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。
其后果：1.电流I增加危害故障设备和非故障设备；2．电压U降低或增加影响用户的正常工作；3．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃）4．发生不对称故障时，出现I2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现I0，—对相邻通讯系统造成干扰* 不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。
如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。
3．继电保护的作用：（1） 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的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，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；（2） 反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。
二、继电保护的基本原理、构成与分类：1． 基本原理：为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态——必须找出两种情况下的区别。
① I 增加 故障点与电源间 —>过电流保护 ② U 降低 母线电压 —>低电压保护③ 相位变化，φφIU arg变化； 正常：为负荷的功率因数角一般为0-30°左右短路：为输电线路的阻抗角一般为60°～85°—>方向保护.④ 测量阻抗降低，Z=I U 模值减少 增加ψ —>阻抗保护⑤ 双侧电源线路外部故障：出入I I = 内部故障：出入I I ≠ ——电流差动保护。
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。
电力系统继电保护
第三章电力系统继电保护一、继电保护电力系统在运行中会发生故障，最常见的故障是各种类型的短路。
当短路故障发生时，将伴随出现很大的短路电流和部分地区电压降低，对电力系统可能产生以下后果：(1)破坏电力系统并联运行的稳定性，引发电力系统振荡，甚至造成系统瓦解、崩溃；(2)故障点通过很大的短路电流和燃烧电弧，损坏或烧毁故障设备；(3)在电源到短路点之间，短路电流流过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命；(4)故障点附近部分区域电压大幅度下降，用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。
电力系统运行中还可能出现异常运行状态，使电力系统的正常工作受到干扰，运行参数偏离正常值。
最常见的电力系统异常状态是过负荷，过负荷使电力系统元件或设备温度升高，加速绝缘老化，甚至发展成故障。
另外，电力系统异常状态还有电办系统振荡、频率降低、过电压等。
故障和异常运行如果得不到及时处理，都可能在电力系统中引起事故。
电力系统事故是指整个系统或部分的正常运行遭到破坏，造成对用户少送电或电能质量严重恶化，甚至造成人身伤亡、电气设备损坏或大面积停电等事故。
针对电力系统可能发生的故障和异常运行状态．需要装设继电保护装置。
继电保护装置是在电力系统故障或异常运行情况下动作的一种自动装置，与其他辅助设备及相应的二次回路一起构成继电保护系统。
因此，继电保护系统是保证电力系统和电气设备的安全运行，迅速检出故障或异常情况，并发出信号或向断路器发跳闸命令，将故障设备从电力系统切除或终止异常运行的一整套设备。
继电保护的任务是：1)反映电力系统元件和电气设备故障,自动、有选择性、迅速地将故障元件或设备切除，保证非故障部分继续运行，将故障影响限制在最小范围。
2)反映电力系统的异常运行状态，根据运行维护条件和设备的承受能力．自动发出信号，减负荷或延时跳闸。
二、自动装置保障电力系统安全经济运行、提高供电可靠性和保证电能质量，电力系统自动装置是必不可少的。
电力系统继电保护原理课后答案
第一章填空题:1.电力系统继电保护应满足（选择性）（速动性)（灵敏性) ( 可靠性)四个基本要求.2.电力系统发生骨子后，总伴随有电流（增大）电压（降低）线路始端测量阻抗的（减小）电压与电流之间相位角（变大）3.电力系统发生故障时，继电保护装置应（切除故障设备），继电保护装置一般应（发出信号）4.电力系统切除故障时的时间包括（继电保护动作）时间和（断路器跳闸）的时间5.继电保护灵敏性指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能力6.继电保护装置一般由测量部分，逻辑环节和执行输出组成.7.继电保护装置的测量部分是由被保护原件的(某些运行参数）与保护的整定值进行比较。
选择题：8我国继电保护技术发展过了五个阶段，其发展顺序是CA机电型晶体管型整流型集成电路型微机型B机电型整流型集成电路型晶体管型微机型C机电型整流型晶体管型集成电路型微机型9电力系统最危险的故障CA单相接地 B两相短路 C 三相短路10电力系统短路时最严重的后果是CA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11.继电保护的灵敏度系数K1m要求（C）（A)K1m〈1 （B)K1m=1 (C）K1m〉112.线路保护一般装设两套，它们是（B）（A）主保护(B）一套为主保护，另一套为后备保护（C)后备保护判断题：13.电气设备过负荷时,继电保护应将过负荷保护设备切除. (错)14.电力系统继电保护装置通常应在保护选择性的前提下，使其快速动作。
（对）15.电力系统在不正常工作状态时，继电保护不但发出信号，同时也把不正常工作的设备切除(错）16.能使电流继电器从释放状态改变至动作状态的最大电流称为继电器的动作电流。
（错)第二章1.瞬时电流速断保护的保护范围随运行方式和故障类型而变。
2.瞬时电流速断保护的保护范围在被保护线路始端,在最小运行方式下，保护范围最小。
3。
本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超过相邻下一条线路的电流速断保护的保护范围，故只需带 0。
母线的继电保护
母线的继电保护一．装设母线保护的基本原则和发电机、变压器一样，发电厂和变电所的母线也是电力系统中的一个重要组成元件，当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障母线期间，或转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。
此外，在电力系统中枢纽变电所的母线上故障时，还可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果。
母线保护有两种情况，一般说来，不采用专门的母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障切除。
