第二章电网的电流保护.pptx

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1、继电器是一种能自动断续的控制器件，当其输入量达到一定值时，能使输出回路的被控电量发生预计的变化，是具有对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构。按动作原理：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。按反应的物理量：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。按作用：起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。继电器的分类第1页/共201页对继电器的要求工作可靠。动作值误差小。接点可靠。消耗的功率要小。动作迅速。热稳定、动稳定要好。安装调试容易、运行维护方便、价格便宜。第2页/共201页第一节继电保护用继电器和电力互感器继电器是组成继

2、电保护装置的基本元件。电流继电器是实现电流保护的基本元件，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。第3页/共201页一、电磁型电流继电器 电磁型继电器基本结构型式有螺管线圈式，吸引衔铁式和转动舌片式三种，如下图所示。第4页/共201页第5页/共201页第6页/共201页第7页/共201页能使继电器动作（动合触电闭合）的最小电流称为继电器的动作电流；能使继电器返回（动合触电打开）的最大电流称为继电器的返回电流。由于摩擦力矩的存在，使得返回电流与动作电流不等。第8页/共201页电磁型电流继电器的原理结构和转矩曲线 电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件，它是反应

3、电流超过某一整定值而动作的继电器。电磁型继电器是利用电磁原理工作的，现以吸引衔铁式继电器为例进行分析，如下图所示。第9页/共201页首先分析使继电器触点接通的力矩（即动作力矩）。在线圈1中通以电流IK，则产生与其成正比的磁通，即 ，通过由铁心，空气隙和可动舌片而成的磁路，使舌片磁化与铁心的磁极产生电磁吸力，其大小与2成正比，这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转矩M可表示为:M=K12=K2第10页/共201页其次分析使继电器触点闭合的阻力矩。正常情况下，继电器不工作，弹簧对应于空气隙长度1产生一初始力矩Mth1。由于弹簧的张力与伸长量成正比，因此，弹簧产生的反抗力矩为Mth=Mth1+K3（1

4、 2）另另外外，在在可可动动舌舌片片转转动动的的过过程程中中，还还必必须须克服摩擦力矩克服摩擦力矩Mf。因因此此，阻阻碍碍继继电电器器动动作作的的全全部部机机械械反反抗抗力力矩矩为：为：Mth+Mf第11页/共201页1.继电器的动作条件为使继电器动作，必须增大电流IK,以增大电磁转矩M，使其满足关系式MMth+Mf第12页/共201页第13页/共201页2.继电器的返回条件为使继电器返回，弹簧作用力矩Mth必须大于电磁力矩M及摩擦力矩Mf之和，即MthM+Mf第14页/共201页第15页/共201页过电流继电器的继电特性3.继电器的特性第16页/共201页4.继电器的返回系数保护继电器的返回

5、电流与动作电流的比值成为返回系数，记为Kre在实际应用中，要求有较高的返回系数，如0.850.9。返回系数越大则保护装置的灵敏度越高，但过大的返回系数会使继电器触点闭合不够可靠。第17页/共201页5.继电器动作电流的调整方法1).改变线圈匝数即改变K32).通过改变把手改变弹簧的反作用力矩3).改变舌片初始位置即改变空气隙的长度吸引衔铁式结构的继电器一般被用作中间继电器，如DZ-10系列。螺管线圈式结构继电器多被用作时间继电器，如DS-100系列。第18页/共201页第19页/共201页 第20页/共201页二、晶体管型继电器晶体管型继电器的功能是由晶体管开关电路完成的。1、晶体管型电流继电

6、器 第21页/共201页晶体管型电流继电器有电压形成回路、整流比较回路及执行回路（单稳态触发电路）构成。1).正常工作时2).起动时第22页/共201页（1）正常工作时：电流变换器的输入电流小于继电器的动作电流，UR30，晶体管VT1因正向偏置而导通，VT2完全截止。输出电压Usc接近于+E1，对应于继电器不动作状态。第23页/共201页（2）起动时：当输入继电器的电流大于继电器的动作电流时，UR3增大，a点电位降低，致使VD5导通，VT1截止，其集电极电位升高，使晶体管VT2导通，继电器处于动作状态。第24页/共201页 当继电器的输入电流减小至返回电流时，UR3减小，a点电位增高使VD5截

