电网电流保护第讲
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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
电网的电流保护和方向电流保护
2
2、对继电器的基本要求： 工作可靠，动作过程具有“继电特性”。
3、过电流继电器原理框图：
输入
电流交换
比较
I
Ir
小延时 ≥ 2~3ms
输出
Iop
整定值 调整
继电器电流＜返回电流Ire，继电器返回； 继电器电流＞动作电流Iop，继电器动作；
3
4、继电器的继电特性：
继电器的动作明确干脆
动作
不可能停留在某一中间
29
4.灵敏度校验 2）灵敏度不满足要求时的调整 可与下一条线路的限时电流速断保护配合。
I K I II
II II
s et .2
rel set.1
t
II 2
t1II
t
式中：K
II rel
1.1
~
1.2
30
5.限时电流速断保护的构成
YR QF
信号
KA
KT
KS
I
t
TA
限时电流速断保护的单相原理接线图
3.限时电流速断保护的动作配合
A
2
B1
C
QF2
QF1
Ik
II set.2
t
I II set.2
t
II 2
II set.1
l
t1II
t2I
t t1I
t
l
当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保证
全线路范围内的故障都能够在0.5s的时间以内予以切除
27
4.灵敏度校验
—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时，具有足够的反应能力。 —通常用灵敏系数来衡量
2、对继电器的基本要求： 工作可靠，动作过程具有“继电特性”。
3、过电流继电器原理框图：
输入
电流交换
比较
I
Ir
小延时 ≥ 2~3ms
输出
Iop
整定值 调整
继电器电流＜返回电流Ire，继电器返回； 继电器电流＞动作电流Iop，继电器动作；
3
4、继电器的继电特性：
继电器的动作明确干脆
动作
不可能停留在某一中间
29
4.灵敏度校验 2）灵敏度不满足要求时的调整 可与下一条线路的限时电流速断保护配合。
I K I II
II II
s et .2
rel set.1
t
II 2
t1II
t
式中：K
II rel
1.1
~
1.2
30
5.限时电流速断保护的构成
YR QF
信号
KA
KT
KS
I
t
TA
限时电流速断保护的单相原理接线图
3.限时电流速断保护的动作配合
A
2
B1
C
QF2
QF1
Ik
II set.2
t
I II set.2
t
II 2
II set.1
l
t1II
t2I
t t1I
t
l
当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保证
全线路范围内的故障都能够在0.5s的时间以内予以切除
27
4.灵敏度校验
—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时，具有足够的反应能力。 —通常用灵敏系数来衡量
继保01-第1章电网的电流电压保护
电力系统继电保护Relay Protection of Power System第1章电网的电流电压保护反映输入量增大而动作的继电保护装置，称为反映输入量减小而动作的继电保护装置，称为动作方程和返回方程I≥rI≤r系统最小方式指系统的等值阻抗最大时的运行方式指其保护范围内某处短路时流过保护安装处电流最大的情况。
指其保护范围内某处短路时流过保护安装处电流最小的情况。
整定原则：（最大方式下）躲过相邻下一级线路断路器出口处（或本线路末端）三相短路时保护安装处的相电流。
′max，则灵敏性合格。
1、为了满足选择性并能够瞬时动作于跳闸，无时限电流速断保护的保护范围不能够达到被保护线路的全长。
2、无时限电流速断保护的保护范围易受运行方式的影响，甚至可能出现无保护3、当系统等值阻抗较大或线路阻抗较小（短线路）时，线路首端和末端短路时保护安装处的电流差异较小，通常会出现保护范围小，而灵敏性不足的情况。
KUoplt′′op1比相邻下一级线路电流Ⅱ段的动作时间增加Δt。
4、考虑快速性，应该首选前一个方案。
是相邻下一级线路断路器跳闸时间，是相邻下一级线路的保护继电器的动作时间比预计时间的延迟时间，是本线路的保护继电器的动作时间比预计时间的提前时间，是本线路的保护继电器的延迟返回时间，是裕度时间。
称为最小分支系数，是相邻下一级线路电流Ⅰ段的保护末端短路时邻下一级线路的保护安装处电流和被保护线路的保护安装处电流之比的最小值整定原则也描述为：按与相邻下一级线路电流Ⅰ段相配合进行整定。
1min ′op.R=3≥如果灵敏系数校验合格，则电流Ⅱ段的动作时间21Δ+2、选择最大的动作电流值和最大的动作时间值为整定值。
1、作为被保护线路的近后备和相邻下一级线路的远后备，正常运行时保护安装2、在保护范围内发生短路后应该启动，并在短路被其他保护切除后返回。