例如：1. 发电厂的出线端采用单母线接线，此时母线上的故障就可以利用发电机的过电流保护使发电机的断路器跳闸予以切除；2. 对于降压变电所，其低压侧的母线正常时分开运行，则低压母线上的故障就可以由相应变压器的过电流保护使变压器的断路器跳闸予以切除；3. 如果是双侧电源网络（或环形网络），如图8—1所示，当变电所B 母线上d 点短路时，则可以由保护1和保护4的第II 段动作予以切除，等等。
图 8-1 在双侧电源网络上，利用电源侧的保护切除母线故障当利用供电元件的保护装置切除母线故障时，切除故障的时间一般较长。
此外，当双母线同时运行或母线为分段单母线时，上述保护不能保证有选择性地切除故障母线。
因此，在下列情况下应装设专门的母线保护：（1） 在110KV 及以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续运行，应装设专用的母线保护。
（2） 110KV 及以上的单母线，重要的发电厂的35KV 母线或高压侧为110KV 及以上的重要降压变电所的35KV 母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线保护。
为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。
二．母线差动保护的特点母线差动保护的特点是在母线上一般连接着较多的电气元件（如线路、变压器、发电机、电抗器等）。
例如许继公司的WMH —800系列微机母线保护最多可以连接24个电气元件。
继电保护原理第3章电网距离保护
U
U Uk (I K 3I0 ) Z1 l
•
•
•
U A U kA (I A K 3I0 ) Z1l
•
•
Zm
Um Im
UA
•
I A K 3I0
Z1l
U kA
•
I A K 3I0
•
U kA 0
Zm Z1l l
4) 两相相间短路
M 1 Ik
k
2N
假设AB 相间短路:
U
1）测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离；
Zm l ，l 是故障距离。 Zm z1 l
2）测量阻抗应该与故障类型无关，即在故障位置确定 情况下，测量阻抗不随故障类型的变化而变化。
三相系统中测量电压和测量电流的选取（距离保护的接线方式）
阻抗继电器的接线方式主要有两种： 1、相间距离继电器接线（ 0° 接线方式），反应相间故障； 2、接地距离继电器接线方式（相电压和具有K3I0补偿的相电 流接线），反应接地短路故障。
5. 动作角度范围变化对继电器特性的影响
橄榄形（透镜型）继电器： arg Zset Zm
90 Zm
苹果型继电器： arg Zset Zm
Zm
折线型继电器：
60
arg
U J IJ Z0
60
, 90
第三节 阻抗继电器的实现方法
阻抗继电器的两种实现方法：
（1）精确测量出测量阻抗Zm，然后把它与事先确定的动作 特性进行比较。如果Zm在动作区域内，判为内部故障，发出 动作信号。
jX
Z0 Zset2
2N
Zset1 Zm
R
圆的半径：
R1 2
Zset1 Zset2
继电保护基本原理及应用
零序电流和零序电压一般通过专门的零序电流互感器和零序
电压互感器（三相五柱式电压互感器）获得。在微机保护装 置中，也可以分别利用三相电流和三相电压来合成：
零序电流保护一般由三段构成，第Ⅰ段为无时限零序电流速 断保护，第 II 段为带时限零序电流速断保护，第 III 段为定时 限零序过电流保护。三段式零序电流保护的基本工作原理， 与一般的三段式电流保护工作原理基本相同。
II段保护（带时限电流速断保护）
从选择性出发，通过与下级线路保护在 动作电流与动作时限上的配合，将保 护范围延伸到下级线路中去，从而能 够以较小的时限快速切除被保护线路 全线范围内的故障。 动作电流配合表示要躲过下级保 护的动作电流。 动作时限配合表示在下级保护动 作时限的基础上，增加一定的动作延 时。
I 式中 K rel 为可靠系数： I K rel 1.2 ~ 1.3
动作时限的整定： t I 取决于保护装置本身固有的动作时 间，一般小于10 ms。考虑到躲过线路中避 雷器的放电时间为（40～60）ms，一般人 为地加入（60～80）ms的动作延时，以防 止保护误动作。 I段保护评价： 主要优点是动作迅速，缺点是不可能 保护线路的全长，并且保护范围受电网运 行方式变化及短路型式的影响。
1）测量元件的作用： 测量从被保护对象输入的有关物理量并与已给 定的整定值进行比较，从而判断保护是否应该启动。 2）逻辑元件的作用： 根据测量部分输出量的情况使保护装置按一定 逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并 将有关命令传给执行元件。 3）执行元件的作用： 根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置 所担负的任务。如在故障时动作于跳闸，不正常运 行时发出告警信号。
反时限过电流保护的整定
反时限过电流保护起动电流的整定与定时限过电 流保护类似。为保证选择性，保护的动作时限的整定 配合较复杂，当系统最小运行方式下短路时，其动作 时限可能较长。因此，主要用于单侧电源供电的终端 线路和较小容量的电动机上，作为主保护和后备保护 使用。 保护的反时限动作特性与电气设备发热特性相 吻合，因此适合用于保护电动机等电气设备；当作为 终端线路保护时，容易与分支线路上的熔断器配合， 保证其动作的选择性。
继电保护第三章要点总结
（2）阻抗继电器本身较复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此，距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。
电压回路断线对距离保护的影响：
当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，这时阻抗元件失去电压而电流回路仍有负荷电流通过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。
分支电流的影响：
由于助增电流的存在，使保护A的测量阻抗增大，保护范围缩短。具有外汲电流时，与无分支的情况相比，将使保护A测量阻抗的减小，保护范围增大，可能引起无选择性动作
3，振荡时三相完全对称，电力系统中不会出现负序分量；而短路时总要长期或瞬间出现负序分量
对振荡闭锁回路的要求：
1，系统振荡而无故障时，应可靠将保护闭锁
2，系统发生各种类型故障，保护不应被闭锁
3，在振荡过程中发生故障时，保护应能正确动作
4，先故障，且故障发生在保护范围之外，而后振荡，保护不能无选择性动作
电力系统振荡对距离保护的影响:
若振荡中心在距离Ⅰ段保护范围内，则在振荡中距离Ⅰ段可能误动
若振荡中心在距离Ⅱ段保护范围内，则距离Ⅱ段会否误动取决于振荡周期，正当频率越慢，越易引起误动
距离Ⅲ段一般靠动作延时可以躲过振荡影响（振荡周期一般在0.1-1.5s之间）
振荡中心不在保护范围内，则不会引起保护误动
保护动作区形状不同，受振荡影响的程度不同
对距离保护的评价
对保护动作选择性的要求。
（2）阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响，而Ⅱ、Ⅲ段仍受系统运行方式变化的影响，但比电流保护要小些，保护区域和灵敏度比较稳定。
继电保护
基本原理
继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外 故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
