信息与通信第二章电网的电流保护1

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1、信息与通信第二章电网的电流保护1Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望2.1 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（1）n n相间短路的电流保护主要包括：相间短路的电流保护主要包括：相间短路的电流保护主要包括：相间短路的电流保护主要包括： 电流速断保护电流速断保护电流速断保护电流速断保护 限时电流速断保护限时电流速断保护限时电流速断保护限时电流速断保护 定时限过电流保护定时限过电流保护定时限过电流保护定时限过电流保护n n电流保护的检测比较元件电流

2、保护的检测比较元件电流保护的检测比较元件电流保护的检测比较元件 继电器继电器继电器继电器 电流继电器是反应于一个电气量（电流）而动电流继电器是反应于一个电气量（电流）而动电流继电器是反应于一个电气量（电流）而动电流继电器是反应于一个电气量（电流）而动 作的简单继电器的典型代表。作的简单继电器的典型代表。作的简单继电器的典型代表。作的简单继电器的典型代表。22.1.1 继电器继电器n n电流继电器：电磁型、感应型、晶体管型、集成电流继电器：电磁型、感应型、晶体管型、集成电路型。电路型。1 1、电磁型电流继电器、电磁型电流继电器 电流继电器：文字符号：电流继电器：文字符号：KAKA 图形符号：右图

3、图形符号：右图 电压继电器：电压继电器： 文字符号：文字符号：KVKV 图形符号：右图图形符号：右图31. 电磁型电流继电器电磁型电流继电器n n基本结构形式有螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式三基本结构形式有螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式三基本结构形式有螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式三基本结构形式有螺管线圈式、吸引衔铁式和转动舌片式三种种种种n n电流继电器在电流保护中既是测量比较元件，也是起动元电流继电器在电流保护中既是测量比较元件，也是起动元电流继电器在电流保护中既是测量比较元件，也是起动元电流继电器在电流保护中既是测量比较元件，也是起动元件。它是反应电流超过整定值而动作的继电器

4、。件。它是反应电流超过整定值而动作的继电器。件。它是反应电流超过整定值而动作的继电器。件。它是反应电流超过整定值而动作的继电器。4电磁型电流继电器动作分析（电磁型电流继电器动作分析（1）n n1 1）继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流，）继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流，）继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流，）继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增大电流，使电磁转矩增大，当电磁转矩大于弹簧的反作用力矩与摩使电磁转矩增大，当电磁转矩大于弹簧的反作用力矩与摩使电磁转矩增大，当电磁转矩大于弹簧的反作用力矩与摩使电磁转矩增大，当电磁转矩大于弹簧的反作用力矩与摩擦

5、力矩之和时，继电器动作。擦力矩之和时，继电器动作。擦力矩之和时，继电器动作。擦力矩之和时，继电器动作。 动作电流：使继电器动作的最小电流值称为继电器的动动作电流：使继电器动作的最小电流值称为继电器的动动作电流：使继电器动作的最小电流值称为继电器的动动作电流：使继电器动作的最小电流值称为继电器的动 作电流（起动电流）。作电流（起动电流）。作电流（起动电流）。作电流（起动电流）。 2 2）继电器返回的条件：继电器动作后，当电流减小时，）继电器返回的条件：继电器动作后，当电流减小时，）继电器返回的条件：继电器动作后，当电流减小时，）继电器返回的条件：继电器动作后，当电流减小时，电磁力矩也减小，当电磁

6、力矩与摩擦力矩之和小于弹簧的电磁力矩也减小，当电磁力矩与摩擦力矩之和小于弹簧的电磁力矩也减小，当电磁力矩与摩擦力矩之和小于弹簧的电磁力矩也减小，当电磁力矩与摩擦力矩之和小于弹簧的作用力矩时，继电器瞬间返回原位置。作用力矩时，继电器瞬间返回原位置。作用力矩时，继电器瞬间返回原位置。作用力矩时，继电器瞬间返回原位置。 返回电流：使继电器返回原位的最大电流值称为继电返回电流：使继电器返回原位的最大电流值称为继电返回电流：使继电器返回原位的最大电流值称为继电返回电流：使继电器返回原位的最大电流值称为继电 器的返回电流。器的返回电流。器的返回电流。器的返回电流。 返回系数：返回电流与起动电流的比值。返回

