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1、第三章第三章 输电线路相间短输电线路相间短路电流保护路电流保护本讲稿第一页，共二十八页二、动作电流整定与时间整定原则二、动作电流整定与时间整定原则1 1、保护动作电流的整定计算、保护动作电流的整定计算、保护动作电流的整定计算、保护动作电流的整定计算基本依据基本依据基本依据基本依据 保证相邻线路短路时，本保护不动。保证相邻线路短路时，本保护不动。保证相邻线路短路时，本保护不动。保证相邻线路短路时，本保护不动。基本公式基本公式基本公式基本公式 本讲稿第二页，共二十八页三相短路两相短路注意：实际的电力系统的连接是非常复杂的，远不是上面这两个简单的公式就可以求得短路电流的。因此，上面的公式在大多数情况
2、下只有理论意义，没有实用价值。要想较为准确计算短路电流，可以参考电力工程基础中的相关内容。本讲稿第三页，共二十八页2 2、保护动作时间、保护动作时间、保护动作时间、保护动作时间 除了电气检测电路和装置的的固有反应时间外，除了电气检测电路和装置的的固有反应时间外，除了电气检测电路和装置的的固有反应时间外，除了电气检测电路和装置的的固有反应时间外，没有附加延时。理论上，无时限电流速断保护的动作时间为没有附加延时。理论上，无时限电流速断保护的动作时间为没有附加延时。理论上，无时限电流速断保护的动作时间为没有附加延时。理论上，无时限电流速断保护的动作时间为t=0t=0。3、灵敏度校验、灵敏度校验 电力
3、系统相关规程规定，在最小运行方式下，速断保护电力系统相关规程规定，在最小运行方式下，速断保护电力系统相关规程规定，在最小运行方式下，速断保护电力系统相关规程规定，在最小运行方式下，速断保护范围的相对值范围的相对值范围的相对值范围的相对值 L Lminmin%（15%20%15%20%）时，为合乎要求。）时，为合乎要求。）时，为合乎要求。）时，为合乎要求。4、补充、补充 电流继电器电流继电器电流继电器电流继电器KAKA作为启动元件。作为启动元件。作为启动元件。作为启动元件。中间继电器中间继电器KM的作用，触点容量大，增强电流。利用中间的作用，触点容量大，增强电流。利用中间继电器的短延时（继电器的
4、短延时（0.060.08s）作用，躲过避雷器短路线路）作用，躲过避雷器短路线路的放电时间的放电时间(10ms)。本讲稿第四页，共二十八页三、对无时限电流速断保护的评价三、对无时限电流速断保护的评价三、对无时限电流速断保护的评价三、对无时限电流速断保护的评价优点：动作迅速，简单可靠。优点：动作迅速，简单可靠。缺点：不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且它的缺点：不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且它的缺点：不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且它的缺点：不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且它的保护范围随运行方式的变化而变化。当运行方式变化很大、保护范围随运行方式的变化而变化。
5、当运行方式变化很大、保护范围随运行方式的变化而变化。当运行方式变化很大、保护范围随运行方式的变化而变化。当运行方式变化很大、被保护的线路很短时，甚至没有保护区被保护的线路很短时，甚至没有保护区被保护的线路很短时，甚至没有保护区被保护的线路很短时，甚至没有保护区 无时限电流速断保护不能保护线路全长，而且保护范无时限电流速断保护不能保护线路全长，而且保护范围受系统运行方式影响，为克服这一缺点，可采用具有自围受系统运行方式影响，为克服这一缺点，可采用具有自适应功能的电流速断保护。自适应继电保护是根据电力系适应功能的电流速断保护。自适应继电保护是根据电力系统运行方式和故障类型的变化，而实时地改变保护装
6、置的统运行方式和故障类型的变化，而实时地改变保护装置的动作特性，或整定值的一种保护。其目的是使保护装置适动作特性，或整定值的一种保护。其目的是使保护装置适应这些变化，进一步改善保护性能。应这些变化，进一步改善保护性能。本讲稿第五页，共二十八页第二节 限时电流速断保护作用：与无时限电流速断保护配合作为被保护线路相间短路的主保护。原理：反映被保护元件电流升高而带有较小时间动作的保护。一、接线图（单相原理图）一、接线图（单相原理图）本讲稿第六页，共二十八页二、动作电流整定原则二、动作电流整定原则二、动作电流整定原则二、动作电流整定原则1 1、保护动作电流的整定计算、保护动作电流的整定计算、保护动作电