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。
1）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动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。 2）速动性 速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备 的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。 一般必须快速切除的故障有： (1)使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额定电压)。 (2)大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。
鉴于机、炉、电诸部分构成电力生产中不可分割的整体，任一部分的故障均将影响电力生产的安全，特别是 大机组的不断增加和系统规模的迅速扩大，使大电力系统与大机组的相互影响和协调问题成为电能安全生产的重 大课题。电力系统继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉设备的承受能力，机、炉设备的设计制造也 应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。
继电保护装置的组成方框图继电保护工作回路一般包括：将通过一次电力设备的电流、电压线性地转变为适 合继电保护等二次设备使用的电流、电压，并使一次设备与二次设备隔离的设备，如电流、电压互感器及其与保 护装置连接的电缆等；断路器跳闸线圈及与保护装置出口间的连接电缆，指示保护动作情况的信号设备；保护装 置及跳闸、信号回路设备的工作电源等。
继电保护 题库第三章 电流电压互感器、二次回路及安全自动装置
第三章 电流电压互感器、二次回路及安全自动装置一、单相选择题1. 由三只电流互感器组成的零序电流接线，在负荷电流对称的情况下，如果有一相互感器二次侧断线，流过零序电流继电器的电流是（）倍的负荷电流。
（A ）1 ； （B ） 3； （C ）3； （D ）1/3。
答案：A2. 电流互感器的二次绕组接成星形或两相不完全星形时，在正常负荷电流下，其接线系数是（ ）。
（A ）1；（B ）3；（C ）3；（D ）1/3。
答案：A3. 电流互感器的二次绕组接成三角形或两相电流差时，在正常负荷电流下，其接线系数是 ( ) 。
（A ）3； （B ）1； （C ）3／2； （D ）2。
答案：A4. 在中性点不接地系统中，电压互感器的变比为3100310035.10V V kV，当互感器一次端子发生单相金属性接地故障时，第三绕组（开口三角）的电压为（ ）。
（A ）100V ； （B ）100V/ 3 ； （C ）300V 。
答案：A5. 220kV 大接地电流系统中，双母线上两组电压互感器二次绕组应（ ）。
（A ）在开关场各自的中性点接地；（B ）选择其中一组接地，另一组经放电间隙接地；（C ）只允许有一个公共接地点，其接地点宜选在控制室。
答案：C6. 在一个变电站中110kV 母线电压互感器和220kV 母线电压互感器零相Ｎ600共用，其Ｎ600的接地点（ ）。
(A)必须分别在各自的场地端子箱内接地；（B ）在110kV 母线电压互感器端子箱和保护室内接地；（C ）在220kV 母线电压互感器端子箱和保护室内接地；（D ）必须在电压回路公用切换屏上一点接地。
答案：D7. 电流互感器二次回路接地点的正确设置方式是（ ）。
（A ）每只电流互感器二次回路必须有一个单独的接地点；（B ） 所有电流互感器二次回路接地点均设置在电流互感器端子箱内；（C ）电流互感器的二次侧只允许有一个接地点，对于多组电流互感器相互有联系的二次回路接地点应设在保护屏上。
继电保护文档
继电保护什么是继电保护？继电保护是电气系统中的一种重要的保护措施，通过使用继电器（relay）来监测电气系统中各个元件的状态，及时对故障进行检测和切除故障区域，以保护电气系统的稳定运行和设备的安全。
继电保护系统通常由以下几个方面组成：•电流继电器：用于监测电气系统中的电流变化，当电流超过设定值时触发保护动作；•电压继电器：用于监测电气系统中的电压变化，当电压超过或低于设定值时触发保护动作；•频率继电器：用于监测电气系统中的频率变化，当频率超过或低于设定值时触发保护动作；•差动继电器：用于监测电气系统中的电流差值，当差值超过设定值时触发保护动作；•温度继电器：用于监测电气设备的温度变化，当温度超过设定值时触发保护动作。
继电保护的主要目的是确保电气设备的安全运行，防止设备过载、短路、接地故障等情况导致设备的损坏或电气系统的停电。
继电保护的工作原理继电保护系统通过与电气系统中的元件连接，实时监测电气系统中的各种参数，并根据预设的保护条件进行判断和动作。
继电保护系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.监测：继电保护系统通过连接到电气系统中的各个元件，监测电流、电压、频率、温度等参数的变化；2.采集：继电保护系统通过传感器或测量装置，将监测到的参数值传输到继电器中；3.判断：继电器接收到参数值后，根据预设的保护条件和逻辑，判断是否触发保护动作；4.动作：若判断条件满足，继电器将触发保护动作，如切断电路、开启报警、向上位机发送信号等。
通过以上工作原理，继电保护系统能够快速检测和响应电气系统中的异常情况，以保护设备和系统的安全运行。
继电保护的应用场景继电保护广泛应用于各种电气设备和电力系统中，常见的应用场景包括：1.电力系统：继电保护系统在电力系统中起到了至关重要的作用，能够对发电机、变压器、电缆、开关设备等进行监测和保护；2.工业控制：工业领域中电气设备较多，继电保护系统能够对各种电机、传动装置、控制阀门等进行保护；3.铁路交通：继电保护系统在铁路交通系统中的应用较多，可对信号灯、安全门、列车制动装置等进行监测和保护；4.建筑电气：继电保护系统在建筑电气中也有广泛应用，可以对楼宇配电、电梯、空调设备等进行保护。
《电力系统继电保护原理》全套PPT课件
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
规定电压正方向：母线高于中性点
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）
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。
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：
对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围内发生金 属性短路时的故障参数 计算值
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）
对保护1的电流II段：Klm=
I (2) d .B. m in I II dz..1
要求：Klm 1.3～1.5
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护作为后备叫近后备.