I，1525=K二、灵敏性校验2、远后备灵敏系数sen= min.R +=13、靠近电源方向，电流Ⅲ段的动作时间逐级增加一个Δt，呈现与按最大负荷整定的计算结果相比较，取数值较大者作为电流Ⅲ段的动作电流。
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
➢最小运行方式：是指系统投入运行的电源容量最小，系统的
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。
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。
电网相间电流保护
1) 工作原理 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，也称电流I段。
为了保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。
电流速断保护整定原则
A 2
B1
C
xa
Zs
ZL
Ik.1
Ik.2
整定：按“躲开下一线路出口处短路条件”整定
保护2的电流速断整定值：
保护1的电流速断整定值：
I
I act.2
流来校验，要求Ksen ≥ 1.2
I k .c.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
4)过电流保护的构成（单相）
3.1.4 过电流保护
5)评价
过电流保护的动作电流小，其灵敏度更高； 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；
的近后备保护。
优点：可保护本线路全长，可作为电流速断的近后备保护； 缺点：速动性差（有延时）。
3.1.4 过电流保护
过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷 电流来整定的保护，也称电流III段。
该保护不仅能保护本线路全长，且能保护 相邻线路的全长。可作为本线路主保护的近后 备保护以及相邻下一线路保护的远后备保护。
tn t(n1)max t
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验
a. 作为近后备时 采用最小运行方式下本线路末端两相短路时
的电流来校验，要求Ksen ≥ 1.3 ~1.5。
I k .b.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验 b.作为远后备时
护，称为电流速断保护，也称电流I段。
为了保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。
电流速断保护整定原则
A 2
B1
C
xa
Zs
ZL
Ik.1
Ik.2
整定：按“躲开下一线路出口处短路条件”整定
保护2的电流速断整定值：
保护1的电流速断整定值：
I
I act.2
流来校验，要求Ksen ≥ 1.2
I k .c.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
4)过电流保护的构成（单相）
3.1.4 过电流保护
5)评价
过电流保护的动作电流小，其灵敏度更高； 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；
的近后备保护。
优点：可保护本线路全长，可作为电流速断的近后备保护； 缺点：速动性差（有延时）。
3.1.4 过电流保护
过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷 电流来整定的保护，也称电流III段。
该保护不仅能保护本线路全长，且能保护 相邻线路的全长。可作为本线路主保护的近后 备保护以及相邻下一线路保护的远后备保护。
tn t(n1)max t
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验
a. 作为近后备时 采用最小运行方式下本线路末端两相短路时
的电流来校验，要求Ksen ≥ 1.3 ~1.5。
I k .b.min
K sen
I act.1
A
B
C
3.1.4 过电流保护
3)灵敏性的校验 b.作为远后备时
继电保护——电网的电流保护和方向性电流保护
继电保护——电⽹的电流保护和⽅向性电流保护⼀．电流继电器1．定义：电流继电器是实现电流保护最基本的元件，也是反应于⼀个电⽓量（单激励量）⽽动作的简单继电器的典型。
它的⼯作原理是⾮常简单的，就是电磁感应原理，因此不准备多讲，下⾯讲四个基本概念。
2 .四个基本概念：（1）起动电流—能使电流继电器动作的最⼩电流值，称为继电器的起动电流。
这⾥要特别关注最⼩两个字，因为电流继电器是反应电流增加⽽动作的，是增量动作的继电器。
如果是低电压继电器，是⽋量动作的继电器，应该是能使电压继电器动作的最⼤电压值，称为起动电压。
（2）返回电流—能使继电器返回原位的最⼤电流称为继电器的返回电流。
这⾥特要别关注最⼤两个字，理由同前。
如果是低电压继电器的返回电压，应该是继电器返回原位的最⼩电压值，称为返回电压。
