继电保护二 三段式电流保护

l max \ lmin
2、瞬时电流速断保护
l Ik
Iop1
lmin lmax
IkB.max
l
整定计算原则： 躲开本条线路末端最大短路电流 I I 整定计算公式： Iop K IkB .1 rel .m ax
式中：
I KB.max ——最大运行方式下，保护区末端 B母线处 三相相间短路时，流 经保护的短路电流。
1.零序电流速断保护(I段)
原理：反应于零序电流增大而瞬时动作的电流保护
整定动作值
(1)躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出 现的最大零序电流
I K 3 I
0 . o p rel 0 . max
K 1 . 2 ~ 1 . 3 rel
( 1 ) ( 1 , 1 ) Z Z 时 , 取 K 计算 ; 反之取 K 计算 0 1
规程规定：
K 1 . 3 ～ 1 . 5 sen
不满足灵敏系数要求时,零序电流II段的整定
(1)使零序Ⅱ段保护与下一条线路的零序Ⅱ段相配合，时限再抬 高一级 II II II II II Iop K I t t t 1 rel op 2 op . 1 op . 2 (2) 改用接地距离保护
4.功率方向元件原理 （1）对功率方向继电器的基本要求
1）应具有明确的方向性：
a.在正方向发生各种故障(包括故障点有过渡电阻的 情况)时，能可靠动作 b.在反方向故障时，可靠不动作 2）故障时继电器的动作有足够的灵敏度
2）短路功率的方向的判别 1）基本原理
功率方向继电器的工作电压、电流称测量电压、电流 按相接线时测量电压、电流为：
电力系统继电保护
——华图乔老师
主要考点：
1.电流继电器的原理及相关概念 2.三段式电流保护的基本原理、整定计算（原则）、灵敏度校验 3.三段式电流保护的接线 4.方向性电流保护基本原理、方向元件设置原则 5.接地故障时零序分量的分布特点 6.零序分量的获取方法 7.三段式零序电流保护原理、整定计算（原则）、灵敏度校验
4、定时限过电流保护
定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后 备 以及相邻线路或元件的远后备。 • 动作电流按躲过最大负荷电流整定。 III
III Iop
Kre lKss IL.m a x Kre
式中：
K ss ——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95；
——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0；
——可靠系数，一般取1.2～1.3。 KⅠ rel ——保护动作电流的一次侧数值。 IⅠ op . 1
灵敏系数校验：
式中：
1 3 E L ( Is X ) m in s m ax X 2 I 1 op 1
X 1 ——线路的单位阻抗，一般0.4 Ω /KM；
X s . max ——系统最大短路阻抗。
I ,I ) I ma (b ,c) Ia( b c ( ,U ) U U U ma (b ,c) a b c
¯ 正方向故障时
I I m d1 I Z U m d1 d1 U arg( m ) arg( Z d 1 ) d 1 I
(1)故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零 序电压越低 (2)零序电流的分布，主要取决于线路的零序阻抗和中性点 接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关 (3)对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率 的方向相反，零序功率的方向由线路流向母线 (4) 保护安装处的零序电流、电压之间的相位差由其背侧的 零序阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点位置无 关。 (5) 系统运行方式变化时，如果线路和中性点接地的变压器 数目不变，则零序阻抗和零序等效网络不变。但因正、负序 阻抗变化，将引起正、负、零序网络电压分配的改变，间接 影响零序电流的大小。
问题3.相间三段式电流保护的接线
三段式电流保护接线图
三段式电流保护接线图
低压线路保护逻辑框图
Ⅲ Ⅲ
问题5 方向性电流保护 1.双侧电源系统示例及其保护动作分析
按照选择性要求,应由保护区3,4切除故障
I , I I 如果：电流速断定值 I set . 2 m set . 5 n 则电流速断保护2，5误动
问题2 三段式电流保护的原理与整定 1.短路电流变化规律 (1)短路距离 故障离电源越远,短路电流越小 (2)故障类型 根据电力系统故障分析,相间短路时
I
( 3 ) d . m ax d
I
3 ( 3 ) I I I d 2
( 2 ) d m i n d
(3)系统运行方式 最大方式:通过保护的短路电流为最大的方式( Z s . min ) 最小方式:通过保护的短路电流为最小的方式( Z s . max)
3 E 3 E ( 1 , 1 ) 1 1 K 时 ,3 I , K 时 , 3 I 0 0 2 Z Z 2 Z Z 1 0 0 1
( 1 )
(2)躲开断路器三相触头不同时合闸时所出现的最大零序电流
I K 3 I K 1 . 1 ~ 1 . 2 0 . op rel 0 . ust rel
I K 3 I
其中
0 . op rel 0 . unc
E I0.unck sin Z 2 11
2Z11 Z11 2Z00
两相断线时
单相断线时 k
2Z11 k Z11 2Z00
若不能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时所 出现的最大零序电流 ，则： a)设置灵敏Ⅰ段： 按(1),(2)条件整定， 非全相运行状态时退出运行（闭锁灵敏一段） b)设置不灵敏Ⅰ段： 按（3）整定 对零序电流Ⅰ段保护的灵敏性要求同相间电流Ⅰ段
m
第七节
¯ 反方向故障时
电流保护的方向元件
Im Id 2 U m Id 2 Z d U m arg( ) 180 0 arg( Z d 2 ) I
m
180 0 d 2
结论：利用电流、电压间 的相位关系可以判别故障 的方向
3）功率方向继电器的接线方式
例题：
问题7.零序电压和零序电流的获取 1、外接