7、流的整定计算、保护动作电流的整定计算基本依据基本依据基本依据基本依据 与相邻线路无时限电流速断保护（或主保护）与相邻线路无时限电流速断保护（或主保护）与相邻线路无时限电流速断保护（或主保护）与相邻线路无时限电流速断保护（或主保护）配合。配合。配合。配合。基本公式基本公式 本讲稿第七页，共二十八页2 2、保护动作时间、保护动作时间3 3、灵敏度校、灵敏度校验验n n基本出发点：选择在要求的保护区内短路最不利于保护动作的情况，来校验保护是否能够动作。n n运行方式：最小n n短路类型：两相n n短路点：本线路末端n n要求：本讲稿第八页，共二十八页三、对带时限电流速断保护的评价三、对带时限电流速断
8、保护的评价与瞬时电流速断保护相对比：与瞬时电流速断保护相对比：与瞬时电流速断保护相对比：与瞬时电流速断保护相对比：优点：优点：优点：优点：灵敏系数高灵敏系数高 保护范围大保护范围大保护范围大保护范围大缺点：只能较好地作为本线路的近后备保护，不能完全作邻缺点：只能较好地作为本线路的近后备保护，不能完全作邻缺点：只能较好地作为本线路的近后备保护，不能完全作邻缺点：只能较好地作为本线路的近后备保护，不能完全作邻下一线路的远后备保护。下一线路的远后备保护。下一线路的远后备保护。下一线路的远后备保护。本讲稿第九页，共二十八页第三节第三节 定时限过电流保护定时限过电流保护作用：作为被保护线路相间短路的后备
9、保护作用：作为被保护线路相间短路的后备保护原理：反映被保护元件电流升高而带有较长时间动作的保护原理：反映被保护元件电流升高而带有较长时间动作的保护原理：反映被保护元件电流升高而带有较长时间动作的保护原理：反映被保护元件电流升高而带有较长时间动作的保护一、接线图一、接线图（与限时电流速断保护同）（与限时电流速断保护同）（与限时电流速断保护同）（与限时电流速断保护同）二、动作电流整定原则二、动作电流整定原则二、动作电流整定原则二、动作电流整定原则保证本线路正常运行时，本保护不动保证本线路正常运行时，本保护不动保证本线路正常运行时，本保护不动保证本线路正常运行时，本保护不动当相邻元件故障切除后，本保
10、护要可靠返回当相邻元件故障切除后，本保护要可靠返回当相邻元件故障切除后，本保护要可靠返回当相邻元件故障切除后，本保护要可靠返回电流整定值为：本讲稿第十页，共二十八页2 2 2 2、保护动作时间、保护动作时间、保护动作时间、保护动作时间3 3、灵敏度校、灵敏度校验验验验为下一相邻母线上所接保护的最大动作时间。为下一相邻母线上所接保护的最大动作时间。为下一相邻母线上所接保护的最大动作时间。为下一相邻母线上所接保护的最大动作时间。近后备近后备:远远后后备备:本讲稿第十一页，共二十八页三、对定时限过电流保护的评价三、对定时限过电流保护的评价三、对定时限过电流保护的评价三、对定时限过电流保护的评价 优点
11、：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能作优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能作为远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在为远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在3535千伏千伏及以下网络中作为主保护和后备保护。及以下网络中作为主保护和后备保护。缺缺缺缺点点点点：动动动动作作作作时时时时间间间间长长长长，而而而而且且且且越越越越靠靠靠靠近近近近电电电电源源源源端端端端其其其其动动动动作作作作时时时时限限限限越越越越大大大大，对对对对靠靠靠靠电电电电源端的故障不能快速切除。源端的故障不能快速切除。源端的故障不能快速切除。源端的故障不能快速切除。本讲稿第十二页，共二十八页第四
12、节第四节 电流保护的接线方式电流保护的接线方式 电流保护的接线方式，指的是电流继电器线圈与电流互感电流保护的接线方式，指的是电流继电器线圈与电流互感器二次绕组之间的连接方式。器二次绕组之间的连接方式。完全星型接线完全星型接线 不完全星型接线不完全星型接线 两相差电流接线两相差电流接线本讲稿第十三页，共二十八页本讲稿第十四页，共二十八页两相三继电器接线本讲稿第十五页，共二十八页第五节第五节 电压、电流联锁速断保护电压、电流联锁速断保护本讲稿第十六页，共二十八页第六节第六节 三段式电流保护装置三段式电流保护装置 电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能电流速断保护只能保护线路的一部分，