（3）继电特性—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，这种特性我们称之为'继电特性'。
（4）返回系数—返回电流与起动电流的⽐值称为继电器的返回系数，可表⽰为 Kh=jdzjhII..。
增量动作的继电器其返回系数⼩于 1，⽋量动作的继电器其返回系数⼤于 1。
以上这四个基本概念不仅是适合于电流继电器和电压继电器，对所有的继电器或保护装置都是适⽤的，但⾸先要搞清楚是增量动作的还是⽋量动作的。
如果是增量动作的，就按照电流继电器的原则去套，如果是⽋量动作的，就按照低电压继电器的原则去套。
⼆．电流速断保护 A B C1．定义：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。
顾名思义 d1 d2电流速断保护应该侧重于速动性。
2．动作特性分析： İd以图 2-1 来分析电流速断保护的动作特性。
II Ⅰ假定在每条线路上均装有电流速断保护， I'dz.2则当线路 A—B 上发⽣故障时，希望保护 2能瞬时动作，⽽当 B—C 上发⽣故障时，希望保护 1 能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本线路全长的 100%。
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
级 set K b
（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
（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
电网的电流保护基础知识讲解
Iop
整定值 调整
小延时 ≥2~3ms
输出
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
Mm7
4
M th
ห้องสมุดไป่ตู้
M dc
K2
Ir2
2
Mth Mth1 Kt (1 )
Mm const
Ir
1
2
M dc
6 5
3 8
Mm7
4
M th
继电器动作
动作电流：能使继电器动作的最小电流值，表示为 Iop
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
电网的电流保护基础知识讲 解
2.1.1 继电器(Protection Relay)
1.继电器的分类和要求 按作用分
测量继电器：能直接反应电气量的变化 辅助继电器：用来改进和完善保护的功能
按结构型式分
电磁型 感应型 整流型 电子型 数字型
2.过电流继电器
输入 I
电流变换 Ir 比较
Mm 4
7
M th
继电器返回
返回电流：能使继电器返回的最大电流值，表示为 Ire
3.继电特性
继电器状态
初始 （返回）
动作
返回系数
K re
Ire Iop
Ire Iop
Ir
恒小于1
继电特性的两个要点：
• 永远处于动作或返回状态，无中间状态。 • Iop 不等于Ire ，使接点无抖动。
整定值 调整
小延时 ≥2~3ms
输出
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
Mm7
4
M th
ห้องสมุดไป่ตู้
M dc
K2
Ir2
2
Mth Mth1 Kt (1 )
Mm const
Ir
1
2
M dc
6 5
3 8
Mm7
4
M th
继电器动作
动作电流：能使继电器动作的最小电流值，表示为 Iop
Ir
1
2
3
M dc
6 5
8
电网的电流保护基础知识讲 解
2.1.1 继电器(Protection Relay)
1.继电器的分类和要求 按作用分
测量继电器：能直接反应电气量的变化 辅助继电器：用来改进和完善保护的功能
按结构型式分
电磁型 感应型 整流型 电子型 数字型
2.过电流继电器
输入 I
电流变换 Ir 比较
Mm 4
7
M th
继电器返回
返回电流：能使继电器返回的最大电流值，表示为 Ire
3.继电特性
继电器状态
初始 （返回）
动作
返回系数
K re
Ire Iop
Ire Iop
Ir
恒小于1
继电特性的两个要点：
• 永远处于动作或返回状态，无中间状态。 • Iop 不等于Ire ，使接点无抖动。
电网的电流保护和方向性电流保护
段）的起动电流值。 过电流继电器I1的动作电流如何整定（计算）？ 必须根据所保护范围内的短路故障电流来整定，即保证其保 护范围内所有地点发生短路，其都可以动作。
线路相间短路电流计算
a 三相短路电流计算
Id(3)
E ZS Zd
E - 系统等效电源的相电势
- Z短d路点至保护安装处的阻抗 －Z保S护安装处到系统等效电源之间的系统阻抗
返回系数
Kh
I h.J I dz.J
1
继电器的工作特性曲线
返回系数：
Kh
I h.J I dz.J
1
“继电特性”：继电器的动作是明确的，例如触点只 能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电器 不可能停留在某一个中间位置。
电磁型电流继电器工作原理
电磁转矩 ：
M dc
