电力系统继电保护原理全套课程课件

① 串联线路上两点接地时： 三相星形接线能保证只切除 后一接地点 两相星形接线只能保证2/3的 机会切除后一接地点
② 并联线路上两点接地时： 三相星形接线：若保护1，2时限相同， 则两接地点将同时被切除，扩大了 停电范围。 两相星形接线：即使保护1，2时限相同 （例如皆由I段动作，或皆由II段动 作），也能保证有2/3的机会只切除 任一条线路。 (3)作为Y/接线变压器后面短路的远后备保护的接线方式 Y/-11接线T：正序： 侧超前Y侧30° 负序： 侧落后Y侧30° 现以Y/-11接线的降压变压器为例：
(3) 电流III段：由动作时限的配合来保证动作的选择性， 动作电流按躲开负荷电流整定，其值较小，灵敏度较高， 然而动作时限较长，且越靠近电源短路，动作时限反而越 长，一般作为后备保护，但是在电网终端可作为主保护。
六、电流保护的接线方式 LJ —(接线)— TA 1、两种常用的接线方式 (1) 三相星形 (2) 两相星形
Id E E Z Zs Zd
Zd ()↑ → Id↓ 曲线max：系统最大运行方式下 发生三相短路情况。 曲线min：系统最小运行方式下 发生两相短路情况。 （线路上某点两相短路电流 为该点三相短路电流的
3 倍） 2
(2) 动作电流整定
原则：按躲开下条线路出口（始端）短路时流过本保护的
动作电流Idz.J：能使继电器刚好动作的最小电流值。
返回过程：
IJ↓≈< Idz.J时，由于剩余力矩ΔM 的存在，暂时还不能返回； IJ↓↓→Mdc↓→ Mdc≈< Mth-Mm →舌片开始返回 ┌ Mdc↓↓┐ 返回过程中：δ↑→│ │→舌片加速返回 └ Mth ↓ ┘
返回终止时出现剩余力矩：ΔM ’= Mth- Mdc
故用保护范围来衡量：
max：最大保护范围. min：最小保护范围.
E xx / 3 E xx / 3 3 I 由： Kk 2 Z s. max z1lmin Z s. min z1 L
可求得：lmin
3 Z s.min z1 L ( Z s. max ) / z1 I 2 Kk
（有利于接点可靠断开） 返回电流Ih.J：能使继电器刚好返回的最大电流值。
过电流继电器 表示符号： 继电器的返回系数： K h 返回量 I h. J
动作量 I dz. J
继电特性：无论起动或返回，继电器J的动作都是明确干脆的， 不会停留在某个中间位置，这种特性称为“继电特性”。
过量继电器（保护）：反映电气量上升而使保护动作
应能wk.baidu.com。（保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量
相差越大→灵敏度↑） 一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度
四、可靠性：不拒动、不误动。
（主保护对动作快速性要求相对较高； 后备保护对灵敏性要求相对较高）
§2
电网的电流保护和方向性电流保护
（主要用于35KV及以下线路） §2-1 单侧电源网络反映相间短路的电流保护 一、过电流继电器 1、基本符号及特性参数 动作过程： IJ↑→Mdc↑→Mdc≈>Mth+Mm →舌片开始动作 ┌ Mdc↑↑┐ 动作过程中：δ↓→│ │→舌片加速动作 ( Mdc =K· (IJ /δ) 2 ) └ Mth ↑ ┘ 动作终止时出现剩余力矩： ΔM = Mdc-Mth （有利于接点可靠闭合）
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路 规定电压正方向：母线高于中性点
1、外部d1点短路时：
(包括正常运行时)
( ) I d 1. B () I
d 1. A
2、内部d2点短路时：
() I d 2. B () I
d 2. A
() U B () U
A
2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与 下条线路电流I段的保护范围 重叠区内短路时的动作选择
性，动作时限按下式配合：
tII1=tI2+t≈t （t: 0.35s～0.6s,一般取0.5s） 3、保护装置灵敏性的校验 对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围内发生金属性短路时的故障参数计算值 K lm 保护装置的动作参数 （电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线
PB ( ) 180 PA ( )
() U B () U
A
PB ( ) 0 PA ( )
利用以上差别，可构成差动原理保护。
如：纵联差动保护；
方向高频保护； 相差高频保护 光纤差动保护等。 三、保护装置的组成部分 ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ 输入─→│测量│─→│逻辑│─→│执行│─→ 输出 信号 └──┘ └──┘ └──┘ 信号 ↑ └ 整定值
的继电器(保护)，Kh<1 低量继电器（保护）：反映电气量下降而使保护动作 的继电器(保护)，Kh>1 2、集成电路型过电流继电器（晶体管型：略）
3ms延时：防止干扰信号引起的误动(干扰持续时间一般<1ms) 12ms展宽：使输出动作信号展成连续高电平。
二、电流速断保护（电流I段） 电流速断保护：瞬时动作的电流保护。 1、整定计算原则 (1) 短路特性分析： 三相短路时d(3),流过保护安装处的短路电流：
《电力系统继电保护原理》教案
§1 绪论
§1-1 继电保护的作用 一、故障及不正常运行状态 ┌ Id↑ 危害 故 障 → │ U ↓ ---→ (各种短路) └ f ↕
┌ │ │ └
故障元件 非故障元件 用户 电力系统
┌过负荷 不正常运行状态→│过电压 危害 ┌元件不能正常工作 │f↓ ---→ │长时间将损坏设备 └系统振荡 └发展成故障 二、继电保护的任务 ┌故障时：自动、快速、有选择性地切除故障元件,保证非故障 系统事故→│ 部分恢复正常运行。 └ 不正常运行时：自动、及时、有选择地动作于信号、 减负荷或跳闸
路末端发生两相短路时，流过本保护的最小短路电流）
I ( 2) d .B. min 对保护1的电流II段：Klm= I II dz..1
要求：Klm 1.3～1.5
若Klm不满足要求，可继续延伸保护范围使得： IIIdz.1= KkII· IIIdz.2 (与下条线路的电流II段保护配合） 同时进一步提高时限： tII1=tII2+t≈2t （保证重叠区内故障的动作选择性） 四、定时限过流保护 （电流III段，主要作为后备保护，对灵敏性要求高） 1、动作电流的整定原则 按躲开流过保护的最大负荷电流来整定：IIIIdz > Ifh.max
(1)由前一级保护作为后备叫远后备.