7、止，VT1重新导通，触发器翻转，继电器返回，继电器的返回电流小于继电器的动作电流，其返回系数小于1。第25页/共201页2、晶体管型时间继电器 在正常情况下，VT3饱和导通，电容器C被短接，电容器C上的电压为VT3集电极与发射极之间的饱和压降Uces1和二级管D8的正向压降UD之和：UCD=UD+Uces10.6+0.2=0.8V其值小于稳压管D9的方向击穿电压，VT4截止，输出电压USC近于0V，表示继电器延时输出.第26页/共201页第27页/共201页第28页/共201页将一次系统的大电流准确地变换为适合二次系统使用的小电流（额定值为1A或5A），以便继电保护装置或仪表用于测量电流。并将

8、一次、二次设备安全隔离，使高、低压回路不存在电的联系。电流互感器在电路图中的文字符号为TA。电流互感器由铁芯及绕组组成，原方绕组和副方绕组通过一个共同的铁芯进行互感耦合。三、电流互感器：第29页/共201页1.电流互感器的极性在一、二次绕组中感应电动势同时为高电位，称为同极性或对应端。一般用L1、K1表示或以“*”标注。当一次绕组中的电流由L1或“*”流入时，二次绕组中的电流由K1或“*”流出，这种标注方式称为减极性标注。第30页/共201页第31页/共201页2.电流互感器的等值电路及向量图电流互感器与普通变压器的等值电路有着相同的形式。由于电流互感器在二次绕组短路的情况下工作，二次绕组电压

9、之后几伏，铁心中的磁感应强度很小。一般都在0.1T左右。由于工作在磁化曲线较低的部分，因此励磁阻抗 ，其等值电路如下图所示。图中一次侧的参数都已折算到二次绕组。第32页/共201页电流互感器的等值回路及相量图 第33页/共201页第34页/共201页3.误差分析1).电流误差 第35页/共201页 2).稳态短路电流引起的误差 当电流互感器一次测流过大的短路电流时，尽管二次侧有很大的去磁安匝，由于二次负载压降很大，二次电压仍会升高，及铁心中的磁感应强度会大大增加，以致铁芯饱和，磁阻增加，励磁阻抗下降，励磁电流增加，二次侧电流将减小且波形发生变化。第36页/共201页当电流互感器原边流过大的短路

10、电流时，铁心饱和，磁阻增加，励磁阻抗下降，励磁电流增加，二次侧电流将减小且波形发生变化。在铁心未饱和时，二次侧电流与原边电流成正比增加，若电流互感器二次负载阻抗Zf较大，铁芯饱和更快。第37页/共201页第38页/共201页在满足10%误差的条件下，的关系曲线叫电流互感器的10%误差曲线，它由厂家提供。按规定用于继电保护的电流互感器，其稳态电流误差不允许大于10%，角误差不得大于7。电流互感器稳态运行时的电流误差实际是二次负载阻抗ZL与短路电流倍数m的函数，可表示为I%=f(ZL,m)第39页/共201页3.暂态短路电流引起的误差 假设电流互感器磁路不饱和，将以此侧向二次侧归算。当发生短路时，

11、电流互感器的一次侧电流有短路电流的周期分量和非周期分量。周期分量电流使电流互感器产生小于10%的误差。一次侧突变的非周期分量在二次侧引起突变的非周期分量。由于一次侧短路回路的衰减时间常数一般约为0.05s。第40页/共201页 互感器二次侧匝数多，电感量大，衰减时间常数约为1s。当原边衰减完后，只剩下二次侧的非周期分量电流，全部为非周期分量电流误差，又由于非周期分量误差电流使铁心饱和，互感器励磁阻抗下降，使周期分量电流误差加大。最大误差发生在35个周波，短路回路非周期电流衰减以后，其值比稳态短路误差大许多倍，且含有很大的直流成分。第41页/共201页4.减小电流互感器误差的措施要减小电流互感器

