相敏短路保护原理
相间短路的方向电流保护
二、传统功率方向继电器
. . R1
UR W2 KIIK
U1
. . UV
KUUK W2
C1 7
.
W1
.
IK
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W3
.
KI
I
K
U2
.
W4 Rφ1
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300 450
. . W1
UK
KUUK W3
8
I1 R3
R4
.
C2 KP C3
C4
U1
U2
IⅠ- IⅡ≥I0 IⅡ LG-11功率方向继电器原理图
二、传统功率方向继电器
三、方向过电流保护的工作原理
在电流保护的根底上加一个方向元件构成的保护——方向过流保护。
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P1
P3
P5
P2
P4
P6
t
t III
1
t III
3
t III
5
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t
t III 2
l
t III 4
t III
6
三、方向过电流保护的工作原理
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P1
P3
P5
P2
P4
t
t III
一、电流保护用于双电源线路时的问题
1．Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降
k2 故障时流过保护P3的短路电流
P1
P2 P3
P4 P5
P6
A
1QF
2QF 3QF 4QF 5QF
6QF
B
k2
k1
M
N
P
Q
井下低压供电系统常见故障分析及其保护原理
井下低压供电系统常见故障分析及其保护原理摘要：本文对煤矿井下低压电网中常见的的短路、漏电、过载、过电压、欠电压、断相等故障进行了深入的分析，讨论了相应的故障处理原理，针对各种保护确定一套可行的方案。
关键词：故障短路漏电保护一、井下低压供电系统特点我国矿井通常采用变电站加放射式供电的形式，以动力变压器为中心，引出主电缆，各个用电设备分别挂接在母线上，各个供电回路彼此独立，互不干扰。
供电系统结构主要分为五个部分：高压配电装置、降压变压器、总馈电开关、分支馈电开关和磁力启动器。
磁力启动器的末端接负载。
如图1所示。
图1 井下低压供电系统结构井下低压供电系统的特点：（1）我国矿井低压电网采用的电压等级目前，我国矿井供电结构主要采用6kV或10kV，通过双回路下井，在井下变电站通过井下降压变压器，将高压降为3.3kV、1140V、660V和380V等不同电压等级，目前我国井下普遍采用的是660V和1140V的低压电网，再通过不同型号的矿用电缆送到移动变电站、负荷控制中心，馈电开关或者磁力启动器等电气设备，形成了煤矿井下的配电网络，向采煤机、皮带运输机、破碎机、井下通风机等电器设备供电。
（2）井下电网的中性点接地方式井下低压电网的中性点接地方式可以分为大电流接地系统和小电流接地系统（NUGS）。
大电流接地系统包括中性点直接接地系统和中性点经低阻接地系统。
小电流接地系统包括中性点不接地系统（NUS）、中性点经消弧线圈接地系统（NES）和中性点经高阻接地系统（NRS）。
各种中性点接地方式的特点如下表2-1所示。
由于受历史条件和环境的影响，目前不同的国家采用的中性点处理方式也不同，像英国、加拿大国家大都采用的是中性点经小电阻接地和直接接地方式，日本、俄罗斯、德国等国家大多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。
在我国井下电网中，普遍采用中性点不接地的方式，当井下电网发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间绝缘，故障时的接地电流比较小，而三相电网线电压之间保持平衡，从而使生产设备在短时间内可以继续工作。
相敏电路工作原理
相敏电路工作原理
相敏电路是一种测量电路，常用于测量电感、电容和电阻等元件的参数。
它的工作原理基于元件的阻抗与输入电流或电压之间的相位差，通过测量相位差的变化来推导出元件的参数。
相敏电路一般由相位敏感放大器、锁相环等电路组成。
当输入电流或电压的相位与所需测量的元件的相位有差异时，相位敏感放大器将会输出一个信号，该信号与相位差成正比。
然后，通过锁相环将该信号与参考信号进行比较和运算，最终得到元件的相位差数据。
具体来说，相敏电路中的相位敏感放大器将输入信号进行放大，然后与参考信号相比较。
如果输入信号的相位与参考信号的相位不同，那么放大器就会输出一个包含相位差信息的电压信号。
接下来，这个电压信号经过频率混频和低通滤波处理，得到一个直流电压，该直流电压的大小与相位差成正比。
最后，这个直流电压被送入锁相环电路中，用于控制参考信号的相位和频率，使其与输入信号的相位相同。
通过不断调节锁相环的参数，最终可以得到输入信号与元件的相位差。
