继电保护讲解第二章-电流保护[1]

❖工作原理： 电流速断保护为了保证其保护的 选择性，一般情况下速断保护只保护被保护 线路的一部分。
A2
B1
C
DBaidu Nhomakorabea
d1 d2
最小运行方式
最大运行方式
❖ 整定计算 ➢动作电流
可靠性系数， 一般取1.2～1.3
整定原则：躲开下一条线路出口处的最大短路
电流。
最大运行方式下
I ' K ' I (3)
dz .1
（3）灵敏度校验
(2)
I ''
d.B.min
K lm
''
I dz.1
3 2
I (3) d.B.min
I '' dz.1
=
3 3550
2
1.58 f 1.5
1950
3、对保护1进行定时限过电流保护的整定计算
（1）起动电流 （2）灵敏度校验
I "' dz.1
K
"' K
➢动作电流：按躲过变压器二次侧母线上的 短路来整定。
Id' z
K I' (3) K d.母线.max
1.3
I (3) d.母线.max
❖ 电流速断保护的原理接线图
TQ
+
_
+
+
I
LH
_
信 号
中间继电器：
•一方面扩大接点的 容量和数量； •另一方面躲过管型 避雷器的放电时间，
防止误动作。
❖ 电流速断保护的评价
➢作用到舌片上的电磁力矩
M dc
K1 2
K2
I
2 J
2
➢初始力矩M th1
—使正常情况下，继电器不动作，对应空气隙为 1。
➢为使继电器动作，舌片需向左移动，要加大电流
M dc
Mm
M th
摩擦转矩
弹簧产生的反抗力矩
M M K ( )
th
t h.1
31
2
可见为使继电器动作需满足如下条件：
M dc M th M m
K d .c.max
的三相短路电流
➢ 补充概念
最大（最小）运行方式：在被保护线路末端 发生短路时，系统等值阻抗最小（最大），
而通过保护装置的短路电流为最大（最小）
的运行方式。
另：对单侧电源供电线路，在输电线路上发生短路时
I (3)
E x
d Z Z L
s
1
系统阻抗
令：
电源等值计算相电势 线路单位正序阻抗
线路限时速断保护配合。
Id"z
KK"
I '' dz.next
,
t本''
t '' next
0.5
❖ 限时电流速断保护的单相原理接线图
TQ
信
+
号
_
+
+
I
t
LH
_
❖ 对限时电流速断保护的评价
➢优点
✓结构简单，动作可靠 ✓能保护本条线路全长
➢缺点 ✓不能作为相邻元件（下一条线路）的后备 保护，只能对相邻元件的一部分起后备保 护作用。
5A4
B3
C2
D1
MM
t
t5
t t4
t t3 t t2 t t 1
l
另：低电压启动的过电流保护
——在过电流保护中，当灵敏系数不能满足要求
时，可采用低电压启动的过电流保护方式，以
提高灵敏系数。
I "' dz
K
"' K
K
zq
Kh
Ie
U dz
Ufh Kh
U min KhgKK
TQ
+
信 号 Ufh p U min 引入可靠系KK f 1
115
3
X s.max
X 0 LAB
I' dz.1
3 115 3 2 X s.max X 0Lmin
I (3) d.B.min
115 X s.max
3 X 0LAB
1 3 115 3
Lmin
( X0
2
I' dz.1
X s.max )
12.5(km)
Lmin %
Lmin LAB
100%
41.67%
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
1150A
（1）起动电流
I '' dz.1
K I'' ' K dz.next
K I'' ' K dz.2
K K I '' ' (3) K K d.C.max
=1.21.31250 1950(A)
（2）动作时限 t1'' t2' t 0 0.5 0.5(s)
I (3) d .max
Ex Zs.min Z1L
➢
最小短路电流I
(2) ：最小运行方式下两相短路电流
d .min
I ( 2 ) d.min
3
Ex
2 Zs.max Z1L
✓思考：为何整定时，采用最大短路电流？
A2
B1
C
D
Id Ⅰ
Ⅱ
I' dz. 2
I' dz. 2
最小运行方式
最大运行方式 l
➢灵敏度校验
❖工作原理 保护2 限时电流速断
保护2 电流速断
保护1 电流速断
A
B
C
D
2
1
t
t' 2
t '' 2
t '' 1
t t ' t
1
l
