第二章电网的电流保护

2 . 1 . 6 阶段式电流保护的配合及应用 电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护都是反应 于电流升高而动作的保护。它们之间的区别主要在于按照不 同的原则来选择启动电流。 速断是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定； 限时速断是按照躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动 作范围来整定； 过电流保护则是按照躲开本元件最大负荷电流来整定。 由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为 相邻元件的后备保护。为保证迅速而有选择性地切除故障， 常常将电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护组合 在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，可以只采用速 断保护加过电流保护，或限时速断保护加过电流保护，也可 以三者同时采用。
2 ．按选择性的要求整定过电流保护的动作时限
2，3，4，5都启动，如何保证选择性？ 只有依靠时限！
3 ．过电流保护灵敏系数的校验
评价
������ 第III段的动作电流比第Ⅰ、Ⅱ段的动作电流 小得多，其灵敏度比第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； ������ 电网末级线路保护亦可简化（Ⅰ＋III或III）， 越接近电源，动作时限越长，应装设三段式保护。 直接受电网的接线以及电力系统的运行方式变化 的影响往往不能满足灵敏系数或保护范围的要求
5.限时电流速断保护的单相原理接线
评价
★限时电流速断保护的保护范围大于本线路 全长； ★依靠动作电流值和动作时间共同保证其选 择性； ★与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护， 兼作第Ⅰ段的近后备保护。 优点：可保护本线路全长；可作为I段的近后 备保护； 能作为下级线路的 缺点：速动性差（有延时）； 远后备保护吗？
2 . 1 . 8 电流保护的接线方式
电流保护的接线方式是指:保护中 的电流继电器与电流互感器之间的连接 方式。 广泛使用的是三相星形接线和两相星形 接线两种接线方式。
三个电流互感器和三个电流继电器均接成星形.在中性线上流回的电 流为 Ia+Ib+Ic，正常时此电流约为零，在发生接地短路时则为三倍零序电 流 3 I0。；三个继电器的启动跳闸回路是并联连接的，相当于“或”回 路，其中任一输出均可动作于跳闸或启动时间继电器等。由于在每相上 均装有电流继电器，因此，它可以反应各种相间短路和中性点直接接地 系统中的单相接地短路。
影响短路电流的因素： 电力系统运行方式Zs的变化； 电力系统正常运行状态 的变化； 不同的短路类型 ; 随短路点距等值电源的距离变化，短路电流连续变化，越远电流越小， 并且在本线路末端和下级线路出口短路，电流没有差别。
2.1.3 电流速断保护
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。它是三段式电流 保护的第Ⅰ段。 为了保证其选择性，一般 只能保护线路的一部分。
装设在 A 、C 相上的两相电流互感器与两个电 流继电器分别按相连接在一起。它和三相星形接线 的主要区别在于 B 相上不装设电流互感器和相应的 继电器，因此不能反应 B 相中所流过的电流。在这 种接线中，中性线的流回电流是 Ia+Ib。
两种接线方式在各种故Βιβλιοθήκη Baidu时的性能分析
1. 各种相间短路 相同之处：两种接线方式均能正确反应。 不同之处：动作的继电器个数不同。 2. 中性点直接接地系统的单相接地短路 三相星形接线可反应各种单相接地故障。 两相星形接线不能反应B相接地故障。不适用 于中性点直接接地系统。
以 tl1的时间被切除 保护 2 的限时速断启动
以 tll2的时间切除
以 tl2的时间切除
灵敏度不满足要求 全线路范围内的故障都能够在 0 . 5s的时间内予以切除
4.灵敏性的校验
不利于保护启动的因素:
故障点一般都不是金属性短路，而是存在有过渡 电阻，它将使得短路电流减小，因而不利于保护 装置动作； 实际的短路电流由于计算误差或其他原因而小于 计算值； 保护装置所使用的电流互感器，在短路电流通过 的情况下，一般都具有负误差，因此使实际流入 保护装置的电流小于按额定变比折合的数值； 保护装置中的继电器，其实际启动数值可能具有 正误差； 考虑一定的裕度。
2 .限时电流速断保护的整定
1 2
能否选取两个电流相等?