13、限时电流速断保护能电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后备保护。备保护。备保护。备保护
14、。一、一、一、一、三段式电流保护原理图及展开图三段式电流保护原理图及展开图三段式电流保护原理图及展开图三段式电流保护原理图及展开图 由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过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由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过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。相配合构成的一整套保护。相配合构成的一整套保护。相配合构成的一整套保护。本讲稿第十七页，共二十八页本讲稿第十八页，共二十八页本讲稿第十九页，共二十八页本讲稿第二十页，共二十八页三、对三段式电流保护的评价三、对三段式电流保护的评价三、对三段式电流
15、保护的评价三、对三段式电流保护的评价优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于般用于般用于般用于35353535千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性。类型的影响，此外，它只在单侧
16、电源的网络中才有选择性。本讲稿第二十一页，共二十八页第七节第七节第七节第七节 反时限特性的过电流保护反时限特性的过电流保护反时限特性的过电流保护反时限特性的过电流保护 一、感应型电流继电器一、感应型电流继电器 继电器结构继电器结构继电器结构继电器结构GL-10GL-10GL-10GL-10感应式电流继电器的结构如下图所示由感感应式电流继电器的结构如下图所示由感感应式电流继电器的结构如下图所示由感感应式电流继电器的结构如下图所示由感应系统和电磁系统组成，它们分别构成反时限部分和无时限部分。应系统和电磁系统组成，它们分别构成反时限部分和无时限部分。应系统和电磁系统组成，它们分别构成反时限部分和无时
17、限部分。应系统和电磁系统组成，它们分别构成反时限部分和无时限部分。本讲稿第二十二页，共二十八页 扇扇扇扇形形形形轮轮轮轮在在在在最最最最低低低低位位位位置置置置与与与与最最最最高高高高位位位位置置置置，继继继继电电电电器器器器动动动动作作作作时时时时间间间间与与与与电电电电流流流流的的的的关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线如如如如下下下下图图图图所所所所示示示示。当当当当电电电电流流流流增增增增大大大大时时时时，动动动动作作作作时时时时限限限限减减减减少少少少，如如如如图中图中图中图中abababab部分部分部分部分,具有反时限特性。具有反时限特性。具有反时限特性。具有反时限特性。当当电电流流大
18、大到到一一定定值值时时，铁铁芯芯饱饱和和，在在图图上上出出现现曲曲线线1 1、2 2的的平平直直部部分分，具具有有定定时时限限特特性性。当当当当电电电电流流流流继继继继续续续续增增增增大大大大时时时时，衔衔衔衔铁铁铁铁瞬瞬瞬瞬时时时时被被被被吸吸吸吸下下下下，横横横横担担担担将将将将接接接接点点点点闭闭闭闭合合合合，如如如如图图图图中中中中dededede部部部部分分分分，具有速断特性。具有速断特性。具有速断特性。具有速断特性。本讲稿第二十三页，共二十八页二、工作原理二、工作原理 反反反反应应应应电电电电流流流流增增增增大大大大而而而而动动动动作作作作，其其其其延延延延时时时时与与与与通通通通
19、入入入入电电电电流流流流的的的的平平平平方方方方成成成成反反反反比比比比，一一一一般可作般可作般可作般可作6 6 6 610kV10kV线路或电动机的保护。线路或电动机的保护。三、电流及时间整定计算三、电流及时间整定计算三、电流及时间整定计算三、电流及时间整定计算 1 1 1 1、动作电流的整定、动作电流的整定、动作电流的整定、动作电流的整定 动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即灵敏度校验灵敏度校验 ：2 2 2 2、动作时间的整定、动作时间的整定、动作时