12、的误差，就必须较小电流互感器的励磁电流。1).从制造角度上看，应尽量加大电流互感器的励磁阻抗，增大铁芯截面或用高导磁率的铍莫合金作铁芯。2).从使用角度看，应尽量减小电流互感器的二次侧负载阻抗，降低励磁电压。3).选择同型号的电流互感器串联使用，是每个电流互感器的励磁电压仅为负载压降的一半。4).选择大变化比的电流互感器，以降低短路电流倍数。v注意！电流互感器为恒流源，其副边不应开路，在副边不接负载时应将它短路。其副边必须接地，以免高电压危及人身及设备的安全。第42页/共201页第43页/共201页500KV的电流互感器第44页/共201页四.电压互感器：将一次系统的高电压准确地变换为适合二次

13、系统使用的低电压（额定值为100V或100/V）。并将一次、二次设备安全隔离，以保障二次设备和工作人员的安全。电压互感器在电路图中的文字符号为TV。1.电磁式电压互感器2.电容式电压互感器第45页/共201页电压互感器的等值电路与相量图1.电磁式电压互感器1).工作原理 电磁式电压互感器的工作原理与一般电力变压器相似。其等值电路与相量图如下图所示。以副边电压为参考相量，依次画出各支路的电流及各节点电压的相量如下图所示。第46页/共201页2).电压误差分析第47页/共201页2.电容式电压互感器 电容式电压互感器是利用电容分压原理实现电压变换的。利用可调电感L补偿分压器容性电抗，大大降低了电压

14、互感器总阻抗，使电压互感器更接近理想恒压源，从而提高了电压互感器的精确度。第48页/共201页电容式电压互感器是利用电容分压原理实现电压变换的。最简单的电容式电压互感器如下图所示。C1、C2为分压电容，T为隔离变压器。二次开路时的电压为由等值电路并根据戴维南定理可知，有载时的输出电压为=调节X1，使j X1=,则利用可调电感L补偿分压器容性电抗，大大降低电压互感器总电抗，使电压互感器更接近理想恒压源。提高了电压互感器的精确度。第49页/共201页电容式电压互感器原理图 第50页/共201页第二节相间短路的电流保护根据线路故障对主、后备保护的要求，相间短路的电流保护有三种：第一，无时限电流速断保

15、护或无时限电流电 压联锁速断保护；第二，带时限电流速断保护或带时限电流电压联锁速断保护；第三，定时限过电流保护或低电压启动过电流保护。第51页/共201页一、无时限电流速断保护无时限电流速断保护依靠动作电流来保证其选择性，即被保护线路外部短路时流过该保护的电流总小于其动作电流，不能动作；而只有在内部短路时流过保护的电流才有可能大于其动作电流，使保护动作。故无时限电流速断保护不必外加延时元件即可保证保护的选择性。第52页/共201页无时限电流速断保护的灵敏度是通过保护范围的大小来衡量的，即它所保护的线路长度的百分数来表示。保护在不同运行方式下和不同短路类型时，保护的灵敏度即保护范围各不相同。应采

16、用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度，一般要求保护范围不小于线路全长的15%。第53页/共201页1、几个基本概念1)系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。2)系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。第54页/共201页最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大。最小短路电流：在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小。保护装置的起动值：对应于电流升高而动作的电流保护，使保护装置起动的最小电流值称为保护装

17、置的起动电流。保护装置的起动值是用电力系统的一次侧参数表示的，当一次侧的短路电流达到这个数值时，安装在该处的这套保护装置就能够起动。保护装置整定：就是根据对继电保护的基本要求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。第55页/共201页2、工作原理如右图所示，在输电线路上发生短路时，流过保护安装地点的短路电流可用下式计算：结结论论：流流过过保保护护安安装装地地点点的的短短路路电电流流值值随随短短路路点点的的位位置置变化，变化，且与系统的运行方式和短路类型有关。且与系统的运行方式和短路类型有关。第56页/共201页3.整定计算动作电流为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处

18、短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即IkBmax母线B处短路时的最大短路电流。结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能保护全线路，其最大和最小保护范围Lmax和Lmin。继电器动作电流：电流保护1段的可靠系数，取1.21.3，用于保证在有各种误差的情况下该保护灾区外短路时不动作。第57页/共201页动作时限无时限电流速断保护依靠动作电流来保证其选择性，即被保护线路外部短路时流过改保护的电流总是小于其动作电流，不能动作；而只有在内部短路时流过保护的电路才有可能大于其动作电流，使其保护动作。故无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保护固有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。