1
2
3.动作时限的选择
1
2
应包括故障线路断路器 QF 的跳闸时间、灭弧时间（即从 接通跳闸线圈带电的瞬时算起，直到电弧熄灭的瞬时为 止），因为在这一段时间里，故障电流并未消失，保护 2 仍处于启动状态。 应包括故障线路保护 2 中时间继电器的实际动作时间比整 定时间大的正误差。（当保护 2为速断保护时，保护装置 中不用时间继电器，即可不考虑这一影响。 应包括保护 1 中时间继电器可能比预定时间提早动作的负 误差。 应包括如果保护 1 中的测量元件（电流继电器）在外部故 障切除后，由于惯性的影响而不能立即返回的延时。 考虑一定的裕度。△ t 的数值在 0.3 - 0.5S 之间，通常多 取为 0.5S 。
2、保护范围的校验
速断保护对被保护线路内部故障的反应能力（灵敏性），只能用保护范 围的大小来衡量，此保护范围通常用线路全长的百分数来表示
3、电流速断保护的构成
4、电流速断保护的主要优、缺点
电流速断保护的优点是简单可靠、动作迅速； 缺点是不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受运行 方式变化的影响。 特例: √在短线路且运行方式变化很大的系统中，最小运行方式下 的保护范围很小甚至等于零。 √当速断保护应用于线路-变压器组时，其动作电流可按躲过 变压器低压母线短路整定，因而，其保护范围可保护线路全 长。
2 . 2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
2 . 2 . 1 双侧电源网络相间短路时的功率方向
动作！靠整定值能否保证选择性？
母线电压与线路电流相乘所得到的感性功率方向
当功率方向由母线流向线路（正方向）时才动作，并与电流 保护共同工作，便可以快速、有选择性地切除故障， 称为方向性电流保护
K 为时间整定系数
曲线族见p26
启动电流
瞬时动作电流
2、整定配合
3. 确定曲线① 4.确定a2点
5.为保证动作的选择性，保 护 2 的动作时限比保护 1 高 出一个时间阶梯 △ t
1.确定a1点
2. 确定b点。注意a1与b 点的电流的含义。
按定时限与K3点配合做远后备
反时限过电流继电器电流速断段的整定原则仍是 躲开下级母线的最大短路电流
对反应电流升高而动作的电流速断保护而言，能使该保 护装置启动的最小电流值称为保护装置的整定电流，以 表示。用电力系统一次侧的参数表示。 它所代表的意义是：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够动作。 为保证动作的选择性，保护装置的启动电流必须大于下 一条线路出口处短路时可能的最大短路电流，从而造成在本 线路末端短路时保护不能启动，保护不能启动的范围随运行 方式、故障类型的变化而变化。在各种运行方式下发生各种 短路保护都能动作切除故障的短路点位置的最小范围称为最 小的保护范围。
电流几乎相同
电流几乎相同
解决这个矛盾可以有两种办法：
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，这又称为按躲开下一条线路出口处 短路的条件整定。 另一种办法就是在个别情况下，当快速切除故障 是首要条件时，就采用无选择性的速断保护，而以 自动重合闸来纠正这种无选择性动作。

当供电网络中任意点三相和两相短路时，其短路工频周期分 量近似计算式为：
最大运行方式和最小运行方式
对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处 的电流最大，称为系统最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小， Zs＝Zs.min 对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处 的电流最小，称为系统最小运行方式，对应的系统等值阻抗最大， Zs＝Zs.max