总的来说，相敏电路利用相位敏感放大器和锁相环的协同工作，通过测量输入信号与元件的相位差，来获得元件的参数信息。
由于相位差与元件的电感、电容、电阻等参数有直接的关系，因此相敏电路能够高精度地测量这些参数。
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
相敏短路保护
使用长距离保护和项敏短路保护有什么好处
相敏短路保护可以延长短路保护距离。
相敏短路保护既检测电流又检测电压和电流的相位，由于电机启动时，电压和电流的相位度数大，而短路时电压和电流的度数小，相敏电路只接受相位度数小，而电流值大的信号，不接受电压电流相位度数大，启动电流大的信号，所以相敏短路整定值，可以整定的比较低，也就是电缆再长一点，末端发生短路也可以保证短路保护动作。
所以相敏短路保护距离比普通短路保护距离要长。
长距离短路保护的原理是电压检测，将长距离短路保护终端装置放在供电线路的末端。
当发生相间短路保护时，短路点以远的两相电压明显下降，甚至到零伏。
终端装置内的传感器检测到这种情况，由集成电路判断为短路故障出现，通过电路处理以后，使终端内部发出一种故障信号，从电网与大地之间传送到供电的分路开关或总开关，驱使他们其中的一个跳闸，从而切断短路故障电源。
当在终端装置以远的几十米和200米内发生短路故障，同样也可以起到保护作用。
终端装置可以在一个电网中接几个互不影响。
2电动机的相间短路保护
电动机的相间短路保护一、瞬时电流速断保护目前中、小容量的电动机广泛采用电流速断保护作为防御相间短路故障的主保护。
(一)保护的启动元件构成电动机电流速断保护的电流继电器可以是电磁型的，也可以是感应型的。
对于不易遭受过负荷的电动机(如给水泵、凝水泵、循环水泵的电动机)，可采用DL一10系列的电磁型电流继电器构成保护。
对于容易过负荷的高压电动机及容量在100kW以上的低压电动机(如排粉机、磨煤机、碎煤机以及灰浆泵等的拖动电动机)，则宜采用具有反时限特性的GL—10系列感应型电流继电器来构成保护，因为此时可利用继电器中的瞬动元件构成电动机的相间短路保护，作用于断路器跳闸；利用继电器中的反时限元件，构成电动机的过负荷保护，并根据拖动机械的特点，作用于发信号或减负荷及跳闸。
(二)保护装置的接线方式电动机相间电流保护的接线方式有两种，当灵敏度不能满足要求时可采用两相两继电器式不完全星形接线，如图11—1(a)所示，否则优先采用两相电流差单继电器式接线，如图11—1(b)所示。
为了使电流保护不仅能反应电动机内部的相间短路，同时也能反应电动机与断路器之间连线上的相间短路，保护用电流互感器的安装位置，应尽可能地靠近断路器侧。
此外，电动机保护的操作电源还可以采用交流操作电源，由感应型电流继电器构成且采用不同操作电源的保护接线图可参照前面第三章的图3—26。
由图3—26(b)可知，当保护采用交流操作电源和两相电流差单继电器式接线时，只要一个感应型电流继电器就可以构成一台电动机设备的相间保护和过负荷保护，并且由于这种接线不需要直流操作电源及相应的连接电缆，在电动机断路器的操作机构上又易于实现，因而有较广泛的应用。
(三)电流速断保护和过负荷保护的整定计算作为电网的末级，电动机电流速断保护不存在相邻元件故障时保护可能误动的问题，故保护的动作电流只需按躲过电动机的启动电流整定，即。
：iKrelKe，Ms(11IK11—1)．Bct=—_，Ms一)式中K。
相敏短路保护原理
确定方法以及影响动作可靠性的各种因素，介绍了以单片机为中央控制单元所构成保护系统的硬件结构和软件框图，对保护系统进行了测试试验并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关。
实践证明,该保护系统性能稳定，动作可靠，具有广阔的应用前景。
关键词矿井低压电网相敏短路保护短路电流功率因数短路保护是煤矿井下供电系统中的三大保护之一［1］，它是一种保证供电可靠性和安全性所必需的保护措施。
然而在我国煤矿井下供电系统中至今仍在沿用传统的鉴幅式继电保护或电子保护［2］。
这种保护整定误差大，动作时间长，可靠性低，尤其在用于馈电线路中的短路保护时，若要保护全线路，则应按保护范围末端最小短路电流整定, 要求整定值小，因而使大型电动机起动时易造成保护误动作; 若要躲过起动电流，则要求整定值大，此时将不能保护线路全长而且灵敏度较低［3］。
另外在馈电开关附近短路时，其他开关往往会由于母线电压降低而造成误动作，无横向选择性［4］，远不能适应现代化煤矿供电系统监测监控的需要。
针对上述缺陷，本文研究了以单片机为中央控制单元的基于功率因数检测的相敏短路保护，建立了相敏短路保护的数学模型，分析了其作用原理，设计了硬件和软件电路，并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关［5］，验证了其有效性和实用性。
2 相敏保护的数学模型在煤矿井下供电系统中，现有隔爆型馈电开关中的短路保护大多是根据电流幅值整定动作值，其动作特性和大电机起动特性曲线如图1所示。