(2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.
二、速动性：故障后 ,为防止并列运行的系统失步 ,减少用户
在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽 量地快速切除故障。 (快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下) 三、灵敏性：保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反
假设低压侧（侧）发生AB两相短路：
I ; I A B 0 I C
Y 2 I Y 2 I Y 则：I B A C ，灵敏系数K 较大 三相星形：能反映I B lm 两相星形：不能反映I B，只能反映I A和I C
∴两相星形的Klm比三相星形降低一半
实际整定原则：考虑到外部故障切除后，电压恢复时电动 机的自启动过程中，保护要能可靠地返回，则要求： IIIIh > Izq.max= Kzq· Ifh.max (电动机负荷自启动系数Kzq > 1) 又：IIIIh = Kh· IIIIdz （继电器返回系数Kh <1）
则：I
III dz

K zq I fh. max Kh
§1-3 对电力系统继电保护的基本要求 一、选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中 切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分 仍能继续安全运行。
d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性 如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护) d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性 后备保护（本元件主保护拒动时）：
提高两相星形接线Klm的方法：在两
最大短路电流整定（以保证选择性）： IIdz.1 > I(3)d.B.max IIdz.2 > I(3)d.c.max
取：IIdz.1= KkI· I(3)d.B.max
IIdz.2= KkI· I(3)d.C.max
（可靠系数：KkI = 1.2～1.3）
(3) 灵敏性校验 该保护不能保护本线路全长，
校验保护范围：（min/ L）· 100% 15% ～ 20%
2、电流速断保护的评价 优点：动作迅速(主要优点),简单可靠。 缺点：不能保护本线路全长（主要缺点）， 直接受系统运行方式的影响， 受线路长度的影响。
三、限时电流速断保护（电流II段） 限时电流速断保护：以较小的动作时限切除本线路全线范 围内的故障 1、动作电流的整定：与下条线路的电流I段配合。 即：保护范围延伸到下条线路，但不超出下条线路电流I段 保护范围的末端。 即：躲开下条线路电流I段保护范围末端短路时（即流过下 条线路的短路电流刚好为其电流I段整定值时），流过本保 护的最大短路电流。 IIIdz.1= KkII· IIdz.2 = KkII· KkI· I(3)d.C.max 可靠系数： KkII = 1.1～1.2 （Id中非周期分量已 衰减，故比KkI稍小）
要求 Klm 1.3～1.5
(2) 作为远后备时（相邻线路的后备），按相邻线路末端 短路流过本保护的最小短路电流来校验：
I ( 2) d . xm. min K lm I III dz
要求Klm 1.2
(3) 要求各保护之间Klm互相配合
对同一故障点，越靠近故障点的保护，其Klm要求越大 Klm.1 < Klm.2 < Klm.3 < Klm.4 < …
即要求：IIIIdz.1 > IIIIdz.2 > IIIIdz.3 > …
(单侧电源辐射网，此条件自然满足)
五、阶段式电流保护的应用及评价
(1) 电流I段：由动作电流的整定来保证动作选择性，按躲 开某点的短路电流整定，动作迅速（无时限），但不能保 护本线路全长，作为主保护的一部分。 (2) 电流II段：由动作电流整定与时限配合来保证动作选 择性，动作电流按躲开某点的短路电流整定，能保护本线 路全长，动作时限较小，作为主保护的另一部分（电流I段 的补充）
流Id越大,但过流保护的动作时限反而越长 ——— 缺点 ∴ 定时限过流保护一般作为后备保护，但在电网的终端可以 作为主保护。
3、定时限过流保护灵敏系数的校验 (1) 作为本线路主保护或近后备时，按本线路末端短路流过 本保护的最小短路电流来校验：
I ( 2) d .bm. min K lm I III dz
III 取：I dz
K kIII K zq Kh
I fh. max （可靠系数KkIII取：1.15～1.25）
2、按选择性要求确定过流保护动作时限
为保证动作选择性，动作
时限按“阶梯原则”整定: tIII1=Max{tIII2,tIII3,tIII4}+t
对定时限过流保护，当故障越靠近电源端时，此时短路电
各相LJ出口采用“或”逻辑。 继电器动作电流 Idz.J=Idz/nTA 2、两种接线方式的性能分析比较 (1) 对中性点接地或不接地网中各种相间短路两种接线方式
均能正确反映这些故障.
(2) 对中性点非直接接地网中的异地两点接地短路
（不同线路上两点接地） ∵这种电网允许带一个接地点继续运行
串联线路上两点接地时，只需切除后一接地点 则： 并联线路上两点接地时，只需任切除一接地点
§1-2 继保的基本原理和保护装置的组成
一、反应系统正常运行与故障时电气元件（设备）一端所测 基本参数的变化而构成的原理（单端测量原理，也称阶段 式原理）
运行参数：I、U、Z∠φ 反应 I↑→过电流保护
反应 U↓→低电压保护
反应 Z↓→低阻抗保护(距离保护)
二、反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端 所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原 理，也称差动式原理）