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1、第三章电网的相间电流、电压保护和 方向性相间电流、电压保护第一节 单侧电源网络的相间电流、电压保护单侧电源网络特点： 只有一侧提供故障电流； 因此只需在电源侧装设断路器，当然也只有电源侧才有 保护。双侧电源网络短路过程本质上是动态过程，我们所熟悉的典型 短路电流曲线如图。1. 线路简单短路故障计算稳态周期分量非周期衰减分量工频保护基本原理短路电流中包含周期分量和非周期分量周期分量主要取决与电网参数和故障类型与故障条件，与故障时刻初始条件无关对于给定的电网和给定的故障地点与类型，周期分量相同；非周期分量与故障时刻初始条件密切相关对于给定的电网和给定的故障地点与类型，每一次故障的非周期分量都不相同
2、；反应故障特征量幅值的工频保护取故障分量中的周期分量，而将非周期分量和高频分量滤除。工频保护原理已滤去非周期分量，继电器感受的短 路电流实际上是其中的周期分量，由于继电保护起 动较快，故在用于继电保护计算中的短路计算不考 虑周期分量的衰减：用次暂态参数，一般不 考虑线路电阻。 相间短路计算：最大运行方式：通过保护装置的短路电流为最大的 方式； 最小运行方式：通过保护装置的短路电流为最小的 方式。XE ,(3)(2)1123,k kkk SLEEK EIIIZZZZZ 点故障（AB线路末端），希望保护2瞬时动作；点故障（BC线路首端），希望保护2不动作；，保护2无法区别，同样保护1无法区别点故障
3、；选择性和灵敏性出现矛盾保证选择性：，保护范围缩小灵敏度降低；无选择性速断重合闸。1k2k21kkII43,kk21,kkmax2 .kBactII一、瞬时电流速断保护（电流I段）瞬时电流速断保护动作特性分析max. 2min. 2图3-1对于，；对于， 速断保护整定原则：躲过线路末端最大短路电流 （最大运行方式下的三相短路电流） 保护1：保护2：可靠系数：Lskkskk kZZEK ZZEK ZEKI 1kK)3(k)2(k)(23 21ZZKk若.1. .max .min()rel actrelk c SABBCK EIKIZZZ.2. .max .minrel actrelk B SAB
4、K EIKIZZ3 . 12 . 1relK瞬时电流速断保护整定计算原则相间短路计算公式引入可靠系数的原因 实际的短路电流可能大于计算值； 对瞬时动作的保护还应考虑非周期分量使总电流 增大的影响； 保护装置中电流继电器的实际动作电流可能小于 整定值； 考虑必要的裕度。在最不利的情况下发生区外故障时，保护装置不 误动保证选择性。保护范围：速断保护的灵敏性是用保护范围来衡量 的。在最大运行方式下三相短路的保护范围最大， 在最小运行方式下二相短路的保护范围最小。 电流速断保护保护范围（灵敏度）校核：一般要求：电流速断保护的最大保护范围小于线路全长；当运 行方式变化大（图32） 短线路（图33） 保护
5、范围可能为0。%15min瞬时电流速断保护灵敏度例题：试整定保护1的电流速断保护，并进行灵 敏性校核。图示电压为线电压（计算短路电流时 取平均额定电压），线路电抗为， 可靠系数。如线路长度减小到50km、 25km，重复以上计算，分析计算结果，可以得 出什么结论？AB12kV110 8 .18,6 .12max.min.SS XXkml75kmX/4 . 01 3 . 1relK瞬时电流速断保护整定计算例题解： （1）kAXXEIABSBk56. 1306 .123/115min.)3( max.,30,75ABXkmlkAIKIBkrelact03. 256. 13 . 1)3( max.1
6、 .1 . min.max.)2( min.)(23act lSkIXXEI53. 9,03. 2)8 .18(23/1153 min. min.l lXX%8 .313053. 9min. 1 .minABl XX平均相 电压（2）kAXXEIABSBk04. 2206 .123/115min.)3( max.,20,50ABXkmlkAIKIBkrelact65. 204. 23 . 1)3( max.1 .1 . min.max.)2( min.)(23act lSkIXXEI9 . 2,65. 2)8 .18(23/1153 min. min.l lXX%5 .14209 . 2min
7、. 1 .minABl XX（3）kAXXEIABSBk94. 2106 .123/115min.)3( max.,10,25ABXkmlkAIKIBkrelact82. 394. 23 . 1)3( max.1 .1 . min.max.)2( min.)(23act lSkIXXEI75. 3,82. 3)8 .18(23/1153 min. min.l lXX01 .min结论：短线路时，电流速断保护可能没有保护范围。 这时，可以采用电流与电压联合方式，如电流闭锁电压 速断保护（电压低同时过电流），或距离保护。瞬时电流速断保护单相原理接线交流继电器直流继电器 电流继电器的触点容量比较小，
8、不能直接接通跳 闸线圈，故先起动中间继电器，然后再由中间继 电器的触点（容量大）去跳闸； 当线路上装有避雷器时，利用中间继电器来增大 保护装置的固有动作时间，以防止避雷器放电时 引起瞬时速断保护误动作； 线路空投时线路分布电容的暂态充电电流很大， 可能引起瞬时速断保护误动，应用中间继电器可 以延长其动作时机以躲开充电的暂态过程。应用中间继电器的原因中间继电器实物图电磁型信号继电器实物图.1.(1)1,krelS actSrelS SLrelrelSK EKZIKZZKK Z SkZK ,二、自适应电流速断保护按当前运行方式核故障类型进行整定要求实时获得在微机保护和网络化保护的背景下，有实现可能