图1 鉴幅式过流保护特性和大电机起动特性Fig.1 Characteristics of short-circuit bymeasuring current magnitude and startingcharacteristics oflarge motor图中曲线3和2分别为供电系统不同整定值下的保护特性，a、a′、b、b′和c、c′分别为对应曲线的反时限、定时限和速断保护区，曲线1为大型电动机起动时的起动电流特性。
短路保护器原理
短路保护器原理短路保护器是一种用于保护电路免受过电流的损害的装置。
它在电路中起到了非常重要的作用，能够及时地检测到电路中的短路情况，并采取相应的措施，以防止电路损坏或发生火灾等危险情况。
本文将从短路保护器的原理、工作方式以及应用等方面进行详细介绍。
短路保护器的原理是基于电路中的短路现象。
当电路中的电流超过额定电流时，短路保护器会迅速断开电路，以保护电路的安全。
其原理可以用一个简单的比喻来说明：假设电路就像一条水管，而电流就像水流，当水流超过水管所能承受的极限时，水管就会破裂，而短路保护器就相当于能够自动关闭水源的阀门，以保护水管不被破坏。
短路保护器的工作方式可以分为两个步骤：检测和断开。
首先，短路保护器会通过感应电流的大小来检测电路中是否存在短路。
当电路中的电流超过额定电流时，短路保护器会感应到这个异常，并立即采取行动。
其次，短路保护器会迅速断开电路，以阻止过电流继续流动。
这样一来，电路就得到了及时的保护，不会发生损坏或危险情况。
短路保护器的应用非常广泛，几乎可以在所有电路中找到其身影。
例如，在家庭用电中，短路保护器被广泛应用于插座和电路开关上，以保护家庭电路的安全。
此外，在工业生产中，短路保护器也被用于各种设备和机器，以保护生产线的正常运行。
而在交通运输领域，短路保护器则被应用于汽车、火车等交通工具中，以防止电路短路引发的安全事故。
短路保护器的工作原理是基于电磁感应的原理。
当电路中的电流超过额定电流时，短路保护器内部的电磁线圈会产生磁场。
这个磁场会对保护器内部的铁芯产生一定的吸引力，使得铁芯向下移动，进而触发断开电路的机构。
而当电流恢复正常时，短路保护器又会自动恢复到初始状态，以保证电路的正常运行。
总结起来，短路保护器是一种非常重要的电路保护装置，能够及时检测电路中的短路情况，并迅速断开电路，以防止电路损坏或发生危险。
其原理是基于电磁感应的，通过感应电流大小来检测短路，并采取相应的措施。
短路保护器广泛应用于家庭、工业和交通等领域，保护电路的安全运行。
短路保护原理
短路保护原理
短路保护是一种保护电路的功能，其原理是在电路中增加一个保护装置，当电路出现短路时，保护装置会迅速切断电流，以防止设备损坏或火灾等危险。
短路是指电路中的两个导体之间发生了异常低阻的连接，导致电流异常增大。
短路可能是由于电线的绝缘损坏、设备故障等原因引起的。
如果电路中没有短路保护，高电流会导致电线过热、设备故障，甚至引发火灾等严重后果。
短路保护装置通常由熔断器或断路器等组成。
当短路发生时，保护装置会检测到异常高电流，并迅速切断电路。
熔断器通过熔化电流过大时融化的电阻丝来切断电路，而断路器则通过电磁力或热力来打开开关，切断电路。
这样，短路电流就被截断，从而保护了设备和电线的安全。
短路保护装置的响应时间非常快，通常只有几个毫秒。
这是因为短路电流的高峰时刻非常短暂，所以保护装置需要能够迅速地做出反应。
保护装置的响应时间越快，设备和电线就越能得到有效的保护。
总之，短路保护是一种重要的电路保护功能，能够快速切断电路中的短路电流，保护设备和电线的安全。
通过短路保护装置，可以防止电路因短路引起的过热、设备损坏和火灾等危险情况的发生。
线路相间短路电流保护分析
第四节 电流保护的接线方式
二、各种接线方式的性能分析
(一)对相间短路故障的反应能力 完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保 护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电 器数目不同而已。两相不完全星形接线方式在AB和 BC相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全 星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个 继电器动作，动作可靠性较高。
II段
直流回路
三 段 式 电 流 保 护 接 线 展 开 图
跳闸回路
M
I
1
I oper
K rel K ss I l max K res
K SS 自起动系数
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第三节 定限时过电流保护
二、定时限过电流保护动作时限的整定原则 1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择
tn t( n1) max t
M
I I
I I
K1
N
1QF
2QF
3QF
I
4QF
c1
a
I a I b
c
d侧各相电流之间的关系