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。 (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)
《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Re1ayProtectionofPowerSystem总学时数：32学分数：2适用专业：电气工程与自动化一,课程的性质.目的和任务《电力系统继电保护》是电气工程与自动化专业的专业课，是选修课。
通过本课程学习，应使学生深刻地认识到,电力系统继电保护在保证电力系统的安全稳定运行中所起的重要作用；使学生掌握电力系统继电保护的基本原理、基本概念、基本实验技能，毕业后为从事本专业范围内的实际工作奠定基础。
二.课程教学的基本要求本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试。
通过各个教学环节重点培养学生分析和解决问题的能力和自学能力。
三.课程的教学内容,重点和难点第一章绪论(2学时)基本内容：继电保护的基本原理及保护装置的组成，继电保护的任务，对电力系统继电保护的基本要求，继电保护工作的特点。
基本要求：了解继电保护的原理、组成、继电保护技术的发展。
重点：继电保护的基本原理，对电力系统继电保护的基本要求。
难点：对电力系统继电保护的基本要求。
第二章电网的电流电压保护和方向性电流保护(6学时)基本内容：(1)相间短路的电流保护：电流速断保护，限时电流速断保护，定时限过电流保护，电流保护的接线方式，阶段式电流保护的应用及接线举例，电流电压连锁保护。
(2)相间短路的方向性电流保护、方向性电流保护的工作原理，功率方向继电器的工作原理及接线方式，双侧电源的网络中电流保护整定的特点。
(3)中性点直接接地电网中接地短路的三段式零序电流保护，方向性零序电流保护。
(4)中性点非直接地电网接地故隙的零序电流电压和方向保护。
基本要求：了解电流、电压继电器的构造与原理；掌握三段式电流保护的作用、原理、整定计算原则、保护的接线图；理解电流保护的接线方式及特点；通过三段电流保护的实验，加深了解继电器的基本结构和理解三段保护的基本原理。
掌握装设方向元件的必要性；了解功率方向继电器的工作原理；理解大电流接地系统单相接地短路时零序分量的特点，了解三段式零序电流保护中作用、工作原理和接线图。
继电保护复习
继电保护复习第一章绪论一、对电力系统继电保护组成继电保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成;1 测量元件作用：测量从被保护对象输入的有关物理量如电流、电压、阻抗、功率方向等,并与已给定的整定值进行比较,根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号,从而判断保护是否应该启动;2 逻辑元件作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合,使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作,最后确定是否应跳闸或发信号,并将有关命令传给执行元件;逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等;3 执行元件作用；根据逻辑元件传送的信号,最后完成保护装置所担负的任务;如：故障时→跳闸；不正常运行时→发信号；正常运行时→不动作;二、分类1 按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；2 按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；3 按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；4 按构成继电保护装置的继电器原理分类：机电型保护如电磁型保护和感应型保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；5 按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；主保护：满足系统稳定和设备安全要求,能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：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护;又分为远后备保护和近后备保护两种;①远后备保护：当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护;②近后备保护：当主保护拒动时,由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时,由断路器失灵保护来实现近后备保护;辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护;三、对继电保护的基本要求对动作于跳闸的继电保护,在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性;即保护的四性; （1） 选择性在发生故障时,应由距故障点最近的保护动作,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;距故障点最近的保护拒动时后备保护动作,后备保护分远后备在主保护安装处以外的远处和近后备在主保护安装处;当k3点短路时,保护6动→跳6DL,母线D 停电,有选择性；保护6不动或6DL 不跳,保护5动→跳5DL,母线B 、D 停电,也有选择性,保护6是保护5的远后备;若保护6和6DL 正确动作于跳闸,保护5动→跳5DL,则保护5为误动,或称保护5越级跳闸保护5失去选择性当k2点短路时,保护5动→跳5DL,母线C 、D 停电,也有选择性;当k1点短路时,保护1、2动→跳1DL 、2DL,切线路AB,母线B 、C 由另一条并列的非故障线路连接,不停电,有选择性;小结：选择性就是故障点在区内就动作,在区外不动作;当主保护未动作时,由近后备或远后备切除故障,使停电面积最小;因远后备保护比较完善对保护装置拒动、DL 拒动、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用且实现简单、经济,应优先采用;但远后备保护切除故障的时间较长;在高压电网中,应加强主保护;2 速动性：在发生故障时,应力求保护装置能迅速切除故障;快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性、减少用户在电压降低的情况下工作的时间、缩小故障元件的损坏程度、防止大电流流过非故障设备引起损坏等;保护的动作速度应尽可能快速;快速切除故障的好处： 1提高系统稳定性；2减少用户在低电压下的动作时间；3减少故障元件的损坏程度 ,避免故障进一步扩大;故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间之和：bh dl t t t =+t －故障总切除时间,t bh -保护动作时间,t DL -断路器动作时间； 快速保护 ,最快 ,一般保护 ,最快 ; （3） 灵敏性通常,灵敏性用灵敏系数来衡量,并表示为K lm;对反应于数值上升而动作的过量保护如电流保护对反应于数值下降而动作的欠量保护如低电压保护其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点位置来计算的;原继电保护和安全自动装置技术规程DL400－91中,也对各类保护的灵敏系数K lm的要求都作了具体规定;4可靠性要求保护装置在应该动作时可靠动作；在不应该动作时不应误动,即既不应该拒动也不应该误动;影响可靠性有内在的和外在的因素：内在的：装置本身的质量,包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明,触点多少等；外在的：运行维护水平、安装调试是否正确;上述四个基本要求是设计、分析研究继电保护的基础,也是贯穿全课程的一个基本线索;在它们之间既有矛盾的一面,又有在一定条件下统一的一面;四、发展：原理随电力系统的发展和科学技术的进步而发展;1从保护原理看过电流保护1901年、最早熔断器1908年、电流差动保护、方向性电流保护1910年, 距离保护50年代、高频保护70年代诞生、50年代有设想、微波保护、行波保护、光纤保护2从构成保护装置的元件看机电型 20世纪50年代电子型60年代末提出、电磁型、感应型1901年、电动型晶体管70年代后半期集成电路微机型80年代第二章 继电器一、电磁型继电器22122Ke I M K K φδ==式中,212,,,,,e K M I K K φδ 分别是电磁转矩、气隙磁通、线圈电流、气隙长度和两比例系数;非线性方程1312()th th M M K δδ=+-式中,1123,,,,th th M M K δδ分别是弹簧反力矩、弹簧反力矩的初力矩,气隙的初始和终止的长度,比例系数;线性方程继电器动作条件：e thf M M M ≥+式中,,,e th f M M M 为电磁转矩、弹簧反力矩、摩擦力矩;2.221K actact I M K δ=式中,.12,,,act K act M I K δ分别为启动力矩、动作电流、气隙初始长度和比例系数; 继电器返回原位的条件：e thf M M M ≤+式中,,,e th f M M M 为电磁转矩、弹簧反力矩、摩擦力矩2.221K rere I M K δ=式中,.12,,,re K re M I K δ分别为返回力矩、返回电流、气隙初始长度和比例系数;..K rere K actI K I =二 、感应型继电器sin e M K φφθ=式中,12,,,,e M K φφθ••分别是感应旋转力矩,有相位差的两气隙磁通,两磁通的相 位角和一个系数;三、晶体管型继电保护四、集成电路型继电保护五、微机保护将反映故障量变化的数字式元件和保护中需要的逻辑元件、时间元件、执行元件等合作在一起用一个微机实现,称做微机保护,是继电器发展的最高第三章 电流的相间电流、电压保护和方向性相间电流、电压保护 第一节 单侧电源网络的相间电流、电压保护一、瞬时电流速断保护1短路电流的记号：3..max k B I 最大运行方式母线B 线路AB 末端三相短路电流,也记做..max k B I2..min k B I 最小运行方式线路B 线路AB 末端两相短路电流,也记做..min k B I3..max k C I 最大运行方式线路BC 末端三相短路电流,也记做..max k C I2..min k C I 最小运行方式线路BC 末端两相短路电流,也记做..min k C I注意： 3..max 2..max 3..max 3..min 2..min 3..min ()k B k B k B k B k B k B I I I I I >=>=<>= 2瞬时电流速断定值.1act i '节点1的瞬时电流速断保护的动作电流对应运行方式Ι、方式П有两点,方式П的点距离l 小,.2acti '节点2的瞬时电流速断保护的动作电流对应运行方式Ι、方式П有两点,方式П的点距离l 小,2..max .min rel actrel k B S ABK E I K I Z Z ϕ'''==+1..max .min ()relactrel k C S AB BC K E I K I Z Z Z ϕ'''==++2..max actrel k B I K I ''=>1..max act rel k C I K I ''=,一般.2.1act act I I ''> 可靠系数 1.2 1.3relK '=-- 灵敏性保护范围α,以保护2为例：2..max .min .min rel k actrel k B k S ABS ABK E K E I K I I Z Z Z Z ϕϕα'''====++上式k I 左等号左边的式子是一定子不随运行方式变化,右等号右边的式子是随运行方式变化的,由上式解出：.min k rel S k S rel relAB K K Z K Z K K Z α'-=-'' α受运行方式的影响表现在S Z 的取值,还与故障方式有关表现为K K 取值; 最大保护范围为最大方式三相短路,下式表明AB Z 充分小时可能为负值：.min .min max 1,:(1)1k S S rel S rel relAB K Z Z K Z K K Z α=='-=-'' 最小保护范围为最小方式两相短路,下式表明AB Z 充分小时可能为负值：二、限时电流速断保护1动作电流并与瞬时电流速断保护比较：.1.1,actact i i '''节点1的瞬时电流速断保护、限时电流速断保护的动作电流 .2.2,actact i i '''节点2的瞬时电流速断保护、限时电流速断保护的动作电流 限时限过电流保护动作电流：.2.1actact i i '''≥ ,.2.1act rel act i K i '''''=,可靠性系数 1.1 1.2rel K ''= 限时限过电流保护动作电流的时限：21.1.2.2,QF t t in r t t t t t t t t t '''∆=+∆∆=++++ 上式时间依次是,故障线路跳闸时间、中间继电器时间、时间继电器时间、测量元件返回惯性时间、裕度灵敏度校验：..min.2k B sen actI K i ='', 1.3 1.5sen K ≥三、 定限时过电流保护可作为线路全长的远后备保护 动作电流并与定时电流速断保护比较：.max .max .max 111rel Ms act re rel Ms rel Ms l l re re re reK K I I K I K K I I K K K K ====式中,,,re rel Ms K K K 分别是继电器返回系数、可靠性系数、负荷电动机自启动最大电流与额定或正常运行最大电流比例几倍；.max .max ,,,act re Ms l I I I I 分别为定限时过电流保护定值全段,保护装置返回电流,负荷电动机自启动最大电流,额定或正常运行最大电流;单侧放射形的网络,时间配合21324354,,,,t t t t t t t t t t t t =+∆=+∆=+∆=+∆ 时间配合第一式针对的短路是图中的k1,第二式针对的短路是图中的k2,依次类推;k1短路时,对于过电流保护1而言,可以是主保护,灵敏系数sen.1 1.3 1.5K ≥；这时保护2作为相邻线路的后备保护,灵敏系数sen.1 1.2K ≥ ,以此类推：sen.1sen.2sen.3sen.4K K K K >>>;四、 阶段式流保护动作电流和时限比较：第二节电网相间短路的方向式电流、电压保护一、双侧电源电流保护示意图双侧电源网络图3-1与单侧电源放射形网络图3-1、3-2、3-3、3-5、3-6、3-9、3-10、3-14等对比：1单侧电源网络每段线路只在始端设断路器和保护双侧电源网络每段线路都分别在始端、末端设断路器和保护2单侧电源网络每段线路短路都只有一个电源向短路点提供短路电流,电流方向是从电源流出;双侧电源网络每段线路短路都会有两个电源向短路点提供短路电流,电流方向是从两个电源流出;3双侧电源网络每段线路始端、末端所设断路器和保护,如按单侧电源网络每段线路在始端所设断路器和保护同样设置,就会“误动”二、功率方向继电器工作原理图中：1继电器0°接线方式,k A k A U U I I ==.max .max 1.90arg90A sen sen k AU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j A k AU e I ϕ•-•≥≥-2继电器90°接线方式A 相电流,BC 线电压接线：,k BC k A U U I I ••••==,因所用电压k BC U U ••=滞后与电流A I •同名相电压A U •90°,习惯称90°接线在.max 90sen ϕ±范围为动作方向见图3-26,a,写作：.max .max 1.90arg90BC sen sen k AU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j BC k AU e I ϕ•-•≥≥-写成功率：.max cos()0A A sen U I ϕϕ->或cos()0BC A U I ϕα+>继电器90°接线方式,还可以结成B 相电流,CA 线电压接线,k CA k B U U I I ==,C 相电流,AB 线电压接线,k AB k C U U I I ==;注意：2(/).max 180+=150BC A k U I sem ϕϕ=也是在不动作区的中央;三、功率方向继电器的动作特性死区：...min ...min ,k act k act k act k act U U I I ≤≤四、功率方向继电器的接线图中,B 相得KPD 功率方向继电器少了一根电流流出的线;继电器90°接线方式,A 相电流,BC 线电压,k BC k A U U I I ==结成B 相电流,CA 线电压,k CA k B U U I I ==,C 相电流,AB 线电压,k AB k C U U I I ==;TA 的两个黑点表示一次电流和二次电流正方向的端,KPD 的两个黑点表示电流和电压二次正方向端五、双电源网络中电流保护整定的特点1瞬时电流速断保护1 2.max 1.max .1.2 2.max ,k k act act relk I I I I K I '>== {}max 1..max 2..max 2..max 2.max .1.2 2.max max ,k B k A k B k act act relk I I I I I I I K I ==='==图3-35中,k1是电源Ⅱ的最远短路点,k2是电源Ⅰ的最远短路点,k1、k2都在区外,短路时保护1、2都应不动作,所以动作电流要大于其中较大者;小电源侧保护2的保护范围缩小,两侧电源容量差别越大,影响越明显;2在保护2装设方向元件,只当电流从从母线流向被保护线路才动作;.2 1.max act relk I K I '= 但这是保护1不需要安装方向保护,因为已经从动作电流定值避开k1短路的反向电流.1 2..max 2..max act relk B k A I K I I '=> 2限时电流速断保护正常：.2.1atcatc I I '''≥ .2.1atcrel atc I K I '''''= 可靠性系数=1.1 1.2relK '',比=1.2 1.3rel K '略小;有助增或外吸电源的情况.2.1relatcatcbrK I I K '''= 助增1br K >,外吸1br K <=1br K 即正常情况六、方向性保护的死区少用方向性保护的措施（1） 对于电流速断保护,从定值上躲开反方向短路 （2） 对于过电流保护如果保护6动作时间大于保护1动作时限加一个时间台阶,即61t t t ≥+∆,则保护6可以不设方向元件,但保护1要设方向元件;七 双侧电源网络中方向性电压速断保护图3-35中, k1、k2都在区外,短路时保护1、2都应不动作;对于保护1 ,k1短路,电压低,电压速断保护会误动；加电流闭锁,又因电源Ⅱ提供了短路电流,仍然不起闭锁作用,所以要装设方向性元件来防止电压速断保护误动;第三章第一节作业题参考答案P38P70P41过电流保护P70P33P37P45第一问：第二个“定时限”要改为“反时限”第二问P33P36第三问P41第三章第二节参考答案111027 1 分析图3-22中方向继电器应用情况;双侧电源网络图3-22与单侧电源放射形网络图3-1、3-2、3-3、3-5、3-6、3-9、3-10、3-14等对比：1单侧电源网络每段线路短路都只有一个电源向短路点提供短路电流,电流方向是从电源流出;双侧电源网络每段线路短路都会有两个电源向短路点提供短路电流,短路电流方向是从两个电源流出;图a 、b 是实际电流方向;2单侧电源网络每段线路只在始端设断路器和保护,双侧电源网络每段线路都分别在始端、末端设断路器和保护;3双侧电源网络,如按单侧电源网络每段线路在始端所设断路器和保护同样设置,就会“误动”：例如,k1短路,保护2、6正确动作外,保护1、5还会误动,把变电站B 、C 全停；K2短路,保护1、7正确动作外,保护6、8还会误动,把变电站C 、D 全停;4规定短路电流正方向是从母线流向线路,4、3、2、1为一组,反映电源Ⅰ一侧的电流实际电流与正方向同, 8、7、6、5一组,反映电源Ⅱ的一侧电流实际电流与正方向同,按单侧电源网络每段线路在始端所设断路器和保护同样设置,就不会“误动”;例如,k1短路,保护2、6正确动作,保护3、7虽方向允许,但时限较保护保护2、6长,在保护2、6正确动作后,短路消失也不会动作；1、58、4因功率方向相反不会启动;又如,K2短路,保护1、7正确动作,保护2、3虽方向允许,但时限较保护保护1、7长,在保护1、7正确动作后,短路消失也不会动作；保护4、5因功率方向相反不会启动;2 试推导,k CA k B U U I I ••••==的方向继电器原理公式一A 相电流,BC 线电压接线原理公式 1、图规定短路电流正方向是从母线流向线路;K1、k2短路点在保护1安装处的短路电压和电流记做,k k U I ••2、,k BC k A U U I I ••••==的继电器90°接线方式原理1,k BC k A U U I I ••••==A 相电流,BC 线电压接线：,k BC k A U U I I ••••==,因所用电压k BC U U ••=滞后于 电流A I •同名相电压A U •90°,习惯称90°接线 2k1短路区内在保护1处：1(/)11.argarg arg 60A A A k UI k Z k AU Z Z I ϕϕ••=====≈设线路阻抗角arg 60Z Z ϕ=≈1(/)1. 