K1 2
K2
I
2 J
② 所以动电作流时Ⅰ限段整只定能值保护本线路首端一部分。
t2＝0秒
电流速断保护（电流Ⅰ段）的起动（动作）电流整定值
以电流速断 保护2为例。
I dz.2 Kk Id.B.max , Id.B.max 是本线路末端B处最大短路电流
产生本线路末端B处最大短路电。流的条件：
① 系统处于最大运行方式
路AB全长，只能保护本线路AB首端一部分。
（2）电流速断保护（电流Ⅰ段）的整定原则
对上图中的电流 速断保护2进行整 定计算。
① 起动电流整定值 躲开本线路AB段末端（或相邻下一线路出口处）B处最大短路 电流。即大于本线路末端（即母线B处） 的最大短路电流。
I dz.2 Kk Id.B.max ，Kk 是电流Ⅰ段的可靠系数，取1.2~1.3
线路相间短路电流计算
a 三相短路电流计算
Id(3)
E ZS Zd
E - 系统等效电源的相电势
- Z短d路点至保护安装处的阻抗 －Z保S护安装处到系统等效电源之间的系统阻抗
返回系数
Kh
I h.J I dz.J
1
继电器的工作特性曲线
返回系数：
Kh
I h.J I dz.J
1
“继电特性”：继电器的动作是明确的，例如触点只 能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电器 不可能停留在某一个中间位置。
电磁型电流继电器工作原理
电磁转矩 ：
M dc
K1 2
K2
I
2 J
② 所以动电作流时Ⅰ限段整只定能值保护本线路首端一部分。
t2＝0秒
电流速断保护（电流Ⅰ段）的起动（动作）电流整定值
以电流速断 保护2为例。
I dz.2 Kk Id.B.max , Id.B.max 是本线路末端B处最大短路电流
产生本线路末端B处最大短路电。流的条件：
① 系统处于最大运行方式
路AB全长，只能保护本线路AB首端一部分。
（2）电流速断保护（电流Ⅰ段）的整定原则
对上图中的电流 速断保护2进行整 定计算。
① 起动电流整定值 躲开本线路AB段末端（或相邻下一线路出口处）B处最大短路 电流。即大于本线路末端（即母线B处） 的最大短路电流。
I dz.2 Kk Id.B.max ，Kk 是电流Ⅰ段的可靠系数，取1.2~1.3
第1章 电网相间短路的电流电压保护
图1-19 Y、d11接线降压变压器短路时电流分布及过电流保护的接线
1.7.3 接线方式的应用
三相星形接线一般广泛应用于发电机、 变压器等大型重要的电气设备的保护中，因 为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。 此外，它也可以用在中性点直接接地电 网中，作为相间短路和单相接地短路的保护。 由于两相星形接线较为简单经济，因此 在中性点直接接地电网和非直接接地电网中， 都广泛地采用它作为相间短路的保护。
1.6 阶段式电流保护
图1-13 阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图
图1-14 具有电流速断、限时电流速断和过电流保护的单相原理接线图
1.7 电流保护的接线方式
1.7.1 电流保护接线方式的定义及 类型 1.7.2 三种接线方式在各种故障时 的性能分析比较 1.7.3 接线方式的应用 1.7.4 三段式电流保护的接线图
图1-8 单侧电源线路限时电流速断保护的配合整定图
1.4.3 动作时限的计算
1.4.4 保护装置灵敏性的校验
1.4.5 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
1.5 定时限过电流保护
1.5.1 定时限过电流保护的定义 1.5.2 工作原理和整定计算的基本 原则 1.5.3 按选择性的要求整定定时限 过电流保护的动作时限 1.5.4 过电流保护灵敏系数的校验
为保证在正常运行情况下过电流保护绝 不动作，显然保护装置的启动电流必须整定 得大于该线路上可能出现的最大负荷电流 IL.max。 然而，在实际上确定保护装置的启动电 流时，还必须考虑在外部故障切除后，保护 装置应能立即返回。
实际上当外部故障切除后，流经保护4的 电流是仍然在继续运行中的负荷电流。 另外由于短路时电压降低，变电所B母线 上所接负荷的电动机被制动，因此，在故障 切除后电压恢复时，电动机有一个自启动的 过程。
第三章-电网的零序电流保护技术
返回目录第三章电网的零序电流保护技术第一节零序电流与零序电压零序电流保护概述综合考虑供电可靠性、过电压、系统绝缘水平、继电保护要求，对弱电通信线路的干扰，以及系统的稳定要求等因素，我国采用的中性点接地方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地等三种方式。
在中性点直接接地的系统中，当发生一点接地故障时，即可构成单相接地短路，接地短路电流大于500 A，称之为大接地电流系统。
这个很大的故障电流，将危及电气设备的安全。
因此，要求装设灵敏度较高的保护装置，并动作于断路器跳闸。
在大接地电流系统中，当过电流保护采用三相星形接线方式时，也能保护接地短路。
但若采用零序保护会更好。