19、第58页/共201页保护范围（灵敏度）计算（校验）无时限电流速断保护的灵敏度是通过保护范围的大小来衡量的，即用它所保护的线路长度的百分数来表示。在不同的运行方式下和不同的短路类型时，保护的灵敏度既保护范围个不相同。当系统在最大运行方式下三相短路时，保护范围最大，为lmax；而系统在最小方式下两相短路时，保护范围最小，为lmin；应采用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度，一般要求保护范围lmin不小于全长的15%。即lmin15%lAB第59页/共201页4.电流速断保护的接线图 单相原理接线图 原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气联接。正常状态：一次设备通过的电流为负载电流流过K

20、A的电流小于动作值不发断路器跳闸脉冲。KA不动作，其触点不闭合第60页/共201页短路故障时：短路故障时：流过KA的二次电流大于KA动作值KA触点闭合KOM线圈得电,其触点闭合KS起动，发出信号。QF跳闸，切除故障。4.电流速断保护的接线图 单相原理接线图 第61页/共201页展开图展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。分为交流回路和直流回路。看二次回路方法：先交流后直流；交流看电源，直流找线圈，抓住触点不放松，一个一个全查清。第62页/共201页 线路中管型避雷器放电时间为0.040.06S，在避雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。一方面扩大接

21、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。电流速断保护装置为什么要加中间继电器？第63页/共201页5、对电流速断保护的评价优点：简单可靠，动作迅速。缺点：（1）不能保护线路全长；（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。（3）在线路较短时，可能无保护范围。AB21IdL第64页/共201页当系统运行方式变化很大，或者保护线路的长度很短时，无时限电流速断保护的灵敏度就会不满足要求甚至没有保护范围，此保护不宜使用，此时可采用无时限电流电压联锁速断保护。电流电压联锁速断保护是采用电流、电压元件相互闭锁实现的保护，只要有一个元件不动作，保护即被闭锁。2.无时限电流电压连锁速断保护

22、第65页/共201页为了提高保护的灵敏度又不至于失去选择性，即保护在外部短路时不动作，断路器QF1处电流电压的一次动作值均可按正常运行方式下保证本线路75%长度的保护范围进行整定即：第66页/共201页特殊情况电流速断可以保护线路全长。在采用线路变压器组的接线方式的电网中，把线路和变压器可以看成是一个元件。速断保护按躲开变压器低压侧短路出口处d1点短路来整定，可以保护线路的全长。返回第67页/共201页二、带时限电流速断保护（电流保护第断）电流保护第段只能保护线路的一部分，而该线路剩下部分的短路故障必须依靠电流保护第段来可靠切除。这样，线路上的电流保护第段和第段共同构成整个被保护线路的主保护，

23、它能以尽可能快的速度，可靠并有选择性地切除本线路上任一处故障。第68页/共201页带时限电流速断保护电流测量元件的整定值遵循原则：第一、在任何情况下，带时限电流速断保护均能保护本线路全长（包括本线路末端），为此，保护范围必须延伸至相邻的下一线路，以保证保护在有各种误差的情况下仍能保护线路的全长；第二、为了保证在相邻的下一线路出口处短路时保护的选择性，本线路的带时限电流速断保护在动作时间和动作电流两个方面均必须和相邻线路的无时限电流速断保护配合。第69页/共201页电流速断保护在许多情况下均能保证选择性，且接线简单，动作迅速可靠。但是电流速断保护不能保护本线路的全长，怎么办？解决办法：增设一套新

24、的保护限时电流速断保护。限时电流速断保护：按与相邻线路电流速断保护相配合且以较短时限获得选择性的电流保护。第70页/共201页1.工作原理 （1）限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线路中去。（2）限 时电流速断保护的动作带有一定的时限。（3）为了保证速动性，时限应尽量缩短。第71页/共201页2.整定计算（1）动作电流动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的动作电流进行整定：继电器动作电流：第72页/共201页n现以下图所示断路器QF1处的带时限电流速断保护的整定为例说明动作电流、动作时间的整定计算方法。第73页/共201页(2)动作时限为了保证选择性，限时电流速断保护比下一条线路