限 时 电 流 速 断 动 作 特 性 分
析
❖整定原则 ➢保护范围必须延伸到下一条线路中去
➢动作带有一定的时限（选择性）
➢保护范围不超出下一条线路无时限电流速断 保护的范围（速动性）
1.2,
K' '' k
1.25, Kzq
1, Kh
0.85
A
E1
1 30km
B 2
C 3
4
t3 0.5s t4 1s
110kV Ifh.max=540A
I (3) d.B.max
3780A
I (3) d.B.min
3550A
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
1150A
❖ 整定计算
➢动作电流：动作电流按躲开下一条线路流速 断保护的动作电流进行整定。
可靠系数，一般 取1.1～1.2
I" K"I'
dz
K dz.next
下一条线路电流速 断保护的动作值
➢动作时限
t"
1QF
t' 2QF
t
微机保护不考虑
Δt tDL t正 t负 tg tr
断路器 跳闸时间
惯性时间
由一个电源供电的开环网络
A
B
1
2
3
C 4
M
一、电磁型电流继电器的基本原理
❖作用：电流继电器是实现电流保护的基本元 件，它在电流保护中用作测量和起动元件，它 是反应电流超过某一整定值而动作的继电器。
❖基本原理
线圈1中电流 IJ 产生磁通 通过由铁芯2、
空气隙3和可动舌片8形成磁路 舌片磁化与铁 芯的磁极产生电磁吸力 M dc 当电磁吸力足够大 时，舌片向左移，使可动触点5与固定触电4接通， 即继电器“动作”。
➢继电特性：起动和返回都是明确的，不可能 停留在某一个中间位置。
M
M dz
M th M m
M sh
继电器
动作 M th M m
Mh
继电器
返回
1
（减小）
2
I h.J
I dz.J
➢返回系数
I K h.J
hI dz. J
✓返回系数越接近1，灵敏性越好
✓对于过量继电器，如电流继电器、中间继 电器、信号继电器等，Kh p 1，一般取0.85～
_ +
I
LH
+
U<
t
_
Ufh
U min KK
KmI
I (2) Dmin
f
1.5
Idz
KmU Udz f 1.5 UD max
五、三段式电流保护应用及评价
❖ 三段式电流保护：由电流速断保护、限时电 流速断保护及定时限过电流保护相配合构成 的一整套保护。
❖评价
➢优点：简单、可靠，并且在一般情况下也能 够满足快速切除故障的要求。
裕度
➢灵敏度校验
K 1 保护范围末端金属性短路时故障参数的最小值
lm
保护装置动作参数的整定值
✓限时电流速断保护灵敏度
被保护线路末端两相短路时流过限
Klm
I
(2) 时电流速断保护的最小短路电流
d .min
Id"z
1.3 :
1.5
✓若灵敏度不满足要求，可采用降低动作电
流的方法，使本线路限时速断保护与下一
➢ 优点：简单可靠，动作迅速
➢ 缺点
✓不可能保护线路的全长 ✓保护范围直接受系统运行方式变化的影响。
➢结论：当系统运行方式变化很大，或者被保护 线路的长度很短时，速断保护就可能没有保护 范围，因而不能采用。
三.限时电流速断保护（电流Ⅱ段）
——切除本线路上电流速断保护范围以外的
故障，作为电流速断保护的后备保护。
解：
1、对保护1进行电流速断的整定计算
I (3) d.B.max
3780A,
I (3) d.B.min
3550A
（1）起动电流
I' dz.1
K I' (3) K d.B.max
1.3 3780
4914(A)
（2）动作时限 t1' 0s
（3）灵敏度校验
115
3
X s.max
X 0 Lmin
➢缺点：直接受电网的接线以及电力系统运行 方式变化的影响，而灵敏性则必须用系统最 小运行方式来校验，故往往不能满足灵敏系 数或保护范围的要求。
小结
保护
动作值
动作时限
灵敏度校验
电流速断保
护（Ⅰ段） I K I '
' (3)
dz .1
K d .c.max
限时电流速
I K I 断（Ⅱ段）
" dz
"' K dz.next
➢动作电流（起动电流）I ：能够满足上述条件， dz. J 使继电器动作的最小电流值。
➢继电器动作后，为使它重新返回原位，舌片 需向右移，即要减小电流。
M dc
Mm
M th
可见为使继电器返回需满足如下条件：
M M M
dc
th
m
➢返回电流 I h.J：能够满足上述条件，使继电器
返回原位的最大电流值。
0.95。