因为它只反应接地短路时，所特有的零序电压或零序电流。
由于系统正常运行和发生相间短路时，不会出现零序电流或零序电压，因此零序保护的动作电流可以整定得较小。
而当发生接地短路时，会有相当大的零序电流和零序电压，这样保护装置动作就比较灵敏。
同时按动作时间配合以获得选择性的零序保护，不必与Y，d 接线的降压变压器以后的线路保护配合，动作时间可以大大地缩短。
根据运行经验统计，在大接地电流系统中，单相接地故障占总事故的60％～70％，甚至更高，因此，接地保护在大接地电流系统中显得特别重要。
对3～6 kV 电网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地或经高阻值接地的方式。
在这种电网中，当一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以，这种系统又叫小接地电流系统。
当小接地电流系统发生单相接地故障时，并不破坏系统线电压的对称性，系统还可以继续运行。
但为了防止故障扩大，当发现接地故障时，必须及时采取措施加以消除。
一般允许带着一点接地故障运行1～2 h 。
通常在小接地电流系统中，只装设一套绝缘监视装置。
只有在多出线的复杂电网才装设零序电流保护。
零序电流和零序电压的分布我们由对大接地电流系统的单相接地短路的分析可得(假如是A 相接地故障)I ·k0 1 3 I ·kA U ·k0 1 3 ( U ·kB U ·kC)式中I ·k0——故障点零序电流；I ·kA——故障相短路电流；U ·k0——故障点零序电压；U ·kB U ·kC——非故障相故障点电压。
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
短路功率方向判别元件的接线方式 对功率方向元件接线方式的要求 (1)正方向任何类型的短路故障都能动作，当反方向故障时则不动作 正方向任何类型的短路故障都能动作， 正方向任何类型的短路故障都能动作 (2) 故障后加入继电器的电压和电流应尽可能大一些，使电压和电流的 故障后加入继电器的电压和电流应尽可能大一些， 相位差接近于最大灵敏度角， 相位差接近于最大灵敏度角，以便消除和减小方向元件的死区 采用90° 采用 °接线方式 注意： 按相连接 按相起动） 按相连接（ 注意： (1)按相连接（按相起动） (2) 功率方向元件电流线圈和电压线圈的极性 90°接线方式，线路上发生各种故障时可能动作的内角的范围 °接线方式， １.正方向发生三相短路 正方向发生三相短路 为使方向继电器在任何
& 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
& ｊ Uｅ Uｅα −90° p arg r p 90° & I
r
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+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
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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
电网的电流保护和方向电流保护
动作
不可能停留在某一中间
位置，这种特性称为“继
返回
电特性”。
I I re I op
＊继电器的动作电流：使继电器动作的最小电流；
＊继电器的返回电流：使继电器返回的最大电流；
＊ 返回系数：
2020/1/8
K re
I re I op
1 (0.85~0.9)
4
2.1 单侧电源网络的相间电流保护
2020/1/8
k1
2020/1/8
37
3.灵敏性的校验 （1）作为近后备时
采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的 电流来校验；
2020/1/8
38
3.灵敏性的校验 （1）作为远后备时
采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时 的电流来校验；
2020/1/8
39
在各个过电流保护之间，要求灵敏系数互相配合；
对同一故障点而言，要求越靠近故障点的保护灵敏 系数越高；
15
3、电流速断保护的构成
无时限电流速断保护的单相原理接线图
2020/1/8
16
4、评价
优点：动作速度快，接线简单； 缺点：不能保护线路全长，保护范围受运 行方式的影响，保护线路长度不同，保护 范围也不同。
2020/1/8
II se t.2
运行方式变化对电流速断保护范围的影响
17
4、评价
优点：动作速度快，接线简单； 缺点：不能保护线路全长，保护范围受运 行方式的影响，保护线路长度不同，保护 范围也不同。
2020/1/8
45
阶段式电流保护的配合及应用
㈡阶段式电流保护的配合关系
过电流保护
过电流保护靠时间元件逐级配合满足选择性要求 过电流保护的电流元件不具备选择性
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。
电网的过电流保护