I a1 I a 2 I K I a I b 3 I a1 Ic 0
( 2)
I b2
I a2 I a
I b I b1 I c2 I a1
I A
I I I C B
I I
I a
Ic
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两相电流差接线方式
I I A B
I C
I 通过继电器的 电流为两相电 流之差.不同 I g I a 故障类型和 短路相别下, I c 通过继电器 的电流和电 流互感器二 定义接线系数，为流入继电器 次电流之比 是不同的 . 的电流与电流互感器二次电流之比， 以 K con 表示。
短路保护原理
短路保护原理短路保护是一种常见的电路保护机制，用于防止电路中出现短路故障，保护电路元件的安全运行。
在电路中，当电流超过设定的安全阈值时，短路保护会迅速切断电路，以避免过大的电流对电路元件造成破坏。
短路保护的原理是基于电流检测和断路器的工作原理。
当电路中出现短路时，电流会急剧增大，超过了设定的安全阈值。
短路保护系统会通过电流传感器检测电路中的电流变化，并将其与设定的阈值进行比较。
如果检测到电流超过阈值，短路保护系统就会迅速切断电路，阻止电流继续流动。
短路保护通常采用断路器作为切断电路的元件。
断路器是一种具有自动切断电路功能的开关装置。
当电路中出现短路时，断路器会自动切断电路，以保护电路元件的安全。
断路器内部有一个电磁触发器，当电流超过设定的阈值时，触发器会产生磁场，使断路器打开，切断电路。
断路器还具有手动复位的功能，一旦故障排除，可以手动将断路器重新合上，恢复电路的正常运行。
短路保护在电路设计中起到了至关重要的作用。
它可以防止电路中出现短路故障导致的电流过大，从而保护了电路元件的安全。
短路保护还可以提高电路的可靠性和稳定性，避免了因短路故障引起的电路中断。
在一些对电路安全性要求较高的应用中，如电力系统、工业控制系统等，短路保护更是必不可少的。
除了断路器，还有其他一些常见的短路保护装置，如保险丝、保护继电器等。
保险丝是一种电流保护装置，当电路中的电流超过保险丝的额定电流时，保险丝就会熔断，切断电路。
保护继电器是一种基于电流检测的保护装置，当电路中的电流超过设定的阈值时，保护继电器会触发，切断电路。
短路保护原理是通过检测电路中的电流变化，并与设定的阈值进行比较，一旦检测到电流超过阈值，就会迅速切断电路，以保护电路元件的安全。
短路保护在电路设计中起到了至关重要的作用，提高了电路的可靠性和稳定性。
通过合理选择和应用短路保护装置，可以有效防止短路故障对电路的损坏，确保电路的正常运行。
电路中的短路与过载保护机制
电路中的短路与过载保护机制在电路中，短路和过载是常见的问题，它们会导致电路的损坏甚至起火等严重后果。
因此，为了保障电路的安全运行，短路与过载保护机制被广泛采用。
本文将介绍电路中的短路与过载保护机制及其原理。
一、短路保护机制1. 短路的概念短路是指电路中两个电源点之间存在直接的低阻抗路径，导致电流绕过正常的电路路径。
这种情况下，电路中的电流会骤增，可能会引发电路元件过热，甚至引起火灾。
2. 短路保护的原理短路保护的目标是在出现短路时，及时地切断电路，阻止电流继续流动。
常见的短路保护机制包括保险丝和断路器。
保险丝是一种能在电路中断开电流的保护装置。
当电流超过保险丝的额定电流时，保险丝内部的导线会熔断，切断电路。
保险丝能够根据不同电路的要求来选择合适的额定电流值，起到保护电路的作用。
断路器是一种能够自动切断电路的电器开关。
它通过监测电流的变化来感知短路情况，并迅速切断电路，以防止电流继续流动。
与保险丝相比，断路器具有可重复使用的特点，能够在修复短路后重新关闭电路。
二、过载保护机制1. 过载的概念过载是指电路中的电流超过了电路设计所能承受的额定电流。
在过载状态下，电路中的电流会骤增，导致电路元件过热，可能造成设备损坏。
2. 过载保护的原理过载保护的目标是在电路电流超过额定值时，快速切断电路，避免损坏。
常见的过载保护机制包括热维保护和电子式保护。
热维保护是一种基于热传导原理的保护机制。
它利用热敏元件，如热维元件或热维开关，在电流超过额定值时产生热量，使保护装置动作，切断电路。
热维保护常用于小功率电路和家用电器等领域。
电子式保护是一种基于电子元件的保护机制。
它通过电子电路的监测和控制，感知电流的变化并实现对电路的切断。
电子式保护具有灵敏、可靠的特点，常用于大功率电路和电力系统等领域。
三、短路与过载保护的应用短路和过载保护机制被广泛应用于各种电路中，保障电路的安全运行。
比如，在家庭中，我们常常会看到用于保护电子设备的插座带有保险丝，当电流超过额定值时，保险丝会切断电路。
短路保护电路图及原理
短路保护电路图及原理
短路保护电路图及原理
短路保护电路是利用一个晶体管来采样输出电压，根据输出电压在短路前后的状态变化判断是否发生短路，从而实现短路保护电路如图5所示为了方便示意短路与否，可以加入一个发光二极管做指示灯，如图6所示，短路发生后，放光二极管D3亮，消除短路后，重新启动电源，电路可以恢复正常工作.