第二章电网的电流保护
2 . 1 . 2 单侧电源网络相间短路时电流量值特征 110kV 及以上电压等级的电网，主要承担输电任务，形成多电源 环网，采用中性点直接接地方式。其主保护一般由纵联保护担任，全 线路上任意点故障都能快速切除。 110kV 以下电压等级的电网，主要承担供、配电任务，发生单相 接地后为保证继续供电，中性点采用非直接接地方式；为了便于继电 保护的整定配合和运行管理，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担 任。
1、 Ⅰ段整定原则 动作电流大于下一条线路保护出口短路时可能出现的最大短 路电流，即大于在最大运行方式下三相短路时电流。
A B
速断保护的动作时间取决于继电器本身固有的动作时间，一般小于 10ms 考虑到躲过线路中避雷器的放电时间为 40 - 60ms ，一般加装一个动作时 间为 60 - 80ms 的保护出口中间继电器，一方面提供延时，另一方面扩大 触点的容量和数量。
3.中性点非直接接地系统中的异地两点接地短路
一般只要求切除一个较远 的短路点？允许另一短路 点继续运行一段时间。
B相故障
序分量边界条件
I C1 I C 2 I
I△C1 I△B2 I△ B I△A2 I△ A IYB1 I△B1 I△C2 I△A1 IYB2 IYC2 IYA1
1.起动电流的整定
（1）大于流过该线路的最大负荷电流IL.max （2）外部故障切除后电动机自起动时，应可靠返回,使保护装置的返回 电流（一次值）大于自启动时最大电流。
可靠系数，一般采用 1.15 -1.25
当 Kre 越小时则保护装置的启动电流越大，因而其灵敏性就越差，这是 不利的。这就是为什么要求过电流继电器应有较高的返回系数的原因。
1S过电流+速断保护+限 时速断
0.5S动作的过电流保护+速断保护
瞬时动作的过电流保护
2 . 1 . 7 反时限特性的电流保护
为克服过电流保护段动作时间长的缺点。采用反时限特性继 电器：流过继电器中电流的越大动作时间越短。
1、反时限动作特性：即近处（相对本保护段）故障时动作时限短，而 远处故障时动作时限自动加长，可以同时满足速动性和选择性的要求。
C0
0
IYC1 IYA2 IYA IYC
I△C1超前IYC130度,
IYB
I△
Y C2滞后I C230度
采用三相星形接线，灵敏系数增大 1 倍，这是十分有利的。
两相星形接线，灵敏系数比采用三相星形接线时降低一半。 为了克服这个缺点，可以在两相星形接线的中性线上再接入一 个继电器.
IA+IC
2 . 2 . 2 方向性电流保护的基本原理
两组方向保护之间 不要求有配合关系
思考：两组方向保护如何整定？时限如何选取？
2.2.3 功率方向判别元件（功率方向继电器）原理
正向短路时
反向短路时
2 ．功率方向元件（功率方向继电器）的动作特性
以正方向三相短路时A相的功率方向继电器为例：加人电压Ur和电流Ir。
2 . 1 . 4 限时电流速断保护
1.工作原理 用来切除本线路上速断保护范围以外的故障， 同时也能作为速断保护的后备。它是三段式电流保 护的第II 段。 要求：在任何情况下能保护本线路的全长，并且具 有足够的灵敏性。 满足上述要求的前提下，力求具有最小的动 作时限。
延伸到下级线路,
保证动作的选择性: 使保护的动作带有 一定的时限，此时 限的大小与其延伸 的范围有关。 为了使这一时限尽量缩 短，照例都是首先考虑 使它的保护范围不超过 下级线路速断保护的范 围.
2 .1.5 定时限过电流保护
过电流保护是指其起动电流按躲过最大负荷电 流来整定的保护。 它是三段式电流保护的第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。也作为过负荷时的保护.
定时限过电流保护:保护启动后出口动作时间是固定的整定 时间； 反时限过电流保护:出口动作时间与过电流的倍数相关，电 流越大，出口动作越快。