1.1argarg90arg 90arg 9090609030BCA BC A k UI k Ak Ak Z U U I I Z Z ϕϕα••••===-=-=-=-≈-=-==α称为继电器内角30α=-;3k2短路区外,在保护1处,A 相短路电流相位滞后BC 相电压约150°角,或称超前210度角图b ：2(/)2. 1.1(/)arg180arg18018018030150BCA BC A BC BC k UI k Ak Ak U I U U I I ϕϕα••••===+=+=+=-=4设最灵敏角.max 30sen ϕα==-在.max 90sen ϕ±范围为动作方向见图3-26,a,写作：.max .max 1.90arg90BC sen sen k AU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j BC k AU e I ϕ•-•≥≥-写成功率：.max cos()0A A sen U I ϕϕ->或cos()0BC A U I ϕα+> 注意：2(/).max 180+=150BC A k U I sem ϕϕ=也是在不动作区的中央; 二B 相电流,CA 线电压接线原理公式继电器90°接线方式,还可以结成B 相电流,CA 线电压接线,k CA k B U U I I ==,C 相电流,AB 线电压接线,k AB k C U U I I ==;1、图2、,k CA k B U U I I ••••==的继电器90°接线方式原理继电器90°接线方式B 相电流,CA 线电压接线：,k CA k B U U I I ••••==,因所用电压k CA U U ••=滞后与电流B I •同名相电压B U •90°,习惯称90°接线2k1短路区内在保护1处：如前,规定短路电流正方向是从母线流向线路;在保护1处,k1短路区内B 相短路电流滞后CA 相电压约-30°角超前30°图a ：1(/)1. 1.1argarg90arg 90arg 9090609030CA B CA C k UI k Bk Bk Z U U I I Z Z ϕϕα••••===-=-=-=-≈-=-==α称为继电器内角30α=-在保护1处,k2短路区外A 相短路电流相位滞后BC 相电压约150°角,或称超前210度角图b ：2(/)2. 1.1(/)arg180arg18018018030150BCACA B CA CA k UI k Bk Bk U I U U I I ϕϕα••••=+=+=+=-=.max 30sen ϕα==-在.max 90sen ϕ±范围为动作方向见图3-26,a,写作：.max .max 1.90arg90CA sen sen k BU I ϕϕ••+≥≥-.max1.90arg90sen j CA k BU e I ϕ•-•≥≥-写成功率：.max cos()0B B sen U I ϕϕ->或cos()0CA B U I ϕα+> 注意：2(/).max 180+=150CA B k U I sem ϕϕ=也是在不动作区的中央;。
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图9.4 单母线电流差动保护原理
最简单的单母线固定连接的差动保护如图9.5所示。图中
母线M上有4条引出线，4条引出线上流过的电流分别为I1、I2、 I3和I4。各引出线上装有完全相同的电流互感器，这些电流互 感器同极性端连在一起，差动继电器中的电流为所有电流互感
器副方电流之和，电流互感器副方线圈中的电流分别为i1、i2、 i3和i4。
早期的电流差动保护装置，虽然其动作速度比较快，但 由于其动作电流要躲过母线外部故障的最大不平衡电流，灵 敏度往往较低。针对这一缺陷，人们研制出了带制动特性的 母线保护以及相位比较式母线保护，从而大大提高了母线保 护的灵敏度。
(2）防止电流互感器饱和的影响
在一些严重的母线外部故障情况下，电流互感器可能深度 饱和，其副方输出严重畸变，这是母线保护误动的重要原因之 一。如何有效地防止电流互感器饱和对母线保护的影响是母线 保护的主要研究课题之一。
(2）电流差动原理
电流差动原理简单可靠，应用最广，但要采取措施解决 外部故障时的不平衡电流间题。目前在国内仍然是具有各种 制动特性的电流差动原理的保护应用最厂。对于单母线，其 原理接线参见图9-4。单母线电流差动按其保护范围又可分为 完全差动和不完全差动保护，所谓完全差动是所有接于母线 的回路，不论该回路刘端有无电源，都将其电流接入差动回 路形成差电流，因而这些回路本身（电流互感器以外）都不 在差动保护范围内。所谓不完全差动保护是只将对端有电源 回路的电流接入差回路，而只带负荷的回路的电流不接入差 回路，因而该负荷线路上的故障被认为是母线差动保护范围 内的故障。差动保护的定值应大于所有这种线路的最大负荷 电流之和，在正常运行情况下差动保护才不会误动作。
4、母线保护主要研究的方向：
（l）提高保护动作速度和动作灵敏度
对于母线保护，提高保护的动作速度，不仅是被保护元 件本身的要求，而且是防止电流互感器饱和对母线保护的影 响以及电力系统稳定运行的要求。从电力系统运行稳定性的 角度来看，母线故障被切除的时间越短越好。超高压变电站 母线保护装置，其动作时间一般都要求在10ms之内。
(1）在110kV的双母线和220kV及以上的母线上，为保证 快速地有选择性地切除任一组（或段）母线上发生的故障， 而另一组（或段）无故障的母线仍能继续运行，应装设专用 的母线保护。对于一个半断路器接线的每组母线应装设两套 母线保护。
(2)110kV及以上的单母线，重要发电厂的35kV母线或高 压侧为 110kV及以上的重要降压变电站的35kV母线，按照系 统的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线 保护。
9.2 带制动特性的母线差动保护
带制动特性的母线差动保护将母线上引出线的电流（即 电流互感器的副方电流）按一定的方式组合成一制动电压， 以阻止继电保护动作，这种电流又以另外的方式组合成一差 动电压，以启动继电保护。继电保护的动作与否决定于制动 电压与差动电压之间的大小；如果差动电压大于制动电压， 则保护装置动作；如果差动电压小于制动电压，则保护装置 不动作，这就是这种差动保护的工作原理。