7、系数：返回电流与起动电流的比值。返回系数：返回电流与起动电流的比值。返回系数：返回电流与起动电流的比值。5电磁型电流继电器动作分析（电磁型电流继电器动作分析（2）n n3 3）继电特性）继电特性）继电特性）继电特性 无论动作或返回，继电无论动作或返回，继电无论动作或返回，继电无论动作或返回，继电器从起始位置到终止位置器从起始位置到终止位置器从起始位置到终止位置器从起始位置到终止位置都是突发性的，它不可能都是突发性的，它不可能都是突发性的，它不可能都是突发性的，它不可能停留在某一个中间位置。停留在某一个中间位置。停留在某一个中间位置。停留在某一个中间位置。IopIreE0E11234560I返回

8、系数：返回系数：Ire 返回电流；返回电流；Iop 起动电流。起动电流。返回系数：一般返回系数：一般0.850.9。6辅助继电器辅助继电器72.1.2 电流速断保护（电流速断保护（1）n n仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护，称为电流仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护，称为电流仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护，称为电流仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护，称为电流速断保护，也称为无时限电流速断保护（也称为电流速断保护，也称为无时限电流速断保护（也称为电流速断保护，也称为无时限电流速断保护（也称为电流速断保护，也称为无时限电流速断保护（也称为电流I I段段段段保护）。保护

9、）。保护）。保护）。一、几个基本概念一、几个基本概念一、几个基本概念一、几个基本概念82.1.2 电流速断保护（电流速断保护（2）92.1.2 电流速断保护（电流速断保护（3）102.1.2 电流速断保护（电流速断保护（4）112.1.2 电流速断保护（电流速断保护（5）122.1.2 电流速断保护（电流速断保护（6）n n2 2、整定计算、整定计算、整定计算、整定计算 1 1）动作电流）动作电流）动作电流）动作电流 整定原则整定原则整定原则整定原则：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路出口处短路时：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路出口处短路时：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路出口处短

10、路时：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路出口处短路时流过本保护处的最大短路电流（最大运行方式下的三相短路电流）来流过本保护处的最大短路电流（最大运行方式下的三相短路电流）来流过本保护处的最大短路电流（最大运行方式下的三相短路电流）来流过本保护处的最大短路电流（最大运行方式下的三相短路电流）来整定。即整定。即整定。即整定。即可靠系数可靠系数：最大短路电流：最大短路电流：(2-1)132.1.2 电流速断保护（电流速断保护（7） 2 2）灵敏性校验）灵敏性校验）灵敏性校验）灵敏性校验 用保护范围的大小衡量，通常用线路全长的百分数表示。用保护范围的大小衡量，通常用线路全长的百分数表示。用保护范围的

11、大小衡量，通常用线路全长的百分数表示。用保护范围的大小衡量，通常用线路全长的百分数表示。 由图由图由图由图2-52-5可见，系统在最大运行方式时，电流速断的保护范围最大；可见，系统在最大运行方式时，电流速断的保护范围最大；可见，系统在最大运行方式时，电流速断的保护范围最大；可见，系统在最大运行方式时，电流速断的保护范围最大； 系统在最小运行方式时，电流速断的保护范围最小。系统在最小运行方式时，电流速断的保护范围最小。系统在最小运行方式时，电流速断的保护范围最小。系统在最小运行方式时，电流速断的保护范围最小。 一般按最小运行方式、两相短路电流来校验其保护范围：一般按最小运行方式、两相短路电流来校

12、验其保护范围：一般按最小运行方式、两相短路电流来校验其保护范围：一般按最小运行方式、两相短路电流来校验其保护范围： 要求：要求：要求：要求： L Lminmin15%L15%L15%L15%L由由(2-2)可推得可推得142.1.2 电流速断保护（电流速断保护（8）n n3 3）动作时限）动作时限）动作时限）动作时限 电流速断保护是无延时的，所以其动作时限电流速断保护是无延时的，所以其动作时限电流速断保护是无延时的，所以其动作时限电流速断保护是无延时的，所以其动作时限 为为为为0s0s，即，即，即，即(2-3)152.1.2 电流速断保护（电流速断保护（9）n n三、原理接线图三、原理接线图三

13、、原理接线图三、原理接线图继电器二次动作电流：跳闸TAQFKKAKSI&闭锁TA二次侧星形：Kcon=1，三角形：Kcon=316接线系数接线系数KconTA二次侧星形接线时：TA二次侧三角形形接线时：172.1.2 电流速断保护（电流速断保护（10）n n四、特点四、特点四、特点四、特点 优点：动作迅速，简单可靠。优点：动作迅速，简单可靠。优点：动作迅速，简单可靠。优点：动作迅速，简单可靠。 缺点：缺点：缺点：缺点：1 1）不能保护线路的全长，单独使用不能作为主保护。它）不能保护线路的全长，单独使用不能作为主保护。它）不能保护线路的全长，单独使用不能作为主保护。它）不能保护线路的全长，单独使