工作原理如下：短路发生后，输出电压经过RA和RB采样得到电压值无法维持三极管Q1导通，于是Q1关断，电容C1被充电，连接AP3003EN管脚的VEN随着时间的推移电压不断升高，表达式如（E-3）所示，VEN一旦高于EN管脚的阈值电压，整个系统停止工作，实现了短路保护的功能。
短路保护设计需要注意两个方面，第一要避免短路保护电路影响系统启动，R1，C1的选择要保证短路保护开始动作的时间远大于系统启动时间；第二是要选择合适的R3，以保证R3的加入不会影响RA和RB所设定的输出电压值.。
相敏保护——精选推荐
相敏保护1 引言在煤矿供电中，由于井下电气设备所处的环境恶劣，设备易受潮、绝缘自然老化、机械损伤及过电压击穿、人为的误操作等原因，都极易引起供电线路及设备缺相或短路，如不及时切除故障线路或设备，往往造成严重事故，因此，在出现短路及断相事故时，应立即切除故障线路及设备，以防事故蔓延。
目前，这种故障状态的保护是靠过流保护来实现的，其过流保护动作值是按躲过最大容量电动机的起动电流及其它同时运行设备额定电流之和为依据整定的。
此种整定方式在供电线路短路电流较大时，较容易满足过电流保护灵敏度及电动机起动电流的要求。
但目前使用的电动机，其起动电流很大（可达额定电流的6～10倍），与线路发生短路故障时的电流相接近，因而使短路时电流值的整定发生困难，有的保护装置将短路电流的整定值设定为电动机额定电流10倍以躲开起动电流，这样当起动电流较大时，不能分辨出是发生了三相短路还是电动机正常起动，容易发生误动作。
也有些保护装置利用延时几秒钟的方法，以躲开正常起动过程，这样也是不妥的，因为当起动过程中正好发生短路故障时，无法对故障线路进行保护。
为此利用相敏保护装置，克服了上述保护装置的缺点，达到了很好的保护目的。
2 设备正常运行及故障状态分析2.1 设备正常运行或起动矿井下大量使用鼠笼异步电动机，其功率因数较低，一般为0.8左右，在轻负载时，其功率因数低于此值。
在电动机起动时，尽管其起动电流较大，但其功率因数较低，一般为0.35左右。
故在电动机起动时，电流和电压的相位差增大，电流相位总是滞后电压。
其电流电压相量图如图1所示。
2.2 供电线路或设备两相短路三相系统中短路的种类有三相短路、两相接地短路、两相短路及单相短路。
当发生两相短路时，假定BC相短路，其电流和电压相量图如图2所示。
此种状态下，供电系统的对称性遭到严重破坏，电源到短路点的网络总阻抗减小，短路回路中的短路电流比正常工作电流显著增大，其B相电流为i BC，由于电缆的电抗值较小，i BC几乎和u BC同相，在故障点B相电压和C相电压仅为原来的1/2，在线路的始端其电压略高，但其电流和电压的相位显著改变，而A相电流和电压相位差改变较小。
短路保护电路原理
短路保护电路原理
短路保护电路是一种电子电路设计中常用的保护措施，旨在防止电路因短路故障而引起过流现象。
其原理是在电路中引入一个保护元件，通常是一个保险丝或保护管，当电路发生短路时，保护元件会迅速断开电路来切断电流，从而保护电路中的其他部分免受过大电流的损害。
当电路正常工作时，电流会依照设计要求通过电路的各个部分。
然而，当发生短路故障时，电路中的正常电阻会被绕过，导致电流急剧增大。
这可能导致电路中的元件受损，甚至引发火灾等安全隐患。
为了避免这种情况，短路保护电路会在电路中安装保护元件。
保险丝是一种常用的短路保护元件。
它是一个金属丝制成的细线，在电流超过安全值时，金属丝会被加热并熔断，中断电路。
这样可以大大减小过大电流对电路中其他元件的影响。
保护管是另一种常用的短路保护元件。
它通常由气体放电管或金属氧化物压敏电阻器构成。
当电流超过安全值时，保护管会迅速响应，将电流导向地或其他低阻值的路径，以降低电流大小。
除了保护元件，短路保护电路还包括电路控制器。
电路控制器检测电路中的电流大小，并与保护元件配合工作，一旦发现电流超过安全值，控制器会立即切断电路。
这种自动切断电路的机制可以快速响应并有效保护电路的其他部分。
总之，短路保护电路通过安装保护元件和电路控制器，能够在电路发生短路故障时迅速切断电流，保护电路的安全运行。
这是一项非常重要的电子电路设计原理，并且在实际应用中得到广泛应用。
短路保护器原理
短路保护器原理
短路保护器是一种用于保护电路免受短路故障影响的设备。
它的原理是基于过电流保护原理。
当电路中发生短路故障时，电流会急剧增大，超过电路所能承受的电流值，导致电路过载和设备损坏的风险。
短路保护器通过检测电流的变化来触发保护动作。
它通常包含一个电流感应器或电流互感器，用于测量电路中的电流大小。
当电路中的电流超过预设的阈值时，短路保护器会立即切断电路，防止电流继续增大。
同时，短路保护器还配备了快速断开电路的装置，例如电磁铁或断路器。
一旦保护器检测到过大的电流，快速断开装置会迅速切断电路，阻止电流流向短路点，以保护电路和设备的安全。
短路保护器的工作原理可以简单总结为以下几个步骤：
1. 电流感应器或电流互感器感知电路中的电流变化。
2. 当电流超过预设阈值时，保护器触发保护动作。
3. 快速断开装置迅速切断电路，阻止电流流向短路点。
4. 保护装置切断电路后，短路故障得到修复后，可以手动复位或自动复位，重新通电。
通过以上的工作原理，短路保护器可以有效地防止电路中短路故障引起的问题，提供了对电路和设备的有效保护。
它在各种电路中广泛应用，包括低压电路、高压电路以及工业和家庭用电等领域。
短路保护两种方式如何选取,你知道吗？
短路保护两种方式如何选取，你知道吗？
​现今随着电子技术的飞速发展以及软件技术的强大，针对电气线路和电器设备的保护功能也是得到了极大的完善和革新。