9、， 但并非易事。1. 工作原理与整定原则能保护线路全长，因此保护范围必然延伸到相邻下 一条线路；为保证选择性，与相邻元件电流速断配合，因此必 然带时限延时动作。整定原则：保护范围不能超出下一线路瞬时电流速 断（I段）的保护范围：t1 .2 .1 .2 .actrelactactactIKIII 2 . 11 . 1 relK三、限时电流速断保护（电流II段）限时电流速断动作特性的分析图3-5，如式(3-15)ttt 21t2. 动作时限的选择灵敏度系数（过量保护）保护2的灵敏度电流速断主保护：最短时限切除元件全长的保护为“主保护”，电流速断主保护为I、II段之和。2 .)2( min.2 .m
10、in.actBkactBk senII IIK 保护动作参数（定值）障计算参数保护末端短路时最小故senK5 . 13 . 1senK3. 限时电流速断保护灵敏性校验灵敏度系数要求大于1的考虑 故障一般都不是金属性短路，存在过渡电阻时会使实际短路电流减小，不利于保护装置动作； 实际短路电流由于计算误差可能小于计算值； 保护用电流互感器由于饱和作用一般存在负误差，保护装置感受到的电流可能小于按预定变比折合的电流值； 保护装置的电流实际启动数值可能具有正误差； 考虑一定的裕度。 若灵敏度不满足要求，则考虑降低定值，即延长 保护范围：（1）与下一线路II段配合（2）实际应用中，有简单的保末端灵敏度整
11、定， 时限按保证选择性整定校验tttIKIactrelact 121 .2 .,)2( min.2 .BksenactIKI t4. 限时电流速断保护单相原理接线电磁型时间继电器实物图1. 工作原理和整定计算的基本原则 定位：后备保护，本线路近后备、相邻线路远 后备。整定原则：躲过非故障工作电流，当故障切除 后电动机自启动时，继电器能够可靠返回。显然，同一串联支路的最大负荷电流相同，电 流III段的保护定值也相同。1, 5 . 125. 1,max.MsrelL reMsrel actKKIKKKI四、定时限过电流保护（电流III段）故障后电动机自启动问题阶梯式动作时限配合，有多个相邻分支时，
12、应取时 限最大的一个，如图3-8中的t4。缺点：故障越靠近电源短，短路电流越大，而动作 时限却越长。因此主要用作后备保护。2. 按选择性整定过电流保护动作时限近后备远后备如果存在多个相邻元件，需要一一校验，如3-8图中保护4的远后备。(2) . .min .4 .41.31.5k B sen actIKI(2) . .min .4 .41.2k C sen actIKI3. 过电流保护的灵敏系数的校验同时，越邻近故障点的保护灵敏度应越高，当k1短 路时：当k2短路时（保护1的III段不启动）：在单侧电源网络中，越靠近电源端，最大负荷电流 越大（下级分支支路越多），定值越高，以上 要求自然满足。
13、 过电流保护的原理接线图与限时电流速断保护基本 相同。4 .3 .2 .1 .sensensensenKKKK4 .3 .2 .sensensenKKKmax.LI三段式电流保护的功能逻辑框图瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择起动电流，即瞬时速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流而整定。而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。五、阶段式电流保护的应用及其评价由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择
14、性地切除故障，常常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，可以只采用速断加过电流保护，或限时速断加过电流保护，也可以三者同时采用。使用I段、II段或III段组成的阶段式电流保护，其 最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况 下也能够满足快速切除故障的要求。因此在电网 中特别是在35kV及以下的较低电压的网络中获得 了广泛的应用。保护的缺点是它直接受电网的接线以及电力系统 运行方式变化的影响，例如整定值必须按系统最 大运行方式来选择，而灵敏性则必须用系统最小 运行方式来校验，这就使它往往不能满足灵敏系 数或保护范围的要求。已知下述条件：试对保护1进行三段
15、式电流保护整定计算。 （1）电流I段电流、时间定值及其保护范围 （2）电流II段电流、时间定值及其灵敏度校验 （3）电流III段电流、时间定值及其灵敏度校验。例题：三段电流保护的整定计算stKKKKKMSrerelrelrel5 . 0, 5 . 1,85. 0, 2 . 1, 1 . 1,25. 13 kmx/4 . 0 10kVABC12310km15km2 . 03 . 0min.max.SS ZZAIL150max.st5 . 03解： （1）求： 计算B母线短路时流过保护1的最大短路电流保护1的电流I速定值：kAXXEIABSB k443. 1104 . 02 . 03/5 .10min.)3( max. 1 .kAIKIBkrelAact804. 1443. 125. 1)3( max.51. 2,804. 1)2 . 0(23/5 .103 min. min.l lXXstXXABl0%7 .62104 . 05