25、无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段t，即影响 t的因素有：2QF的跳闸时间tQF,约为0.2s。时间继电器提前动作误差tt，电磁型的约为0.05s。限时速断保护的测量元件在外部故障切除后，由于惯性而不能立即返回的惯性延时tg，电磁型的约为0.1s。裕度时间ty，取0.1s。故第74页/共201页(3)灵敏度校验Ksen1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。（a）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；（b）实际的短路电流小于计算值；（c）电流互感器有负误差，使短路时流入保护起动元件中的电流变小；（d）继电器的实际起动值可能有正误差，使IdzJ变大；(e)考虑一定裕度。第75

26、页/共201页思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？（1 1）与下一条线路的限时电流速断相配合(2)动作时限比下一条线路时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段t，即第76页/共201页可见，这种提高断路器QF1处电流保护第段灵敏读的方法牺牲了其速断性。当带时限电流速断保护灵敏度不满足要求时，动作电流可采用和相邻线路电流保护第段整定值配合的方法确定，以降低本线路电流保护第段的整定值，提高其灵敏度。第77页/共201页3、限时电流速断保护的接线图 （）单相原理接线第78页/共201页展开图第79页/共201页从以上QF1处带时限电流速断保护的整定值的分析计算上可以得出如下结论：(1)带时限电流速

27、断保护的保护范围大于线路的长度lAB。(2)带时限电流速断保护必须有延时元件才能保证选择性。(3)带时限电流速断保护可见做本线路无时限电流速断保护的近后备，即当在AB线路电流第段保护范围内发生短路故障而该处电流第段拒动时，由该处电流保护第段动作控制断路器QF1延时跳闸。第80页/共201页4、对限时电流速断保护的评价 优点：限时电流速断保护结构简单，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,受系统运行方式变化较大。返回第81页/共201页定时限过电流保护定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流保护的动作

28、选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？三、定时限过电流保护(电流保护第段)第82页/共201页定时限过电流保护的作用是做本线路主保护的近后备，并做相邻下一线路或元件的远后备，因此它的保护范围要求超过相邻线路或元件的末端。第83页/共201页1、工作原理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。作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。第84页/共201页2、整定计算

29、（1）动作电流按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定：继电器的动作电流：第85页/共201页（）灵敏度校验近后备远后备第86页/共201页低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开。当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。正常运行时，KV触点打开，KA触点打开。最大负荷电流：KV触点打开，KA触点闭合。短路时：KV触点闭合，KA触点闭合。思考：当灵敏度不满足要求时，怎么办？可以采用低电压闭锁的过电流保护。第87页/共201页（3）时间整定为保证保护动作的选择性，过电流保护动作延时是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保护动作延时应比下一条线路的

30、电流段的动作时间长一个时限阶段t:第88页/共201页3 3、接线图 电流段保护的原理接线、展开图与电流段保护相同。第89页/共201页4、对定时限过电流保护的评价优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能作本线路的近后备（有时作为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保护。返回缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。第90页/共201页由于定时限过电流保护的动作值只考虑在最大负荷电流情况下保护不动作和保护能可靠返回的情况，而无时限电流速断保护和带时限电流速断

31、保护的动作电流则必须躲过某一个短路电流，因此，电流保护第段的动作电流通常比电流保护第段和第段的动作电流小得多，其灵敏度比电流保护第、段更高。第91页/共201页当网络中某处发生短路时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第段的电测量元件均可能动作。为了保证选择性，各线路第段电流保护均需增加延时元件，且各线路第段保护的延时必须互相配合。两相邻线路电流保护第段动作时间之间相差一个时间阶段的整定方式称为按阶梯原则整定。第92页/共201页当定时限过电流保护灵敏度不满足要求时，可采用低电压启动的过电流保护。所谓低电压启动的过电流保护是指在定时限过电流保护中同时采用电流测量元件和低于动作电压动作的低电

32、压测量元件来判断线路是否发生短路故障的保护。第93页/共201页四、电流保护的接线方式所谓电流保护的接线方式是指电流互感器和电流测量元件间的连接方式。为能反映所有类型的相间短路，电流保护要求至少在两相线路上应装有电流互感器和电流测量元件。第94页/共201页电流保护的接线方式(a)完全星形接线；(b)不完全星形接线三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生单相短路时，保护装置不会动作。第95页/共201页（1）两相电流差接线三相短路时流过继电器电流是倍的短路电流；AB两相短路:IJ=IaAC两相短路时流过继电器电流是 倍的短路电流；AB或CB两相