14、用不能作为主保护。它 常常与电流常常与电流常常与电流常常与电流IIII段一起作为主保护。段一起作为主保护。段一起作为主保护。段一起作为主保护。 2 2）保护范围受系统运行方式影响较大。）保护范围受系统运行方式影响较大。）保护范围受系统运行方式影响较大。）保护范围受系统运行方式影响较大。1212最大运行方式的Ik=f(L)最小运行方式的Ik=f(L)AABB最大运行方式的Ik=f(L)最小运行方式的Ik=f(L)最小保护范围最大保护范围最大保护范围最小保护范围182.1.2 电流速断保护（电流速断保护（11）n n五、保护的使用情况五、保护的使用情况五、保护的使用情况五、保护的使用情况 当系统运

15、行方式变化很大，或者被保护线路的长度很短时，速断当系统运行方式变化很大，或者被保护线路的长度很短时，速断当系统运行方式变化很大，或者被保护线路的长度很短时，速断当系统运行方式变化很大，或者被保护线路的长度很短时，速断 保护可能没有保护范围（或小于保护可能没有保护范围（或小于保护可能没有保护范围（或小于保护可能没有保护范围（或小于15%L15%L），因而不能采用。），因而不能采用。），因而不能采用。），因而不能采用。 在个别情况下，电流速断也可以保护线路全长，例如当电网的终在个别情况下，电流速断也可以保护线路全长，例如当电网的终在个别情况下，电流速断也可以保护线路全长，例如当电网的终在个别情况下

16、，电流速断也可以保护线路全长，例如当电网的终 端线路上采用线路变压器组的接线方式时。端线路上采用线路变压器组的接线方式时。端线路上采用线路变压器组的接线方式时。端线路上采用线路变压器组的接线方式时。ABC1k1最小保护范围最大保护范围192.1.2 电流速断保护（电流速断保护（12）n六、六、小结小结 仅仅靠动作电流来保证其选择性，因仅仅靠动作电流来保证其选择性，因 而不能保护线路全长。而不能保护线路全长。 能无延时地保护本线路的一部分，因能无延时地保护本线路的一部分，因 而它不是一个完整的电流保护。而它不是一个完整的电流保护。202.1.3 限时电流速断保护（限时电流速断保护（1）n n限时

17、电流速断保护限时电流速断保护限时电流速断保护限时电流速断保护（也称为电流（也称为电流（也称为电流（也称为电流IIII段）：段）：段）：段）：指能以较小的时指能以较小的时指能以较小的时指能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障的保护。限快速切除全线路范围以内的故障的保护。限快速切除全线路范围以内的故障的保护。限快速切除全线路范围以内的故障的保护。n n一、保护的要求及工作原理一、保护的要求及工作原理一、保护的要求及工作原理一、保护的要求及工作原理n n1 1、要求、要求、要求、要求 1 1）在任何情况下都能保护本线路的全长，并具）在任何情况下都能保护本线路的全长，并具）在任何情况下都能保护本线

18、路的全长，并具）在任何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏性。有足够的灵敏性。有足够的灵敏性。有足够的灵敏性。 2 2）在满足以上要求前提下，具有最小的动作时）在满足以上要求前提下，具有最小的动作时）在满足以上要求前提下，具有最小的动作时）在满足以上要求前提下，具有最小的动作时限。限。限。限。n n2 2、特点、特点、特点、特点 能保护线路全长，快速切除故障，兼作电流能保护线路全长，快速切除故障，兼作电流能保护线路全长，快速切除故障，兼作电流能保护线路全长，快速切除故障，兼作电流速断保护的后备。速断保护的后备。速断保护的后备。速断保护的后备。212.1.3 限时电流速断保护（限时电流速

19、断保护（2）n n3 3、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理 保护范围必然要延伸到下一条线路中去，当下一条线路出口处发保护范围必然要延伸到下一条线路中去，当下一条线路出口处发保护范围必然要延伸到下一条线路中去，当下一条线路出口处发保护范围必然要延伸到下一条线路中去，当下一条线路出口处发 生短路时，它必然起动。生短路时，它必然起动。生短路时，它必然起动。生短路时，它必然起动。 为了保证动作的选择性，保护必然带一定延时，为了尽量缩短时为了保证动作的选择性，保护必然带一定延时，为了尽量缩短时为了保证动作的选择性，保护必然带一定延时，为了尽量缩短时为了保证动作的选择性，保护必然带一定延时，为了尽量