譬如电气线路当中三大保护功能之一的短路保护，早已告别了保险丝熔断器的时代，取而代之的是监测灵敏度高、动作迅速可靠的各种智能保护器。
在这些智能保护器当中，大多数产品针对短路提供两种方式的保护选项供用户选择。
那么我们该如何选择这两种保护方式哪？今天本人就为大家略做一下讲解，以便大家根据实际情况正确选型：
1、鉴幅方式短路保护
这种短路保护方式，通过字面就可以直观的理解——当被保护的对象中实际电流值超过所设置的目标值后，保护器就认为线路发生了短路故障，随即动作切断电源。
该种短路保护方式由于只针对线路电流量检测，因此它适合供电线路距离不长，负载类型较为单一且波动不大的环境下，例如民用变配线路等。
2、相敏方式短路保护
如果我们面对的电气线路供电距离较长，而且当中用电负荷类型繁多并含有频繁启停的负载，那么再采用鉴幅方式的短路保护恐怕就容易发生保护器误动作的情况，影响正常供电质量。
这种情况下我们就要选择专门针对上述情况设计的相敏方式短路保护。
该保护方式相较于上面的保护方式，它不光单纯采样线路当中的电流值更同步检测电路电压值，然后将两种电量值通过一定的公式进行计算分析，能正确分辨出线路当中的短路电流和启动电流亦或其它叠加电流，有效避免不必要的误动作发生！由于具备上述特性，该短路保护方式目前是电气动力线路的首先。
综上所述，我们只有切实尊重被保护线路的负载类型、供电距离等参数，才能正确选择合适的短路保护方式。
短路保护的原理和方法
短路保护的原理和方法我跟你说啊，短路保护这事儿，我一开始真就是瞎摸索。
我就知道短路肯定不好，容易把电路啥的搞坏。
我先从它的原理开始搞懂吧。
我觉得短路就像是一条河本来有正常的河道流着水（就好比电流在正常的线路里流动），结果突然有个地方堤坝塌了，水就全从这个缺口跑了（这就类似短路时电流从短接的地方走了，不按原来的线路走），那原来正常河道需要水来驱动的水车之类的（相当于电路里的用电器）就得不到水（电流）了。
这还不是最糟糕的，大量的水（电流）从缺口冲出来，可能还会冲毁周围的东西（短路可能烧坏电路元件）。
然后我就开始试各种短路保护的方法。
我最先想到的就是熔断器，这就像是在河道上放了个简易的小堤坝，一旦水流突然变大（电流突然增大，类似短路时），这个小堤坝就会被冲垮（熔断器的熔丝熔断），从而阻止水（电流）再继续无节制地流动。
不过这也有不好的地方，就是熔断器一旦熔断了就得换新的，而且要是熔丝选的不合适，可能起不到保护作用，我就遇到过这种情况。
我随便选了个熔丝，结果电流大一点就断了，真正短路的时候又没及时断，可把我愁坏了。
还有空气开关这玩意儿，它就像个智能的大坝管理员。
正常电流的时候，就像正常水流，它啥也不管。
一旦电流突然异常增大（短路了），它就像管理员检测到危险一样，马上切断电路，不让电流再跑了。
它比熔断器好在不用换什么东西，只要重新合闸就好了。
我还试过那种带有电子保护电路的设备，不过这个相对就复杂点。
我感觉就像是有个专门的检测小队在河道各个位置时刻检测着水流情况（检测电路中的电流）。
一旦发现异常，就赶紧通知总部把水闸（电路开关）关上。
这个保护很灵敏，但是就是成本比较高。
总的来说，对于短路保护啊，你首先得搞清楚你所在的电路环境，像如果是比较简单的小电路，熔断器或许就够了。
如果是大功率的复杂电路，尤其是像家里那种经常用电的地方，空气开关就很必要。
在选择这些保护装置的时候，一定要根据最大电流啥的来选择合适的规格，这可是我走过弯路得出的经验啊。
短路保护原理
短路保护原理短路保护是电气系统中非常重要的一部分，它能够有效地保护电路免受短路故障的影响。
短路是指电路中两个或多个节点之间直接连接而绕过了正常的负载的情况，通常会导致电流急剧增加，容易引发火灾或者损坏设备。
因此，短路保护的设计和实现对于电气系统的安全运行至关重要。
短路保护的原理主要基于电流的监测和控制。
当电路中发生短路时，电流会突然增大，超过了正常工作范围。
为了及时发现并切断这样的异常电流，短路保护系统通常会采用一些特定的装置，比如熔断器、断路器或者保护继电器等。
熔断器是一种常用的短路保护装置，它的工作原理是利用熔丝在电流超载时熔断，切断电路，从而保护电路和设备。
熔断器通常根据额定电流和熔断特性来选择，以确保在短路故障时能够及时切断电路，避免损坏设备或者引发火灾。
断路器也是常见的短路保护装置，它的工作原理是利用电磁或热释放机构，当电路中发生短路或过载时，断路器能够迅速切断电路，起到保护作用。
断路器通常能够手动或自动复位，提高了电路的可靠性和安全性。
保护继电器是一种电气控制装置，它能够根据电流或电压的变化来感知电路中的异常情况，并通过控制电器或断路器来切断电路，保护设备和人员的安全。
保护继电器通常具有高灵敏度和快速响应的特点，能够在短时间内完成短路保护动作，有效地防止事故的发生。
总的来说，短路保护的原理是基于对电流的监测和控制，通过熔断器、断路器或者保护继电器等装置来及时切断电路，避免短路故障对电气系统造成损坏或危险。
在实际应用中，短路保护系统的设计和选择需要考虑电路的特性、负载的情况、设备的要求等多方面因素，以确保系统能够可靠地工作，并且能够及时有效地保护电路和设备。
第二节 相间短路和单相接地保护
第二节相间短路和单相接地保护
一、电动机电流速断保护工作原理
保护装置应装设在靠近开关的地方，以使其保护范围能包括开关与电动机的电缆引线在内，实现保护装置可以利用直接或间接作用的一次或二次式断电器，并应该尽量采用交流操作等。
二、电动机相间短路工作原理
电流速断保护：一切电动机上都必须装设相间短路的保护作为电动机的主保护。
电压在500V 及以下的电动机，还用熔断器作为保护装置；
如果熔断器能够断开短路电流的话，也可用在高压电动机上；