单侧电源串联线路中各过电流保护动作时限的确定
3、灵敏度校验
近后备： 远后备： 应注意各级过电流保护灵敏度之间的配合
过电流保护动作接线图
阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图
五、电流保护的接线方式 电流保护的接线方式是指电流互感器的 二次绕组和 电流继电器的连接方式 （1）完全星型接线方式 三相三继电器接线方式 (2)不完全星型接线方式 两相两继电器接线方式
a、采用三相三继电器接线方式时，保护1和保护2 100%同时切除两条线路； b、采用两相两继电器接线，有2/3的机会只切除一 条线路。
(3)在Yd接线变压器后两相短路时 Yd.11接线的降压变压器（假设变比为1）后两相短路 时
Yd.11降压变压器后两相短路时电流分布情况
I
A
I
C
I
B
-2
I
A
三相三继电器接线方式
两相两继电器接线方式
两种接线方式的特点： 1.对各种相间短路，两种接线方式均能正确反应。 2.两点接地短路时，在小接地电流系统中，发生两点 接地时，希望只切除一个各种点。 (1)对串联线路上两点接地短路
串联线路上两点接地示意图
a、采用三相星形接线时： 由于保护2之间有配合关系，因此能保证100%地
只切除NP 线路。 b、采用两相星形接线时：
将有1/3的机会使靠近电源的MN线路误跳闸，
从而扩大了停电范围。
线路MN故障相别 线路NP故障相别 保护1动作情况 保护2动作情况 选择性
AA
BC
++
-+
有
有
BB AC -++
无无
CC AB ++ +-
3、灵敏度校验
近后备： 远后备： 应注意各级过电流保护灵敏度之间的配合
过电流保护动作接线图
阶段式电流保护的配合和实际动作时间的示意图
五、电流保护的接线方式 电流保护的接线方式是指电流互感器的 二次绕组和 电流继电器的连接方式 （1）完全星型接线方式 三相三继电器接线方式 (2)不完全星型接线方式 两相两继电器接线方式
a、采用三相三继电器接线方式时，保护1和保护2 100%同时切除两条线路； b、采用两相两继电器接线，有2/3的机会只切除一 条线路。
(3)在Yd接线变压器后两相短路时 Yd.11接线的降压变压器（假设变比为1）后两相短路 时
Yd.11降压变压器后两相短路时电流分布情况
I
A
I
C
I
B
-2
I
A
三相三继电器接线方式
两相两继电器接线方式
两种接线方式的特点： 1.对各种相间短路，两种接线方式均能正确反应。 2.两点接地短路时，在小接地电流系统中，发生两点 接地时，希望只切除一个各种点。 (1)对串联线路上两点接地短路
串联线路上两点接地示意图
a、采用三相星形接线时： 由于保护2之间有配合关系，因此能保证100%地
只切除NP 线路。 b、采用两相星形接线时：
将有1/3的机会使靠近电源的MN线路误跳闸，
从而扩大了停电范围。
线路MN故障相别 线路NP故障相别 保护1动作情况 保护2动作情况 选择性
AA
BC
++
-+
有
有
BB AC -++
无无
CC AB ++ +-
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
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Z S ， E ：与系统运行方式有关，其中运行方式对 Z S 影响更大；对 E 的影响通常可以忽略掉。 Z k ：故障点位置和过渡电阻有关 k ：故障类型有关
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
➢电网相间故障短路电流分析
电流保护需要解决的问题： 电流保护以故障时电流增大的特征作为故障判别的 依据，这是电流保护的基本原理。但从影响故障电 流的诸因素可以看到。即使同一地点的故障，也会 由于故障类型不同，有无过渡电阻，运行方式的变 化等因素造成短路电流的变化。 因此在以电流增大为基本判据的电流保护所要解决 的问题就是如何在电网运行中使得由电流保护构成 的继电保护系统满足保护的基本要求：可靠性、选 择性、灵敏性和速动性。
✓ 优先保证全线故障快速切除：首次故障切除不 考虑相邻线路出口短路的选择性，靠自动重合闸 纠正这种无选择的动作。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
➢继电器基本知识
（三）继电特性及返回系数
继电器的返回系数：返回电流与启动电流的比值
K re
I re I op
过量继电器返回系数<1，通常为0.85-0.95 欠量继电器返回系数>1，通常为1.02-1.05
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
输电网络特点：
I
Ir
≥2~3ms
Iop
提高动作的可靠 性，防止干扰信 号引起的误动作
➢继电器基本知识
（三）继电特性及返回系数
高
高 低
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
➢继电器基本知识
（继电器动作明确、
可靠。不出现触点跳
0
跃现象
ifh iqd