20、缩短时 限，其保护范围不超出下一条线路速断保护的范围。限，其保护范围不超出下一条线路速断保护的范围。限，其保护范围不超出下一条线路速断保护的范围。限，其保护范围不超出下一条线路速断保护的范围。222.1.3 限时电流速断保护（限时电流速断保护（3）n n二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算 1 1、动作电流、动作电流、动作电流、动作电流 整定原则：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路电流速断保护整定原则：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路电流速断保护整定原则：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路电流速断保护整定原则：保护装置的起动电流应按躲过下一条线路电流速断保护范围末端短路时流

21、过本保护处的最大短路电流来整定，即范围末端短路时流过本保护处的最大短路电流来整定，即范围末端短路时流过本保护处的最大短路电流来整定，即范围末端短路时流过本保护处的最大短路电流来整定，即 2 2、动作时限、动作时限、动作时限、动作时限 1 1）限时速断保护的动作时限应选择得比下一条线路电流速断保护的）限时速断保护的动作时限应选择得比下一条线路电流速断保护的）限时速断保护的动作时限应选择得比下一条线路电流速断保护的）限时速断保护的动作时限应选择得比下一条线路电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段：动作时限高出一个时间阶段：动作时限高出一个时间阶段：动作时限高出一个时间阶段：(2-10)可靠性配合系

22、数可靠性配合系数：(2-11)232.1.3 限时电流速断保护（限时电流速断保护（4）n n2 2）tttt的大小应考虑：断路器跳闸时间、时间继电器动作的大小应考虑：断路器跳闸时间、时间继电器动作的大小应考虑：断路器跳闸时间、时间继电器动作的大小应考虑：断路器跳闸时间、时间继电器动作时间误差、延时返回的惯性时间、一定的裕度时间等。一时间误差、延时返回的惯性时间、一定的裕度时间等。一时间误差、延时返回的惯性时间、一定的裕度时间等。一时间误差、延时返回的惯性时间、一定的裕度时间等。一般取般取般取般取0.5s0.5s0.5s0.5s。242.1.3 限时电流速断保护（限时电流速断保护（5）n n3

23、3、限时电流速断保护动作的配合、限时电流速断保护动作的配合、限时电流速断保护动作的配合、限时电流速断保护动作的配合n n当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保护全线路范围内的故障都能够在就可以保护全线路范围内的故障都能够在就可以保护全线路范围内的故障都能够在就可以保护全线路范围内的故障都能够在0.5s0.5s的时间以内切除、的时间以内切除、的时间以内切除、的时间以内切除、252.1.3

24、限时电流速断保护（限时电流速断保护（6）n n4 4、保护装置的灵敏性校验、保护装置的灵敏性校验、保护装置的灵敏性校验、保护装置的灵敏性校验 为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式 下线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力。下线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力。下线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力。下线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力。 通常用灵敏系数来衡量。通常用灵

25、敏系数来衡量。通常用灵敏系数来衡量。通常用灵敏系数来衡量。 1 1）灵敏系数的计算）灵敏系数的计算）灵敏系数的计算）灵敏系数的计算 一般采用一般采用一般采用一般采用最小运行方式最小运行方式最小运行方式最小运行方式 下，线路末端发生两相短路时的短路电流计算，即下，线路末端发生两相短路时的短路电流计算，即下，线路末端发生两相短路时的短路电流计算，即下，线路末端发生两相短路时的短路电流计算，即262.1.3 限时电流速断保护（限时电流速断保护（7）n n保证灵敏系数大于保证灵敏系数大于保证灵敏系数大于保证灵敏系数大于1 1的原因的原因的原因的原因 （1 1）可能是非金属性短路，使短路电流减小；）可能

26、是非金属性短路，使短路电流减小；）可能是非金属性短路，使短路电流减小；）可能是非金属性短路，使短路电流减小； （2 2）实际的短路电流小于计算值；）实际的短路电流小于计算值；）实际的短路电流小于计算值；）实际的短路电流小于计算值； （3 3）电流互感器引起的负误差；）电流互感器引起的负误差；）电流互感器引起的负误差；）电流互感器引起的负误差； （4 4）保护装置中的继电器可能具有正误差；）保护装置中的继电器可能具有正误差；）保护装置中的继电器可能具有正误差；）保护装置中的继电器可能具有正误差； （5 5）考虑一定的裕度。）考虑一定的裕度。）考虑一定的裕度。）考虑一定的裕度。 2 2）灵敏度不满

