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1、电力系统继电保护电力系统继电保护第第2章章 电网的电流保护电网的电流保护第一节第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护单侧电源网络相间短路的电流保护一一、继电器继电器继电器是一种能自动执行继电器是一种能自动执行通断通断操作的部件。当输入量达操作的部件。当输入量达到一定数值时，能使其输出的被控制量（如触点、电平）到一定数值时，能使其输出的被控制量（如触点、电平）发生预计的状态变化。发生预计的状态变化。 电磁型电磁型 电流继电器电流继电器 启动继电器启动继电器 欠量型继电器欠量型继电器 感应型感应型 电压继电器电压继电器 度量继电器度量继电器 过量型继电器过量型继电器 整流型整流型 功率方向继电器功
2、率方向继电器 时间继电器时间继电器 数字型数字型 阻抗继电器阻抗继电器 信号继电器信号继电器 瓦斯继电器瓦斯继电器 中间继电器中间继电器1. 1. 继电器的分类和表示方法继电器的分类和表示方法常开触点：输入电量不足时触点打开。常开触点：输入电量不足时触点打开。常闭触点：输入电量不足时触点闭合。常闭触点：输入电量不足时触点闭合。Mdck ( I2 )动作动作：Mdc Mth+ Mm 返回返回：Mdc Mth Mm JI12I2. 2. 过电流继电器过电流继电器IopIre0IJ动作状态“ 继电特性 ”1oprereIIK返回系数：闭合断开0.850.9二、三段式电流保护的整定与校验二、三段式电流
3、保护的整定与校验1. 单侧电源网络时电流量特征kskZZEI)3(三相短路：23)2(kskZZEI两相短路：ABCDzkzs（1）正常运行状态（E）流过保护流过保护2 2的短路电流和哪些因素有关呢？的短路电流和哪些因素有关呢？kskZZEI)3(kskZZEI23)2(最大方式三相短路最小方式两相短路IAB_maxIBC_maxICD_maxIL（3）运行方式（ZS） （2）短路点位置（ZK）（4）短路类型ABCDzkzs最大运行方式:最小运行方式:ZS.minZS.max系统最大运行方式：系统最大运行方式：在相同地点发生相同类型的短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，与
4、此对应的系统路时流过保护安装处的电流最大，与此对应的系统运行方式。运行方式。minssmaxkZZI.maxssminkZZI.系统最大运行方式：系统最大运行方式：在相同地点发生相同类型的短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，与此对应的系统路时流过保护安装处的电流最大，与此对应的系统运行方式。运行方式。1. 1. 电流速断保护（电流电流速断保护（电流段）段）反应于短路电流的反应于短路电流的幅值增大幅值增大而而瞬时动作瞬时动作的电流保护。的电流保护。 整定计算的三要素整定计算的三要素整定值整定值动作时限动作时限灵敏性校验灵敏性校验ABCD21k1k2k3k4ABskBZZEI
5、min.max.按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。按照选择性的要求，希望能保护本线路全长。以保护以保护2 2为例：为例：按按IKB.min整定：能保护线路整定：能保护线路AB全长全长 , 按躲过相邻下一条线路出口短路按躲过相邻下一条线路出口短路(d2)(d2)时可能出现的最时可能出现的最大短路电流来整定大短路电流来整定, ,可保证可保证BCBC线路故障时保护线路故障时保护2 2不误动。不误动。d2d2点短路保护会误动。点短路保护会误动。BCABskCZZZEImin.max.ABCD21k1k2k3k4max.2 .kBIrelIsetIKIABCD21k1k2k3k4conTAIset
6、IopKnII2 .2 .二次动作电流：）（3 . 12 . 1IrelK一次动作电流：t 2I= 0 s动作时限：- 理想情况电流互感器变比电流互感器接线方式max.1 .kCIrelIsetIKI保护范围随运行方式、故障类型的变化而变化。 灵敏性校验：计算最小保护范围 lmin% ( 15% ) 最大方式三相短路最小方式两相短路ILABCD21IsetI2 .IsetI1 .lmax.2lmax.1lmin.2校验条件：校验条件： 最小方式最小方式两相相间短路两相相间短路 2 .min2 .min1max.2 .23llZZEIsIset解析法求最小（最大）保护范围：解析法求最小（最大）保
7、护范围：2 .max2 .max1min.2 .llZZEIsIset1 .min1 .min1max.1 .23llZZZEIABsIset2 .max2 .max1min.2 .llZZEIsIset保保护护2 2保保护护1 1ABCD21k1k2k3k4电流速断保护单相原理接线：电流速断保护单相原理接线：缺点缺点: :电流速断保护优缺点：电流速断保护优缺点：优点优点: : 简单可靠简单可靠, ,动作迅速动作迅速不能保护本线路全长；不能保护本线路全长；失去保护范围：运行方式变化较大、短线路。失去保护范围：运行方式变化较大、短线路。个别情况下（线路变压器组连接），可以保护线路的个别情况下（线
8、路变压器组连接），可以保护线路的全长，并能够保护变压器的一部分。全长，并能够保护变压器的一部分。2. 2. 限时电流速断保护（电流限时电流速断保护（电流段）段）灵敏度：保护范围必然延伸。灵敏度：保护范围必然延伸。选择性：带时限选择性：带时限, ,比下一线路电流速断保护高比下一线路电流速断保护高t t。 保护线路的全长，足够的灵敏度；保护线路的全长，足够的灵敏度； 具有最小的动作时限。具有最小的动作时限。ABCD21k1k2k3k4一次起动电流计算一次起动电流计算: :IsetIIrelIIsetIKI1 .2 .）（2 . 11 . 1IrelKABCD21k1k2k3k4ILIsetI2 .