33、短路时流过继电器电流是 倍的短路电流。21IJIJ=三相短路:IJ=IaCB两相短路:IJ=IcAC两相短路:IJ=2Ia第96页/共201页故对两相电流差接线方式，在对称运行或三相短路时，Kjx=；接线系数Kjx：流过继电器的电流IJ与电流互感器二次侧短路电流之比，数值为返回在AC两相短路时，Kjx=2；在AB或BC两相短路时，Kjx=1。对于三相和两相星形接线方式任何短路型式Kjx=1.第97页/共201页2.各种接线方式在不同故障时的性能分析（1）中性点直接接地或非直接接地电网中的各种相间短路前述三种接线方式均能反应这些故障。（2）中性点非直接接地电网中的两点接地短路在中性点非直接接地电

34、网中，某点发生两点接地故障，希望只切除一个故障点。串联线路上两点接地情况放射性线路上两点接地情况第98页/共201页串联线路上两点接地情况 如下图所示，在dA点和dB点发生接地短路。若 保 护 1和 保 护 2均 采 用 三 相 星 形 接 线 时，100%地只切除线路故障。如采用两相星形接线，只能有2/3的机会有选择地切除后面的一条线路。AB：AC：BA：BC：CA：CB：第99页/共201页放射性线路上两点接地情况如下图所示，在dA、dB点发生接地短路时：如采用三相星形接线时，两套保护均将起动。如采用两相星形接线，则保护有2/3的机会只切除任一线路。AB：AC：BA：BC：CA：CB：因此

35、，在放射性的线路中，两相星形比三相星形应用较广。第100页/共201页（3）对Y，d11接线变压器后面的两相短路当侧发生AB两相短路时，分析该侧电流相量图和Y侧电流相量图。结论:三相星形接线比两相星形接线灵敏系数增大一倍。A2IB1IBIB2IA1IC2IIAIC1C1YIIYAIYCIYC2=IYBIYA2=IYA1IYB2IYB1第101页/共201页返回 过电流保护接于降压变压器的高压侧（Y侧）以作为低压侧（侧）线路故障的后备保护时，不同接线形式的保护有其不同的特点。（a）采用三相星形接线时，则B相上继电器中的电流较其它两相大一倍。因此灵敏系数增大一倍。（b）采用两相星形接线时，使B相的

36、电流遗失，不能使保护的灵敏度得到充分提高。故在两相星形接线的中线上再接入一个继电器，从而提高了这个继电器的灵敏度。（c）采用两相电流差接线时，流入继电器的电流为零，保护不动作。因此，这种接线方式不能用来保护变压器。第102页/共201页3.各种接线方式的应用范围 (1)三相星形接线方式能反应各种类型的故障，用在中性点直接接地电网中，作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地。(2)两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类型的相间短路。主要应用在35千伏及以下电压等级的中性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它作为相间短路的保护。（3）两相电流差接线方式接线简单，投资少，但是灵敏性较差，

37、这种接线主要用在610千伏中性点不接地系统中，作为馈电线和较小容量高压电动机的保护。返回第103页/共201页完全星形接线方式，一般用于大接地电流系统。完全星形接线方式，一般用于小接地电流系统。两种接线方式均能反映所有的相间短路，两种接线方式的区别主要有：（1）两种接线的投资不同；（2）在大接地电流系统中，完全星形接线能反映所有单相接地故障，不完全星形接线不能反映B相接地故障；第104页/共201页（3）在小接地电流系统中，在不同线路的不同相上发生两点接地时，不完全星形接线只有三分之一的机会切除两条线，而完全星形接线则均切除两条线，因此，不完全星形接线的供电可靠性高；在串联运行的两相邻线路上发

38、生两点接地时，不完全星形接线方式的电流保护有三分之一的机会无选择性动作，而完全星型接线则百分之百有选择性动作。第105页/共201页（4）对于绕组为星型-三角形联结的变压器后发生两相短路时，完全星型接线方式电流保护的灵敏度是不完全星型接线电流保护的灵敏度的二倍。（5）对于绕组为星形-三角形连接的变压器在发生两相短路时，完全星形接线方式电流保护的灵敏度是不完全星形接线电流保护的灵敏度的2倍。第106页/共201页五、电流三段式保护小结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，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