27、足要求时的调整）灵敏度不满足要求时的调整）灵敏度不满足要求时的调整）灵敏度不满足要求时的调整 动作电流动作电流动作电流动作电流(2-14)272.1.3 限时电流速断保护（限时电流速断保护（8）n n三、原理图三、原理图三、原理图三、原理图TAQFKKA1KA2KS1KTKS21跳闸282.1.3 限时电流速断保护（限时电流速断保护（9）n n四、小结四、小结四、小结四、小结 限时电流速断保护的保护范围大于本线路限时电流速断保护的保护范围大于本线路限时电流速断保护的保护范围大于本线路限时电流速断保护的保护范围大于本线路 的全长。的全长。的全长。的全长。 依靠动作电流值和动作时限共同保证其选依靠

28、动作电流值和动作时限共同保证其选依靠动作电流值和动作时限共同保证其选依靠动作电流值和动作时限共同保证其选 择性。择性。择性。择性。 它与电流它与电流它与电流它与电流I I段共同构成被保护线路的主保段共同构成被保护线路的主保段共同构成被保护线路的主保段共同构成被保护线路的主保 护，兼作电流护，兼作电流护，兼作电流护，兼作电流I I段的后备保护。段的后备保护。段的后备保护。段的后备保护。292.1.4 定限时过电流保护（定限时过电流保护（1）n n定时限过电流保护（也称电流定时限过电流保护（也称电流定时限过电流保护（也称电流定时限过电流保护（也称电流IIIIII段）：指其起动段）：指其起动段）：指

29、其起动段）：指其起动电流按照躲过最大负荷电流来整定的一种保护。电流按照躲过最大负荷电流来整定的一种保护。电流按照躲过最大负荷电流来整定的一种保护。电流按照躲过最大负荷电流来整定的一种保护。 保护的作用保护的作用保护的作用保护的作用 * * 作为本线路主保护的近后备保护，以及相邻下一线路保护的远作为本线路主保护的近后备保护，以及相邻下一线路保护的远作为本线路主保护的近后备保护，以及相邻下一线路保护的远作为本线路主保护的近后备保护，以及相邻下一线路保护的远 后备保护。后备保护。后备保护。后备保护。n n一、工作原理和整定计算一、工作原理和整定计算一、工作原理和整定计算一、工作原理和整定计算n n1

30、 1、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理 正常运行时不应该动作，短路时起动并以延时来保证正常运行时不应该动作，短路时起动并以延时来保证正常运行时不应该动作，短路时起动并以延时来保证正常运行时不应该动作，短路时起动并以延时来保证 动作的选择性。动作的选择性。动作的选择性。动作的选择性。302.1.4 定限时过电流保护（定限时过电流保护（2）n n2 2、整定计算、整定计算、整定计算、整定计算n n1 1）动作电流）动作电流）动作电流）动作电流 整定原则：整定原则：整定原则：整定原则：按躲过本线路最大负荷电流来整定；按躲过本线路最大负荷电流来整定；按躲过本线路最大负荷电流来整定；按躲过本线路最

31、大负荷电流来整定；同时保证在外部同时保证在外部同时保证在外部同时保证在外部 故障切除后负荷电动机自起动过程中，保护装置能够返回。故障切除后负荷电动机自起动过程中，保护装置能够返回。故障切除后负荷电动机自起动过程中，保护装置能够返回。故障切除后负荷电动机自起动过程中，保护装置能够返回。由于负荷自起动电流由于负荷自起动电流Kss为自启动系数（为自启动系数（1），），要自起动时可靠返回，只需返回电流要自起动时可靠返回，只需返回电流引入可靠系数引入可靠系数由此，得由此，得(2-17)AB1k1D2保护2切除后，电动机D自起动。312.1.4 定限时过电流保护（定限时过电流保护（3）n n2 2）动作时

32、限的选择）动作时限的选择）动作时限的选择）动作时限的选择n n保护装置的选择性只有依靠使各保护装置带有不同的时限来满足。保护装置的选择性只有依靠使各保护装置带有不同的时限来满足。保护装置的选择性只有依靠使各保护装置带有不同的时限来满足。保护装置的选择性只有依靠使各保护装置带有不同的时限来满足。n n按照阶梯原则整定，即：按照阶梯原则整定，即：按照阶梯原则整定，即：按照阶梯原则整定，即：t t上上上上=t=t下下下下+ +t t。n n动作时限与流过的电流大小无关。动作时限与流过的电流大小无关。动作时限与流过的电流大小无关。动作时限与流过的电流大小无关。322.1.4 定限时过电流保护（定限时过

33、电流保护（4）n n一般说，任一过电流保护的动作时限，应该选择得比相邻一般说，任一过电流保护的动作时限，应该选择得比相邻一般说，任一过电流保护的动作时限，应该选择得比相邻一般说，任一过电流保护的动作时限，应该选择得比相邻各元件保护的动作时限均高出至少一个各元件保护的动作时限均高出至少一个各元件保护的动作时限均高出至少一个各元件保护的动作时限均高出至少一个t t，只有这样才，只有这样才，只有这样才，只有这样才能充分保证动作的选择性，即能充分保证动作的选择性，即能充分保证动作的选择性，即能充分保证动作的选择性，即332.1.4 定限时过电流保护（定限时过电流保护（5）n n3 3）灵敏性校验）灵敏