过量继电器继电特性
i
RCS-901硬件模块图
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
➢继电器基本知识
（二）过电流继电器的工作原理
量度继电器：是一种能调节其动作量值（定 值）的继电器，是继电保护系统的核心器件，也是 继电保护系统中实现测量比较的环节。
继电保护课程研究的主要是量度继电器的工 作原理。
分为过量继电器和欠量继电器： 过量继电器：过电流继电器、过电压继电器、高频 率继电器等； 欠量继电器：低电压继电器、距离继电器、低频率 继电器等。
• 保护配置：常用有绝对选择性的纵联保护作为主 保护，快速切除全线路上任意点的故障
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
配电网络特点：
• 作用：承担电能分配任务，输送功率相对较小
• 电压等级： 66kV，35kV，20kV，10kV，6kV
• 网络结构：正常运行采用单侧电源供电的辐射型 网络，限制短路电流，降低线损；通过手拉手开关 形成电源备用，保证供电可靠性
• 中性点接地方式：中性点非直接接地，提高供电 可靠性
• 保护配置：主保护一般由阶段式动作特性的电流 保护担任
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
➢电流保护应用场所
• 单侧电源网络，快速切除相间短路，电力元 件过载发信号或延时跳闸等 • 电压等级：110kV以下 • 网络结构：单电源辐射型网络 • 开关配置：只在靠近电源侧安装断路器
控制原理：当其输入量达到一定值时，继 电器能使其输出的被控制量发生预计的状态变化， 如触点打开、闭合或电平翻转等，从而对被控电 路实现“通”、“断”的控制。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
➢继电器基本知识
（一）继电器的分类和基本要求 • 实现方式划分：电磁型，集成电路型，数字型 • 按输入量划分：电流继电器，电压继电器，功率 方向，阻抗，频率等 • 按作用划分：启动继电器，量度继电器，时间继 电器，中间继电器，信号继电器和出口继电器 基本要求： • 工作可靠，动作过程具有“继电”特性； • 动作值误差小，功率损耗小，动作迅速，动稳定 和热稳定性好以及抗干扰能力强； • 安装、整定方便，运行维护少，价格便宜等。
第二章 电网电流保护
第二章 电网电流保护
➢计划学时
10学时
➢教学重点
三段式相间短路电流保护的基本原理 方向电流保护及方向元件 接地故障的电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
➢继电器基本知识
（一）继电器的作用和原理
作用：是一种能自动对被控电路实行接通 和断开控制的装置或元件。
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
➢电网正常运行及相间故障短路电流分析
A
B
C
D
2
1
G
d1
d2 d3
d4
I
3
I set .1
2
I set 2
I AB.l max 1
I BC.l max
ICD.l max
图2－3 电流曲线
特点：故障 电流大于负 荷电流，根 据故障电流 的大小无法 唯一的确定 l 故障点
2.1.3 电流速断保护
➢电流速断保护
（一）工作原理分析 何谓电流速断保护
反应电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电 流速断保护 电流速断保护原理分析 ✓ 强调动作的快速性，因此在保护的四项基本原 则中把速动性作为第一要素 ✓ 选择性分析：区内末端短路和下级线路出口短 路存在选择性问题
A
B
C
D
2
1
• 作用：承担电能输送任务，电压高，功率大
• 电压等级： 1000kV，750kV，500kV，330kV， 220kV，110kV
• 网络结构：多电源环网结构（通常在高电压等级 的主干网为环网结构，低一级电压电网解环运行）， 提高输电能力，供电可靠性高
• 中性点接地方式：中性点直接接地，限制过电压 水平
G
d1
d2 d3
d4
I
3
I set .1
2
I set 2
I AB.l max
1
I BC.l max
ICD.l max
l
图2－3 电流曲线
2.1.3 电流速断保护
（一）工作原理分析
解决思路
✓ 优先保证动作的选择性：保证区外故障时电流 保护不误动，决不扩大停电范围。具体措施是提 高动作电流，缩短保护范围，只快速切除区内部 分故障。
3、2
（2.2）
k
（2.2）
k
k
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
➢电网相间故障短路电流分析
Ik
k
E ZS ZK
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
2.1.2 单侧电源网络相间短路时电流特征
➢电网相间故障短路电流分析
短路故障的特点：电流增大 影响短路电流量值的因素：
Ik
k
E ZS ZK