39、备保护。1、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。第107页/共201页 电流电压保护在单电源辐射网中一般有很好的选择性，电流保护第段主要靠动作电流值来区分被保护范围内部和外部短路而具有选择性，而电流保护第段和第段则应由动作电流和动作时间两者相结合才能保证其选择性。但在多电源或单电源环网等复杂网络中这种保护可能无法保证其选择性。第108页/共201页 电流电压保护第段和第段共同作为线路的主保护，能满足规程关于35KV及以下网络主保护的速动性要求。电源电压保护第段因为越接近电源，动作时间越长，有时动作时间长达好几秒，所以一般情况下只能作为线路的

40、后备保护。电流电压保护的灵敏度因系统运行方式的变化而变化。一般情况下能满足灵敏度要求。但在系统运行方式变化很大、线路很短和线路长而负荷重等情况下其灵敏度可能不容易满足要求，甚至出现保护范围为0的情况。第109页/共201页电流电压保护的电路构成、整定计算及调试维护都较简单，因此，它是最可靠的一种保护。电流电压保护因为选择性、灵敏性和速动性等方面都存在不足，故主要用于35kv及以下的单侧电源网络作为线路保护，也可作为电动机和小型变压器等元件的保护。对于运行方式变动大或者电压等级高于35kv的电网，这种保护的选择性、速动性和灵敏性常常难以满足，为此要才用更加复杂的保护方案。第110页/共201页保

41、护方式无时限电流速断 限时电流速断 过 电 流 保 护 一般过流低电压闭锁过流 单相原理接线图起动电流动作时限保护范围灵敏度本线路全长及下一条相邻线路无时限速断保护范围的一部分.I dz =KK Id.Bmaxt=0s0.5s线路的一部分本线路全长及下一条相邻线路全长.不满足要求:第111页/共201页优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于35千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类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性。三段式电流保护的评价第112页/共201页六、相间短路电流电压保护整定计算举例第113页/共201页

42、例2-1如下图所示网络，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整定计算（起动电流，动作时限和灵敏系数），并 画 出 时 限 特 性 曲 线。（计 算 电 压 取115KV）。第114页/共201页解：1、对保护1进行电流速断保护的整定计算（1）起动电流=1.3 3780=4914(A)取1.3第115页/共201页（2）灵敏度校验：第116页/共201页=12.5(km)=41.67%15%符合要求（3）动作时限：电流速断保护动作时限近似为零，即t=0s第117页/共201页2、限时电流速断保护的整定计算（1 1）起动电流：=1.2 1.3 1250=1950(A)第118页/

43、共201页（2 2）灵敏度校验：=1.581.5符合要求（3）动作时限第119页/共201页3.定时限电流保护整定计算（1 1）起动电流：=794.12(A)(2)灵敏度校验：近后备保护：=3.871.5符合要求第120页/共201页 远后备保护：=1.261.2符合要求(3)动作时限：第121页/共201页第三节多侧电源电网相间短路的方向性电流保护一、方向性电流保护的工作原理 为了消除双侧电源网络中保护无选择性的动作，就需要在可能误动作的保护上加设一个功率方向元件。该元件当短路功率由母线流向线路时动作；当短路功率由线路流向母线时不动作。双测电源网络相间短路方向保护就是在单侧电源网络相间短路保

44、护的基础上增加了方向判别元件，以保证其选择性的保护。双测电源网络方向保护有功率方向和阻抗方向两种。第122页/共201页二、重要概念1.短路功率：指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率。短路功率从电源流向短路点。2.故障方向：指故障发生在保护安装处的哪一侧，通常有正向故障和反向故障之分，它实际上是根据短路功率的流向进行区分的。正方向故障：从保护安装处看出去，在母线指向线路方向上发生故障。反方向故障：从保护安装处看出去，在线路指向母线方向上发生故障。第123页/共201页三：分析原因：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。四：解决办法：1.利用方向元件和电流元件结合构成了方向电