34、性校验）灵敏性校验）灵敏性校验 近后备的灵敏性校验近后备的灵敏性校验近后备的灵敏性校验近后备的灵敏性校验 采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流来校验。即采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流来校验。即采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流来校验。即采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流来校验。即 远后备的灵敏性校验远后备的灵敏性校验远后备的灵敏性校验远后备的灵敏性校验 采用最小运行方式下相邻下一条线路末端两相短路时的短路电流来采用最小运行方式下相邻下一条线路末端两相短路时的短路电流来采用最小运行方式下相邻下一条线路末端两相短路时的短路电流来采用最小运行

35、方式下相邻下一条线路末端两相短路时的短路电流来 校验。即校验。即校验。即校验。即342.1.4 定限时过电流保护（定限时过电流保护（6）n n二、三段式电流保护原理图（单相）二、三段式电流保护原理图（单相）二、三段式电流保护原理图（单相）二、三段式电流保护原理图（单相）TAQFKKA1KS11跳闸KT1KS2KA2KT2KS3KA3352.1.4 定限时过电流保护（定限时过电流保护（7）n n三、小结三、小结 电流电流电流电流IIIIII段的动作电流比电流段的动作电流比电流段的动作电流比电流段的动作电流比电流I I、IIII段的动作电流小得段的动作电流小得段的动作电流小得段的动作电流小得 多，

36、其灵敏度比电流多，其灵敏度比电流多，其灵敏度比电流多，其灵敏度比电流I I、IIII段更高。段更高。段更高。段更高。 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都相互配在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都相互配在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都相互配在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都相互配 合时，才能保证选择性。合时，才能保证选择性。合时，才能保证选择性。合时，才能保证选择性。 保护范围是本线路和相邻下一条线路全长。保护范围是本线路和相邻下一条线路全长。保护范围是本线路和相邻下一条线路全长。保护范围是本线路和相邻下一条线路全长。 电网末端第电网末端第电网末端第电网末端第IIIIII

37、段的动作时间可以是保护中所有元件的段的动作时间可以是保护中所有元件的段的动作时间可以是保护中所有元件的段的动作时间可以是保护中所有元件的 固有动作时间之和（即无时限动作），故可以不设电固有动作时间之和（即无时限动作），故可以不设电固有动作时间之和（即无时限动作），故可以不设电固有动作时间之和（即无时限动作），故可以不设电 流速断保护；末级线路保护可简化（如：流速断保护；末级线路保护可简化（如：流速断保护；末级线路保护可简化（如：流速断保护；末级线路保护可简化（如：I+IIII+III，II+II+ III III等），越接近电源，动作时间越长，应设三段式电等），越接近电源，动作时间越长，应设三

38、段式电等），越接近电源，动作时间越长，应设三段式电等），越接近电源，动作时间越长，应设三段式电 流保护。流保护。流保护。流保护。36阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（1）n n例题例题例题例题1 1 如下图所示网络和已知条件，试对保护如下图所示网络和已知条件，试对保护如下图所示网络和已知条件，试对保护如下图所示网络和已知条件，试对保护 1 1 进行三段式电流保护整定计进行三段式电流保护整定计进行三段式电流保护整定计进行三段式电流保护整定计算。已知：算。已知：算。已知：算。已知：37阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（2）n n1 1、保护、保护、保护、保护1

39、1电流电流电流电流I I段整定计算段整定计算段整定计算段整定计算 （1 1）动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端（）动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端（）动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端（）动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端（B B母母母母线）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即线）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即线）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即线）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即(1)（2）动作时限。为保护固有动作时间，）动作时限。为保护固有动作时间，t1=0（s）。）。38阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（3） （3

40、 3）灵敏性校验。即求保护范围。）灵敏性校验。即求保护范围。）灵敏性校验。即求保护范围。）灵敏性校验。即求保护范围。 最小运行方式下方式两相短路时的最小保护范围为最小运行方式下方式两相短路时的最小保护范围为最小运行方式下方式两相短路时的最小保护范围为最小运行方式下方式两相短路时的最小保护范围为(2)39阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（4）n n2 2、保护、保护、保护、保护1 1电流电流电流电流IIII段整定计算段整定计算段整定计算段整定计算 （1 1）动作电流。按与相邻相邻的保护）动作电流。按与相邻相邻的保护）动作电流。按与相邻相邻的保护）动作电流。按与相邻相邻的保护2