2、自产(软件计算)
3 U U U U 0 A B C
3 I I I I 0 A B C
目前，多数微机保护中采用自产零序电压，而零序电 流两种方法都采用，并且通过比较可以检测采样是否 正常。
例题：
问题8：三段式零序电流保护原理与整定
• 最大运行方式下三相短路通过保护的短路电流为最大 • 最小运行方式下两相短路时通过保护的短路电流最小
3 E ( 2 ) ( 2 ) s I I d d m in 2Z Z s . max d
E s I d .max Z Z s . min d
( 3 )
(4)最大/最小短路电流曲线
要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。
Ik
3、限时电流速断保护
t
top1
lop1
Iop1 top1 Iop1
lop2
top2
Iop2
top2
l
l
整定计算原则：
不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保 护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短 路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故：
90
GJ 0 接线方式 GJ GJ
A B C
(U (U (U
BC BC BC
, IA) , IB) , IC )
例题：
问题6.接地故障时零序分量的分布特点
接地短路的零序等效网络、零序电压分布及向量图
零序电压 U I ( X X ) I ( X X ) d 0 01 d 10 B 10 02 d 20 B 20 X U I A 0 01B 10 X U I
• 按相接线时存在动作的电压死区 • 保护出口故障 时 ( 1 ) (2 ) (2 ) ( 3 ) – 例如：故障类型为k , k , k , k A AB CA 时，A相功率方向继电器 工作电压为零，出 现动作死区 – 改进：使用非故障相间电压参与比相，即采 0 用 90 接线方式（另以电压记忆消除三相出 口短路电压死区）
I K . min Ⅲ I op
注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使 用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端；
例题: 1.三段式电流保护中，定时限过电流保护的动作电流最大。（ ） 2.限时电流速断保护仅依靠动作时限的整定即可保证选择性。（ ） 3.上下级保护装置只要动作时间配合好，就可以保证选择性。（ ）
II II I Iop K Iop 1 rel 2
II Ⅰ t t t op . 1 op . 2
式中：
KⅠ ——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2 ； rel t ——时限级差，一般取0.5S ；
灵敏度校验：
保护区末端最小两相相 间短路电流计算值 K sen 保护装置的动作值
Ⅲ K rel K re ——可靠系数，一般取1.15～1.25；
•
动作时间按阶梯原则。
Δ
Δ
•
灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。
K sen
式中，I K . min ——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最 小 运行方式下，两相相间短路电流。 K 1 . 3 ～ 1 . 5 sen 要求：作近后备使用时， K 1 .2 sen 作远后备使用时，
问题1 电流继电器 是实现电流保护的基本元件，也是简单继电器的典型
主要特性。 以P代表继电器动作的逻辑状态 继电器动作：P=1 （逻辑“1”） 继电器返回：P=0 （逻辑“0” ） 概念：1）电流继电器动作电流：Idz.j 2）电流继电器返回电流：Ifh.j
• 继电特性
• 继电器的动作明确干脆， 不可能停留在某一个中间位置 保证其动作确切可靠
过电流保护动作时间
t2 t ,t t4 3 5
则过电流保护2，5误动
• 误动作的保护: 反方向发生故障时，由对侧电源供给 的短路电流所引起 • 对误动作的保护，实际短路功率的方向由线路流向母 线,与保护的正方向相反 • 改进:在可能误动作的保护上增设功率方向闭锁元件， 构成方向电流保护 • 增设功率方向元件后，将双侧电源网络的保护看成两 个单侧电源网络的保护。
B 0 02 B 20
零序电流
E I d 0 X X X 1 2 0
X X d 20 B 20 I I 01 d 0 X X X X d 10 B 10 d 20 B 20
X X d 10 B 10 I I 02 d 0 X X X X d 10 B 10 d 20 B 20
保护1，3，5/2，4，6分别反应于电源EⅠ/EⅡ供给的短 路电流，两组方向保护之间不要求有配合关系，三段 式电流保护的工作原理和整定计算原则仍可应用
2、方向性电流保护的构成
方向电流保护原理接线图
第七节
电流保护的方向元件
3.方向元件的装设原则
只在必需时使用方向元件，如： 电流速断保护定值不能保证选择性 过电流保护动作时限不能保证选择性 具体如下： 速断保护：反向母线最大故障电流大于本保护定值时，装设 限时速断保护：反向速断保护保护范围末端最大故障电流 大于本保护定值时，装设 过电流保护：同一母线上过电流保护中动作时间最长的， 无需装设
整定值应选取(1),(2)中较大者。 如按照条件(2)整定将使起动电流过大，因而保护范围缩小 时，应使保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸 的时间(约0．1s) ，则可以不考虑 三相不同时合闸时，相当于出现纵向不对称故障，则必 然出现不对称序分量。
源自文库附）纵向不对称故障分析
(3)当线路上采用单相自动重合闸时，躲非全相运行期 间振荡所造成的最大零序电流整定
2.零序电流II段保护 按单侧电源电流II段整定方式计算,但需考虑:分支 电路的影响
Y0 / 1）有 接线的变压器时，零序电流II段保护的整定
a.分支电路使故障线路中的零序短路电流增大 b.如果前一级零序电流 II段保护仍按原方式整定,则 保护范围将大大缩短 c.考虑分支系数以保证零序电流 II段保护足够的灵