9、IsetI1 .MIIsetI2 .动作时限动作时限: :tttIII12Lt灵敏性校验：计算 KsenII校验条件：最小方式、本线末端两相相间短路最小方式、本线末端两相相间短路5 . 13 . 12 .)2(min.IIsetkBIIsenIIKABCD21k1k2k3k4若不满足若不满足, ,考虑与保护考虑与保护1 1的限时电流速断配合的限时电流速断配合: :IIsetIIrelIIsetIKI1 .2 .tttIIII12缺点缺点: :限时电流速断保护优缺点：限时电流速断保护优缺点：优点优点: : 灵敏度好，能保护线路全长。灵敏度好，能保护线路全长。带带 0.5 1秒延时，速动性较差；秒
10、延时，速动性较差；不能做下一段线路的远后备不能做下一段线路的远后备电流电流、段联合工作就可以保证全线路的故障在段联合工作就可以保证全线路的故障在0.50.5秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为要求，可以作为“主保护主保护”。限时电流速断保护单相原理接线：限时电流速断保护单相原理接线：3. 3. 定时限过电流保护（电流定时限过电流保护（电流IIIIII段）段）动作电流整定：动作电流整定：max.LImax.ssI后备保护：（后备保护：（1 1）近后备保护本线路全长）近后备保护本线路全长 （2 2）远后备保护相邻线路全长）远后备保护相邻线路
11、全长 最大负荷电流：最大负荷电流： 外部故障切除后保护装置能够可靠返回外部故障切除后保护装置能够可靠返回: :IopIre0IJMMABC2 3 415kmax.1 .LressIIIrelrereIIIsetIKKKKIImax.max.LssIIIrelssIIIrelreIKKIKIIopIre0IJmax.max.LssssIKImax.ssreII）（25. 115. 1IIIrelKMMABC2 3 415k动作时限整定：动作时限整定：LtABCD21k1k2M345t1IIIt2IIIt3IIIt4IIIt5III缺点：缺点：故障越近电源端，故障电流越大，切除时故障越近电源端，故
12、障电流越大，切除时 限反而越长，不满足速动性要求！限反而越长，不满足速动性要求！阶梯型的时限特性：阶梯型的时限特性：tttIIInIIIn1MMABC2 3 415ktttttttIIIIIIIIIIII4321,max 处于电网终端的保护装置，其过电流保护的动作时限并处于电网终端的保护装置，其过电流保护的动作时限并不长，这种情况下它可作为主保护兼后备保护，不需装设不长，这种情况下它可作为主保护兼后备保护，不需装设电流速断保护和限时电流速断保护。电流速断保护和限时电流速断保护。 保护保护C C：只设定时限过电流保护，无延时：只设定时限过电流保护，无延时 保护保护B B：只设电流速断保护和定时限
13、过电流保护：只设电流速断保护和定时限过电流保护 保护保护A A：按一般原则装设电流速断、限时电流速断和定时限过流保护。：按一般原则装设电流速断、限时电流速断和定时限过流保护。 灵敏性校验：计算 KsenIII校验条件：5 . 13 . 1)(2 .)2(min.2 .IIIsetkBIIIsenIIK近ABCD21k1k2k3k4最小运行方式，最小运行方式，本线路（相邻线路）末端相间短路。本线路（相邻线路）末端相间短路。2 . 1)(2 .)2(min.2 .IIIsetkCIIIsenIIK远- - 灵敏度应相互配合：靠近故障点保护灵敏度高灵敏度应相互配合：靠近故障点保护灵敏度高ABCD21
14、k1k2M345IIIsenIIIsenIIIsenIIIsenIIIsenKKKKK5 .4 .3 .2 .1 .过电流保护单相原理接线：过电流保护单相原理接线：同电流二段。同电流二段。优点：优点：简单可靠，简单可靠，动作时限与短路电流的大小无关。动作时限与短路电流的大小无关。 缺点：缺点：故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故障的时间越长。切除故障的时间越长。反时限过电流保护：反时限过电流保护：也是一种过电流保护，其动作时间是电流的函数。也是一种过电流保护，其动作时间是电流的函数。电流越小，动作时间越长；电流越小，动作时间越长；电流越大，动作
15、时间越短。电流越大，动作时间越短。ABCD21k1k2M345IJt0IopIIoptb（启动电流）（瞬时动作电流）ABCD21k1k2M345LIKLtIsetI1 .IsetI2 .IsetI3 .IsetI4 .IIsetI4 .IIsetI3 .阶段式电流保护的配合三、电流保护的接线方式三、电流保护的接线方式 电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。（a a）三相星形接线方式；）三相星形接线方式； （b b）两相星形接线方式）两相星形接线方式 每相上均装有CT和LJ、Y形接线 LJ的触点并联（或） 一相上不装设CT和LJ、Y形接线 L