41、2的的的的I I段动作电流相配段动作电流相配段动作电流相配段动作电流相配合的原则整定，即合的原则整定，即合的原则整定，即合的原则整定，即 （2 2）动作时限。应比相邻相邻的保护）动作时限。应比相邻相邻的保护）动作时限。应比相邻相邻的保护）动作时限。应比相邻相邻的保护2 2的的的的I I段动作时限高出段动作时限高出段动作时限高出段动作时限高出一个级差一个级差一个级差一个级差t t，即，即，即，即40阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（5）n n（3 3）灵敏性校验。利用最小运行方式下本线路末）灵敏性校验。利用最小运行方式下本线路末）灵敏性校验。利用最小运行方式下本线路末）灵敏性校

42、验。利用最小运行方式下本线路末端（端（端（端（B B母线）发生两相金属性短路时流过保护的母线）发生两相金属性短路时流过保护的母线）发生两相金属性短路时流过保护的母线）发生两相金属性短路时流过保护的短路电流来校验，即短路电流来校验，即短路电流来校验，即短路电流来校验，即(3)41阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（6）n n3 3、保护、保护1 1电流电流IIIIII段整定计算段整定计算 （1 1）动作电流。按躲过本线路最大负荷电流整定，即）动作电流。按躲过本线路最大负荷电流整定，即(4) （2 2）动作时限。应比相邻线路最大动作时限高一个时限）动作时限。应比相邻线路最大动作时限

43、高一个时限级差级差t t，即，即42阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（7）n n（3 3）灵敏性校验。）灵敏性校验。 1 1）作近后备时：利用最小运行方式下本线路末端两相金）作近后备时：利用最小运行方式下本线路末端两相金属性短路时流过保护的短路电流来校验，即属性短路时流过保护的短路电流来校验，即(5)43阶段式电流保护的整定计算（阶段式电流保护的整定计算（8） 2 2）作远后备时：利用最小运行方式下相邻线路）作远后备时：利用最小运行方式下相邻线路末端两相金属性短路时流过保护的短路电流来校末端两相金属性短路时流过保护的短路电流来校验，即验，即442.1.5 电流保护的接线方式（

44、电流保护的接线方式（1）n n1、含义含义 接线方式接线方式接线方式接线方式：指的是保护中电流继电器与电流互感器二：指的是保护中电流继电器与电流互感器二 次线圈之间的连接方式。次线圈之间的连接方式。 接线系数接线系数接线系数接线系数：指的是流入电流继电器的电流与电流互感：指的是流入电流继电器的电流与电流互感 器二次线圈电流的比值。器二次线圈电流的比值。n n2 2、常用的两种接线方式、常用的两种接线方式 分类分类分类分类：对相间短路的电流保护，目前广泛使用的是：对相间短路的电流保护，目前广泛使用的是 三相星形接线（也称为完全星形接线）三相星形接线（也称为完全星形接线） 两相星形接线（也称为不完

45、全星形接线）两相星形接线（也称为不完全星形接线）452.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（2）n n1 1）三相星形接线的特点）三相星形接线的特点）三相星形接线的特点）三相星形接线的特点每相上均装有每相上均装有TATA和和KAKA，均，均为为Y Y形接线。形接线。KAKA的触点（或输出）并联的触点（或输出）并联（或者成或关系）。（或者成或关系）。接线系数接线系数=1=1。可以反映各种相间短路和可以反映各种相间短路和中性点直接接地电网中的中性点直接接地电网中的单相接地短路。单相接地短路。462.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（3）n n2 2）两相星形接线特点）两相

46、星形接线特点）两相星形接线特点）两相星形接线特点 仅在两相上安装仅在两相上安装TATA和和 KA KA，构成不完全，构成不完全Y Y形接形接 线。线。 TA TA的触点（或输出）的触点（或输出）并联（或）。并联（或）。 接线系数接线系数=1.=1. 可以反应各种相间短可以反应各种相间短路事故。路事故。472.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（4）n n3 3）保护装置的起动电流与继电器的起动电流）保护装置的起动电流与继电器的起动电流n n2 2、两种接线方式的性能比较、两种接线方式的性能比较、两种接线方式的性能比较、两种接线方式的性能比较 1 1）对中性点直接接地电网和非直接接地