当利用供电元件的保护装置切除母线故障时，故障切除的 时间一般较长。此外，当双母线同时运行或母线为单母线分段 时，利用远处供电元件的保护装置不能保证有选择性地切除故 障母线段。
图9.2 利用变压器的过流保护切除母线故障
图9.3 利用供电线的保护切除母线故障
④母线的方向保护。利用相邻元件的保护装置保护母线， 除了上述几种方法外，还可以在所有连接于母线的回路上装设 一个指向母线外部故障的方向元件，当母线上发生故障时，这 些回路上的短路功率方向元件都是指向母线，这些方向元件都 不动作。反之，在母线外部短路时至少有一条回路上的功率方 向指向母线的外部，因而这条回路上的方向元件应该动作。应 用这个特征可以区分母线的内部和外部故障。当母线保护起动 后，所有这些方向元件都不动作，表示故障在母线上，则应将 所有断路器跳开。只要有一个方向元件动作，就不能跳闸。这 种保护方式动作速度可以很快，也容易实现，尤其是应用微机 保护时只要将所有方向元件的动作标志送到变电站后台机，由 后台机判断是否是母线故障，如果是母线故障，可立即通过网 络跳开所有断路器。这种保护的可靠性决定于所应用的方向元 件的性能。方向元件不能有电压死区，不应受系统振荡影响而 误动等。对于不对称短路应尽量采用负序方向兀件。对于三相 短路可采用各种故障分量的方向元件。
(3）增强母线保护适应母线运行方式变化的能力
为了提高供电系统运行的可靠性和灵活性，现在高电压输 电系统很少采用简单的单母线供电方式。 双母线、双母线分段、 旁路母线等的使用，一方面提高了电力系统运行的可靠性，但 同时又给母线差动保护提出了新的问题，这方面问题较多地涉 及差动保护的构成原理以及对不平衡电流产生原因的分析；另 一方面的问题则是要解决母线保护适应不同母线运行方式的能 力）这个问题从原理上讲比前一个问题简单些，但要较多涉及 母线保护方案的实现。
9.1.2 母线保护的分类
1、母线保护按其原理可分为以下几类
(1）用相邻回路保护实现的母线保护 对于35kV及以下电压的母线，一般说来，不采用专门的 母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障以 较小的延时切除。例如：
①如图9.1所示的发电厂采用单母线接线，此时母线上的 故障就可以利用发电机的过电流保护使发电机的断路器跳闸 予以切除。
图9.5 差动保护原理图
对于双母线，如果连接于母线的所有回路固定分配于 两个母线时，采用固定连接式母线差动保护。即各个母线 装设一套电流差动保护，作为选择跳闸元件，只反应本母 线的内部故障，称为小差动。另设一套差动保护反应两个 母线中任一母线上的故障，作为母线保护的起动元件，称 为大差动。当固定连接方式被破坏时，这种母线保护将失 去选择性，任一母线上故障时两个母线将被全部切除。这
3、设计母线保护时应注意以下几个问题： (l）母线故障对电力系统稳定将造成严重威胁，必须以极快 的速度切除，同时为了防止电流互感器（TA）饱和使保护误动， 也要求保护在故障后几个毫秒内电流互感器饱和前就能反应。目 前已能作到在故障后3-5ms内动作的保护装置； (2）由于母线在电力系统中的地位极为重要，对其保护装置 的安全性和可靠性，都要提出极高的要求； (3）母线保护联系的电路数目很多，比较的电气量很多，各 电路的工作状态不同（有电源或无电源，有负载或空载），各被 比较电气量的变化范围可能相差很大； (4）母线的运行方式变化较多，倒闸操作频繁，母线保护必 须能适应母线的各种运行方式，同时频繁的断路器和隔离开关的 操作将对母线保护产生过电压和干扰，影响保护工作或使保护装 置损坏； (5）由于母线保护所连接的电路数目多，外部故障时，故障 电流倍数很大，超高压线接近电源，直流分量衰减的时间常数大， 因而电流互感器可能出现严重饱和现象母线保护必须要采取措施， 防止电流互感器饱和引起的误动作。
设母线上有几条引出线，其电流分别为I1、I2、……、IN， 常见几种制动特性的差动保护，其动作条件为：
n
I&i K Ii.max i0
i 1
(9.3)
n
n
I&i K
Ii i0
i 1
i 1
(9.4决定的差动保护的动作方程式可简写成：
Iout Iin K Iout Iin i0
图9.6 母联电流相位比较式保护原理
图9.7 系统接线
(4）电流相位比较式母线保护原理 与输电线的电流相位比较式保护相似，基于外部故障时， 故障回路电流与其他各回路电流之和的相位差接近180°，将 电流波形变成方波比相时，各电流波形之间基本上无间隙。而 在内部故障时各回路电流相位接近相同，各电流波形之间有很 大间隙（见图9.7、图9.8）。这种原理只比较各回路电流的相 位，与其幅值无关，因此基本上不受电流互感器饱和的影响。 但这种原理不适用于母线上故障而各回路电流相位差较大或有 电流流出的情况，例如3/2结线的母线。
正常运行和外部短路的情况如下，根据基尔霍夫电流定理：
4
I&j I&1 I&2 I&3 I&4 0
j 1
(9.1)
由于电流互感器具有相同的变比，且同极性相连，假设
电流互感器工作在非饱和状态，则有：
4
I&j I&1 I&2 I&3 I&4 I&D 0
(9.2)
j 1
式中：I&D ——差动电流。
图9.8 电流相位比较式母线保护原理 (a）外部短路；(b）内部短路
2、按差动回路中的电阻大小分类
可分为低阻抗型、中阻抗型和高阻抗型母线差动保护。 传统的母线差动保护都是低阻抗型，即差回路的阻抗很小， 只有数欧姆。其优点是在内部故障、全部故障电流流经阻抗很 低的差动回路时，差动回路上的电压不会很大，不会增大电流 互感器的负担而使电流互感器饱和并产生很大的不平衡电流， 同时也不会对继电器造成过电压。但在外部故障全部故障电流 流过故障支路的电流互感器而使其饱和时，由于差动回路的阻 抗低，因而通过继电器的不平衡电流很大。为了使保护不误动， 保护定值应按躲过此不平衡电流整定，或采取制动措施，这使 保护的灵敏度降低，使接线复杂化。
为克服上述缺点，可在差动回路中串入一高阻抗，其值可 在数百欧姆以上，因而在外部故障使电流互感器饱和时，可减 小差动回路的不平衡电流，不需要制动。但在内部故障时，差 动回路可产生危险的过电压，必须用过电压保护回路减小此过 电压，以保证既能使继电器动作，又不会因过电压而损坏。这 就是高阻抗母差保护。
中阻抗式母线差动保护实际上是上述两种母线差动保护的 折中方案。差动回路接入一定的阻抗，约300Ω，采用特殊的制 动回路既能减小不平衡电流的影响，又不产生危险的过电压， 不需要专门的过电压保护回路。
是其最大的缺点。
(3）母联电流相位比较原理
分别比较两组母线的总故障电流与母联电流互感器中电流 的相位，相位接近一致的母线组为故障母线组，相位接近 180°的母线组为非故障母线组，参见图9.6。此原理用于长期 并列运行的双母线时比较有利。单母线运行时，母联开关断开， 此保护应退出。因为这种原理只比较电流的相位，与其幅值无 关，因此基本上不受电流互感器饱和的影响。