16、J的触点并联（或）（接A、C相）1. 1. 三相星形接线和两相星形接线的性能比较三相星形接线和两相星形接线的性能比较（1 1）相间短路）相间短路 中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够 正确动作，但动作的继电器数目不同。正确动作，但动作的继电器数目不同。（2 2）单相接地短路）单相接地短路 两相星形接线不能反应中性点直接接地电网的两相星形接线不能反应中性点直接接地电网的B B 相接地短路（但有专门的接地保护）。相接地短路（但有专门的接地保护）。（3 3）两点接地短路）两点接地短路 小电流接地系统，允许单相接地时继续短时运行，小电流接地系统，允许单相
17、接地时继续短时运行， 希望只切除一个故障点。希望只切除一个故障点。串联线路辐射线路性能比较（4 4） Y/ /接线变压器后面的短路接线变压器后面的短路00cbaCacABcbAbaIIIIIIIIIIIII3/223/AabAcaIIIIIIYAYBYCYAIIII2YAIYBIYCIAIBI0CIaIbIcIYAYBYCYAIIII2当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线当过电流保护接于降压变压器的高压侧作为低压侧线路的后备时路的后备时: :YYAIYBIYCIAIBIYCYAII措施：措施：在中线上接入一个继电器，以提高灵敏系数。在中线上接入一个继电器，以提高灵敏系数。(1) (1
18、) 三相星形接线可使灵敏系数增大一倍；三相星形接线可使灵敏系数增大一倍；(2) (2) 两相星形接线的灵敏系数只能由两相星形接线的灵敏系数只能由A,CA,C相决定，较相决定，较 三相星形接线灵敏系数降低一半。三相星形接线灵敏系数降低一半。三相星形接线：三相星形接线：广泛应用于发电机、变压器等大型贵广泛应用于发电机、变压器等大型贵重设备的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和重设备的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。灵敏性。2. 2. 不同接线方式的应用不同接线方式的应用 两相星形接线时，应在所有的线路上将保护装置安两相星形接线时，应在所有的线路上将保护装置安装在装在相同的两相相同的
19、两相上（一般都装于上（一般都装于A A、C C相上），以保证相上），以保证在不同的线路上发生两点及多点接地时，能切除故障。在不同的线路上发生两点及多点接地时，能切除故障。两相星形接线：两相星形接线：由于两相星形接线较为简单经济，因由于两相星形接线较为简单经济，因此在中性点直接接地和非直接接地电网中（辐射线路此在中性点直接接地和非直接接地电网中（辐射线路较普遍）广泛使用。较普遍）广泛使用。四四. . 三段式电流保护接线图举例三段式电流保护接线图举例1LJ5LJ9LJ3ZJ 4XJ LP3ZJ7SJ12SJDLTQ2LJ6LJ10LJ11LJ7SJ 8XJ LP12SJ 13XJ LP(c) (c
20、) 直流回路展开图直流回路展开图电流速断电流速断 保护保护限时电流限时电流速断保护速断保护过电流过电流 保护保护 跳闸及跳闸及信号回路信号回路LH a 1LJ 5LJ 9LJLH c 2LJ 6LJ 10LJ11LJ（b b）交流回路展开图）交流回路展开图五五. . 三段式电流保护的评价及应用三段式电流保护的评价及应用选择性：选择性：通过动作电流、动作时间来保证选择性。通过动作电流、动作时间来保证选择性。 单电源辐射网络上可保证获得选择性；单电源辐射网络上可保证获得选择性； 多电源网络上在某些特殊情况下才获得选择性。多电源网络上在某些特殊情况下才获得选择性。速动性：速动性：无时限速断和带时限速
21、断保护动作是迅速的；无时限速断和带时限速断保护动作是迅速的； 过电流保护则常常不能满足速动性的要求。过电流保护则常常不能满足速动性的要求。灵敏性：灵敏性：运行方式运行方式变化较大时，速断保护往往不能满足要求。变化较大时，速断保护往往不能满足要求。 被保护被保护线路很短线路很短时，无限时电流速断保护常为零。时，无限时电流速断保护常为零。 长距离重负荷线路过电流保护的灵敏度常常也很小。长距离重负荷线路过电流保护的灵敏度常常也很小。 灵敏度差是电流电压保护的主要缺点灵敏度差是电流电压保护的主要缺点。可靠性：可靠性：继电器简单、数量少，整定计算和校验容易。继电器简单、数量少，整定计算和校验容易。 可靠性好是它的主要优点可靠性好是它的主要优点。应用：主要用在应用：主要用在35kv35kv及以下的单电源辐射网上。及以下的单电源辐射网上。