✓对于欠量继电器，如阻抗继电器、欠电压 继电器等，Kh f 1。
✓微机保护返回系数可作到1，但实际中不允 许作到1，否则引起触点抖动。
Kh 0.98(过量继电器) Kh 1.02(欠量继电器)
二、晶体管型继电器
J
Ub Ub≈3V 门槛电压
二.电流速断保护（电流Ⅰ段）
——当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流 增大而瞬时动作切除故障的电流保护。
电力系统继电保护原理
西南交通大学电气工程学院
第二章 电网电流保护和方向性电流保护
❖ 单侧电源相间短路的电流保护的工作原理、 整定计算以及接线方式
❖ 电网相间短路的方向性电流保护
❖ 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流 及方向保护
❖ 中性点非直接接地电网中单相接地故障的零 序电压、电流及方向保护
§2-1 单侧电源网络相间短路的电流保护
Zs.min——从保护安装地点到电源的最小等值电抗
Zs.ma—x —从保护安装地点到电源的最大等值电抗
I
(3) d
Zs
Ex Z1L
当 Zs Zs.min 时，系统处与最大运行方式； 当 Zs Zs.max 时，系统处与最小运行方式。
➢ 最大短路电流Id(3.m) a：x 最大运行方式下三相短路电流
1.5
K I I 1.2 lm(远)
d .min.下一末 "' dz
❖ 三段式电流保护接线举例
➢展开图
例：如图所示网络，线路阻抗为0.4Ω/km。试
对保护1进行电流速断，限时电流速断和定时限
过电流保护进行整定计算（起动电流、动作时
限和灵敏度系数），并画出时限特性曲线。已
知
Kk'
1.3, Kk''
Ih
K''' k
Izq
Izq Kzq I f max
可靠系数， 一般取
1.15～1.25
I
"' dz
Ih Kh
K
"' K
K
zq
Kh
I f max
自起动系数， 取1～3
继电器的返回系数
➢动作时限
t "' 1QF
t '" 2QF
t
动作时限与电流大小无关，为此称为定时限。
➢灵敏度校验 ✓作本条线路主保护或后备保护（近后备）
(2)
Klm(近)
Id .min.本末 I "'
dz
1.3 :
1.5
✓作为下一条线路后备保护（远后备）
K I I 1.2 lm(远)
(2)
d .min.下一末 "' dz
❖评价
➢优点：结构简单，工作可靠。不仅能作为本 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。
➢缺点：越靠近电源端其动作时限越大，对靠 近电源端的故障不能快速切除。
t' 0s
Lb %
Lmin LAB
100%
15 : 20%
t1"
t
' 2
t
0.5s
Klm
I (2) d .min Id"z
1.3 :
1.5
过电流保护 （Ⅲ段）
I "' dz
K
"' K
K zq I Kh
f
t m ax "' 1
t
'" 2
tKlm(近)
Id .min.本末 I "'
dz
1.3 :
最小运行方式下，两相短路
时速断保护范围
Lb %
Lm in LAB
100%
（15%～20%）
➢动作时限
t' 0s
没有人为延时，只考虑继电 保护固有动作时间
❖ 线路-变压器电流速断保护
A
B1
C
Y?
把线路-变压器看成一个整体，当变压器内部故障 时，切除变压器和切除线路后果是相同的，因此 当变压器内部故障时，由线路的瞬时速断保护切 除故障是允许的，此时瞬时速断保护可以保护线 路全长。
符合要求
X s.max
115 3 I (3)
d.B.min
X 0 LAB
115 3 0.4 30 3.55
6.7()
2、对保护1进行限时电流速断的整定计算
A
B
C
E1 1 30km
2
3 t3 0.5s
4
t4 1s
110kV
I (3) d.B.max
3780A
I (3) d.B.min
3550A
四.定时限过电流保护（电流Ⅲ段）
——反应电流增大而动作，它要求能保护本条线 路的全长和下一条线路的全长。作为本条线路 主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路 保护和断路器拒动的远后备保护。
Izq
M
❖ 整定原则及计算
➢动作电流：按躲开被保护线路的最大负荷电 流 I f max ，且在自起动电流下继电器能可靠返 回进行整定。