45、流保护。2.由于元件动作具有一定的方向性，可在反向故障是把保护闭锁。3.正方向故障时方向电流保护才可能动作，按正方向分组。第124页/共201页这样双侧电源系统保护变成针对两个单侧电源的子系统。有图上可见，保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合；保护2、4、6只反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合；第125页/共201页五、原理接线图构成：方向元件、电流元件、时间元件。工作原理：方向元件和电流元件必须都动作以后，才能去起动元件，再经过预定的延时后动作于跳闸。第126页/共201页第127页/共201页当双测电源网络上的保护装设方向元件后，就可以把他们拆开成

46、两个单侧电源网络看待，两组方向保护之间不要求配合关系，其整定计算仍可按单侧电源网络保护原则进行。第128页/共201页功率方向测量元件的构成原理第129页/共201页第130页/共201页第131页/共201页第132页/共201页 一般的功率方向继电器当输入电压和电流的幅值不变时，其输出(转矩或电压)值随两者相位差的大小而改变。为了在最常见的短路情况下使方向元件动作最灵敏，采用上述接线的功率方向继电器应做成最大灵敏角。又为了保证短路点有过渡电阻、线路阻抗角在范围内变化时正方向故障，继电器都能可靠动作，继电器动作的角度应该是一个范围，考虑继电器实现的方便性，这个范围通常取为。其动作特性在复数平

47、面上是一条直线。第133页/共201页其动作方程可表示为：+1+j最大灵敏线最大灵敏线最大灵敏线最大灵敏线或：不动作区第134页/共201页+1+j最大灵敏线最大灵敏线最大灵敏线最大灵敏线不动作区以电压为参考量，则当电流超前电压或滞后电压继电器均动作以电压为参考量，则当电压超前电流时，继电器动作最灵敏第135页/共201页由当余弦项和Ur，Ir越大时，其值P P也越大，继电器动作的灵敏度越高，而任一项等于零或余弦项为负时，继电器均不能动作。因此，在其正方向出口附近短路接地时，故障相对地的电压很低，使继电器不能动作，这称为方向继电器的“电压死区”。可知：第136页/共201页为了减小和消除死区，

48、在实际上广泛采用非故障的相间电压作为接入功率继电器的电压参考量，判别电流的相位。例如对A A相的方向继电器加入电流 和电压 。此时，当正方向短路时，反方向短路时，在这种情况下继电器的最大灵敏角设计为：习惯上采用 ，称为功率方向继电器的内角电流超前电压电流超前电压电流滞后电压电流滞后电压正方向短路时，能灵敏动作。正方向短路时，能灵敏动作。第137页/共201页三、相间短路方向继电器的90。接线方式功率方向继电器接线方式是指它与电流互感器和电压互感器的接线方式。功率方向继电器的接线方式必须正在各种短路故障形式下，能正确的判断短路功率方向，并使加到继电器上的电流和电压值尽可能大，是相位角接近于最灵敏

49、角，以提高功率方向继电器的灵敏性和动作可靠性。第138页/共201页2.接线方式接线方式PA:IAUBCPB:IBUCAPC:ICUAB其中:为超前的角度;为方向继电器固有内角9090o o接线方式接线方式)0(arg1cos=AAIU&时当j j在三相对称的情况下，加入继电器的电流和电压之间的相位角为9090o o第139页/共201页第140页/共201页90。接线方式的主要优点是：第一，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；第二，适当地选择继电器的内角后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。因此接线得到了广泛的应用。第141页/共201页1)正

50、方向发生三相短路正方向发生三相短路时的向量图如图所示，表示保护安装地点的母线电压，为三相的短路电流，电流滞后对应相电压的角度为线路阻抗角 。由于三相对称，三个方向继电器工作情况完全一样，故可只取A相继电器来分析由图可见:因为电流超前于电压因为电流超前于电压四.功率方向测量元件在各种工作情况下的动作第142页/共201页A A相继电器的动作条件应为相继电器的动作条件应为:要求要求:继电器均能够动作继电器均能够动作当当 要求要求当当 要求要求 为使方向继电器在任何 的情况下均能动作在三相短路时，应选择 满足：第143页/共201页2)2)正方向发生两相短路正方向发生两相短路设B BC C两相短路K