当不能利用熔断器时，可采用瞬时动作的电流速断保护；
如果被保护的电动机在机械方面不具有过负荷的可能性，则速断保护可以利用瞬时动作的电流继电器来构成；
如果电动机可能过负荷，一般则应装设反时限电流继电器。
三、电动机单相接地保护
电动机电流速断保护的起动电流按如下原则确定：
躲开供电网络为全电压和转子回路中起动电阻时，电动机的起动电流；
躲开在供电网络中发生故障的瞬间，由电动机供给电网的冲击电流。
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基于功率因数检测的矿井低压电网相敏保护的研究宋建成恒王雁欣安平交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，710049 潞安矿务局王庄煤矿，046031STUDY ON PHASE\|SENSITIVE SHORT\|CIRCUIT PROTECTION IN UNDERGROUND LV DISTRIBUTION NETWORKSBASED ON DETECTING POWER FACTORSong Jiancheng Xie HengkunXi'an Jiaotong UniversityXi'an, 710049 ChinaWang Yanxin Li AnpingWangzhuang Colliery, Lu'an Coal Mining BureauXiangyuan, 046031 ChinaABSTRACT Beginning with the importance of installing short circuit protective system in underground LV cable distribution networks, the principle of phase\|sensitive short\|circuit protection on the basis ofmeasuring power factor is presented in this paper, the definition methods for its action curve and all factors to interfere with action reliability is analyzed and discussed. Besides, the hardware structure and software flowchart of the protective system controlled by single\|chip microcomputer is also described in this paper. The protective system has been tested and applied to underground explosive\|proof feeder switchgear. It has been proved that this protective system is stable and reliable and is of great applied value in mining industry.KEY WORDS Underground LV cable distribution networksPhase\|sensitive short\|circuit protection Short\|circuit current Power factor摘要文章从煤矿井下低压电网中装设短路保护的重要性入手，描述了基于功率因数检测的相敏短路保护的工作原理。
分析并讨论了其动作特性曲线的确定方法以及影响动作可靠性的各种因素，介绍了以单片机为中央控制单元所构成保护系统的硬件结构和软件框图，对保护系统进行了测试试验并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关。
实践证明,该保护系统性能稳定，动作可靠，具有广阔的应用前景。
关键词矿井低压电网相敏短路保护短路电流功率因数短路保护是煤矿井下供电系统中的三大保护之一［1］，它是一种保证供电可靠性和安全性所必需的保护措施。
然而在我国煤矿井下供电系统中至今仍在沿用传统的鉴幅式继电保护或电子保护［2］。
这种保护整定误差大，动作时间长，可靠性低，尤其在用于馈电线路中的短路保护时，若要保护全线路，则应按保护围末端最小短路电流整定, 要求整定值小，因而使大型电动机起动时易造成保护误动作; 若要躲过起动电流，则要求整定值大，此时将不能保护线路全长而且灵敏度较低［3］。
另外在馈电开关附近短路时，其他开关往往会由于母线电压降低而造成误动作，无横向选择性［4］，远不能适应现代化煤矿供电系统监测监控的需要。
针对上述缺陷，本文研究了以单片机为中央控制单元的基于功率因数检测的相敏短路保护，建立了相敏短路保护的数学模型，分析了其作用原理，设计了硬件和软件电路，并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关［5］，验证了其有效性和实用性。
2 相敏保护的数学模型在煤矿井下供电系统中，现有隔爆型馈电开关中的短路保护大多是根据电流幅值整定动作值，其动作特性和大电机起动特性曲线如图1所示。
图1 鉴幅式过流保护特性和大电机起动特性Fig.1 Characteristics of short-circuit bymeasuring current magnitude and startingcharacteristics of large motor图中曲线3和2分别为供电系统不同整定值下的保护特性，a、a′、b、b′和c、c′分别为对应曲线的反时限、定时限和速断保护区，曲线1为大型电动机起动时的起动电流特性。