20、间的整定、动作时间的整定本讲稿第二十四页，共二十八页 两级反时限过电流保护的配合两级反时限过电流保护的配合两级反时限过电流保护的配合两级反时限过电流保护的配合:若若若若已已已已知知知知保保保保护护护护2 2 2 2反反反反时时时时限限限限过过过过电电电电流流流流保保保保护护护护的的的的整整整整定定定定参参参参数数数数，其其其其反反反反时时时时限限限限动动动动作作作作曲曲曲曲线线线线2 2 2 2。在在在在保保保保护护护护1 1 1 1、保保保保护护护护2 2 2 2反反反反时时时时限限限限过过过过电电电电流流流流保保保保护护护护重重重重叠叠叠叠保保保保护护护护区区区区内内内内，只只只只要要要要
21、在在在在d1d1d1d1处处处处用用用用动动动动作作作作延延延延时时时时保保保保证证证证选选选选择择择择性性性性，重重重重叠叠叠叠保保保保护护护护区区区区的的的的其其其其他他他他部部部部分分分分都都都都能能能能保保保保证证证证选选选选择择择择性性性性，d1d1d1d1点叫配合点，在配合点的点叫配合点，在配合点的点叫配合点，在配合点的点叫配合点，在配合点的 为已知，则为已知，则为已知，则为已知，则本讲稿第二十五页，共二十八页反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保护配合反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保护配合反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保护配合反时限过电流保护与电源侧的定时限过电
22、流保护配合 已知已知已知已知1QF1QF1QF1QF定时限过电流保护的整定参数，定时限过电流保护的整定参数，定时限过电流保护的整定参数，定时限过电流保护的整定参数，1QF1QF1QF1QF过电流保护过电流保护过电流保护过电流保护的保护范围到的保护范围到的保护范围到的保护范围到d1d1d1d1点，点，点，点，2QF2QF2QF2QF反时限过电流保护的时间特性如下图反时限过电流保护的时间特性如下图反时限过电流保护的时间特性如下图反时限过电流保护的时间特性如下图中的中的中的中的t2QFt2QFt2QFt2QF所示。重叠保护区的末端所示。重叠保护区的末端所示。重叠保护区的末端所示。重叠保护区的末端d1
23、d1d1d1叫配合点。在配合点叫配合点。在配合点叫配合点。在配合点叫配合点。在配合点d1 d1 d1 d1 本讲稿第二十六页，共二十八页四、接线图四、接线图四、接线图四、接线图 反时限过电流保护反时限过电流保护反时限过电流保护反时限过电流保护多用于多用于多用于多用于10kV10kV10kV10kV线路及电动线路及电动线路及电动线路及电动机保护。电流互感器采机保护。电流互感器采机保护。电流互感器采机保护。电流互感器采用两相星型接线，如右用两相星型接线，如右用两相星型接线，如右用两相星型接线，如右图所示。图所示。图所示。图所示。五、反时限过电流保护应用范围五、反时限过电流保护应用范围五、反时限过电
24、流保护应用范围五、反时限过电流保护应用范围 优点：在线路靠近电源处短路时，短路电流大，动作优点：在线路靠近电源处短路时，短路电流大，动作时限短且保护接线简单。时限短且保护接线简单。缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，或在最小运行方式下远处短路时，由于短路或在最小运行方式下远处短路时，由于短路或在最小运行方式下远处短路时，由于短路或在最小运行方式下远处短路时，由于短路本讲稿第二十七页，共二十八页电流较小，保护的动作时限
25、可能较长。因此，反时限过电流保电流较小，保护的动作时限可能较长。因此，反时限过电流保电流较小，保护的动作时限可能较长。因此，反时限过电流保电流较小，保护的动作时限可能较长。因此，反时限过电流保护主要用在护主要用在护主要用在护主要用在6 6 6 610101010千伏的网络中，作为馈线和电动机的保护。千伏的网络中，作为馈线和电动机的保护。千伏的网络中，作为馈线和电动机的保护。千伏的网络中，作为馈线和电动机的保护。对对对对10101010千伏以上的网络，由于上述缺点一般都不采用。千伏以上的网络，由于上述缺点一般都不采用。千伏以上的网络，由于上述缺点一般都不采用。千伏以上的网络，由于上述缺点一般都不采用。本讲稿第二十八页，共二十八页