由图1可见，只要电流超过其整定电流，保护便立即动作，执行机构跳闸。
在大型电动机起动时，最大起动电流可能超过其整定电流，此时会引起保护误动作。
煤矿井下供电系统中的负载均为感性负载，在大型电动机起动时，功率因数比较低，而在短路故障情况下，功率因数则很高，所以采用基于功率因数检测的相敏保护原理不但可提高短路保护的灵敏度，而且还能保证其动作的可靠性。
由于功率因数和短路电流的鉴别方式不同，相敏保护的动作特性也不完全相同。
图2为一般相敏保护的保护特性。
图2 鉴幅、鉴相保护特性Fig.2 Protective characteristics of magnitudeand power factor discrimination respectively图2中，1为单独鉴相式保护特性，2为单独鉴幅式保护特性，显然存在保护死区，3为鉴幅值和鉴相值相乘后所构成的保护特性，即I*cosφ＝C(1)由式（1）可见，只要选择合适的常数C, 此时的保护区较单独鉴幅、鉴相的保护区大。
为了躲过大型电动机的起动电流而又使保护在正常运行方式下当保护围发生短路故障时能可靠动作，则必须确定合理的保护动作区。
图3给出了典型煤矿供电系统短路电流、功率因数和短路点距电源距离之间的关系曲线。
图中I*＝I sh/I smax，I sh为短路电流，I smax为供电系统最大短路电流。
图4给出了鼠笼式电动机起动电流与功率因数之间的关系曲线，其中I s*＝I s/I n, I s为电动机的起动电流，I n为电动机的额定电流。
图3 短路点至电源的距离与短路电流、功率因数的关系曲线Fig.3 Characteristics of cable length and short-circuit current, power factor将图2、图3和图4画于同一坐标下可得到短路电流、起动电流和功率因数之间的关系曲线，如图5所示。
图5中，A为短路电流相对值与功率因数的关系曲线，B、C为不同起动电流的相对值与功率因数的关系曲线，D为鉴幅、鉴相相乘的临界动作曲线，E、F为取不同系数C1、C2时，鉴幅、鉴相相“或”的临界动作曲线。
图4 电动机起动电流与功率因数的关系曲线Fig.4 Characteristics of starting currentand power factor图5 短路电流、起动电流和功率因数的关系曲线Fig.5 General characteristics of short-circuitcurrent, starting current and power factor在图5中，短路电流和起动电流相对值都是以供电系统可能发生的最大短路电流为基准。
由此可见，传统的鉴幅式短路保护要躲过起动电流，将使保护围大大缩小。
例如，电流动作值取I*＝0.25时，保护围小于500 m。
然而，对于单纯鉴相式保护，若要保护线路全长，即动作整定值为cosφ＝0.4, 则电动机起动时可能产生误动作。
若要躲过起动电流，则不能保护距离较小的围发生的短路；如取动作整定值cosφ＝0.8,则在保护围200 m短路时将会产生拒动作。
综合考虑这两个因素，就既能避免电动机起动时的误动，又能保护线路全长。
曲线D是两者相乘为一常数所确定的临界动作曲线，即I**cosφ＝C由式（2）可以看出，取不同的常数C，可得到不同的临界动作曲线，只要常数选择合理，就可以取得满意的保护效果，图5中的曲线D取C＝0.1。
然而从图中也不难发现，动作界限的选择余地是比较小的。
将鉴幅、鉴相所得到的值分别与常数C1、C2相乘后再相“或”，即C1*I*＋C2*cosφ＝1(3)选择不同的常数C1、C2，可得到不同的临界动作直线，如图5中直线E、F 所示。
根据电网负荷大小选择不同的C1、C2，可得到不同的动作区，这样可以取得最佳的保护效果，它不但有较宽的动作界限选择余地，而且有很高的动作灵敏度和可靠性。
图6中直线E是C1＝1和C2＝1时的临界动作线，直线F是C1＝1.25和C2＝0.9时的临界动作线。
3 保护的硬件和软件设计使用模拟式分离元件来实现上述保护功能，其电路是相当复杂的，而且可靠性比较低。
用单片计算机作为中央控制单元，再配合相应的波形处理、信号转换等电路，可完成矿井供电系统的相敏短路保护，其硬件框图如图6所示。
图6 保护电路原理框图Fig.6 Schematic diagram of hardware circuit系统电压经传感器和波形变换后得到周期为2π的方波信号，如图7(a)、(c)所示。
故障电流经电流传感器和波形变换后也是周期为2π的方波信号，如图7(b)、(d)所示，只是电流方波滞后于电压方波，滞后角度为φ，这就是功率因数角。
电压、电流方波经波形逻辑处理，然后再经光电耦合、全波相位合成为周期为π的脉冲序列，如图7(e)所示，脉冲宽度即为要检测的功率因数角。
同时故障电流经整流、滤波、V/F转换后向单片机提供幅值信号。
CPU对脉冲信号和电流信号进行检测、计算并判断线路所处的工作状态。
对不同的供电线路，其电源容量、负荷大小是不同的，系统的最大短路电流也不同。
为了计算线路电流的相对值并比较其过载程度，又考虑到现场操作方便，本保护系统设计了额定电流和最大短路电流整定值输入接口，操作人员只要按实际使用系统输入此参数，CPU在软件支持下会自动完成过载和相敏短路保护功能。
图7 功率因数测量波形Fig.7 Waveform for power factor measurement相敏短路保护软件是智能化真空馈电开关综合保护系统中的一中断模块，程序流程如图8所示。