47、电网中的各种短）对中性点直接接地电网和非直接接地电网中的各种短路的反映：路的反映： 对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。对各种相间短路，两种接线方式均能正确反映。 2 2）对于中性点直接接地电网的单相接地短路：）对于中性点直接接地电网的单相接地短路：）对于中性点直接接地电网的单相接地短路：）对于中性点直接接地电网的单相接地短路： 完全星形接线可以反映各种单相接地短路。完全星形接线可以反映各种单相接地短路。完全星形接线可以反映各种单相接地短路。完全星形接线可以反映各种单相接地短路。 不完全星形接线不能反映全

48、部的单相接地短路（如不完全星形接线不能反映全部的单相接地短路（如不完全星形接线不能反映全部的单相接地短路（如不完全星形接线不能反映全部的单相接地短路（如B B相接地），所相接地），所相接地），所相接地），所 以不适用于中性点直接接地电网。以不适用于中性点直接接地电网。以不适用于中性点直接接地电网。以不适用于中性点直接接地电网。482.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（5）n n3 3）对中性点非直接接地电网中不同线路不同相的两点接）对中性点非直接接地电网中不同线路不同相的两点接地短路：地短路： 在在小接地电流电网小接地电流电网小接地电流电网小接地电流电网中，发生异地两点接地时，一

49、般中，发生异地两点接地时，一般只要求切除一只要求切除一只要求切除一只要求切除一个接地点个接地点个接地点个接地点，而允许带一个接地点继续运行一段时间。，而允许带一个接地点继续运行一段时间。 异地两点接地发生在相互串联的两条线路上：异地两点接地发生在相互串联的两条线路上： * * 三相星形接线：保护三相星形接线：保护1 1和保护和保护2 2之间有配合关系，之间有配合关系，100%100%切除后一切除后一 条线路。条线路。 * * 两相星形接线：有两相星形接线：有2/32/3机会切除后一条线。（即有机会切除后一条线。（即有1/31/3机会无选择机会无选择 性动作）性动作）492.1.5 电流保护的接

50、线方式（电流保护的接线方式（6） 异地两点接地发生在相互并联的两条线路上：异地两点接地发生在相互并联的两条线路上： * * 三相星形接线：当线路三相星形接线：当线路I I和线路和线路IIII的保护动作时间相同时，保护的保护动作时间相同时，保护1 1 和保护和保护2 2同时动作，切除线路同时动作，切除线路I I和和IIII。 * * 两相星形接线：有两相星形接线：有2/32/3机会只切除一条线路。机会只切除一条线路。 * * 注意：两注意：两TATA必须装设在同名的两相上，否则可能出现两套保护均必须装设在同名的两相上，否则可能出现两套保护均 不动作的情况。一般都装在不动作的情况。一般都装在A A

51、、C C两相上。两相上。502.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（7）n n4 4）在）在Y/Y/接线变压器后接线变压器后k k(2)(2) 以以Y/-11Y/-11接线降压变压器接线降压变压器侧发生侧发生k k(2)(2)为例为例 在短路点有在短路点有 在在各绕组内有各绕组内有 解以上方程组，有解以上方程组，有* * 即：即：侧发生侧发生k k(AB)(AB)后后 Y Y侧侧B B相电流是相电流是A A、C C相相 电流的电流的2 2倍。倍。512.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（8）n n4 4）在）在）在）在Y/Y/接线变压器后接线变压器后接线变压器后接线变

52、压器后k k k k(2)(2)(2)(2)n n结论：结论：结论：结论： 当在当在Y/Y/变压器的变压器的侧发生两相短路时，侧发生两相短路时，Y Y侧滞后相的电流是其它侧滞后相的电流是其它两相电流的两相电流的2 2倍且与它们反相位。倍且与它们反相位。 当在当在Y/Y/变压器的变压器的Y Y侧发生两相短路时，侧发生两相短路时，侧超前相的电流是其它侧超前相的电流是其它两相电流的两相电流的2 2倍且与它们反相位。倍且与它们反相位。 三相星形接线的灵敏度是两相星形接线的三相星形接线的灵敏度是两相星形接线的2 2倍。倍。 * * 当过电流保护接于降压变压器的高压侧，以作为低压侧线路的后备当过电流保护接

53、于降压变压器的高压侧，以作为低压侧线路的后备保护时，如果保护采用三相星形接线，则接于保护时，如果保护采用三相星形接线，则接于B B相上的继电器流过较相上的继电器流过较其它两相大一倍的电流，因此灵敏系数大一倍；如果保护采用两相星其它两相大一倍的电流，因此灵敏系数大一倍；如果保护采用两相星形接线，只能用形接线，只能用A A（或（或C C）相电流计算灵敏系数，则较前者小一倍。此）相电流计算灵敏系数，则较前者小一倍。此时，可在两相星形接线的中线上增加一个电流继电器，该继电器反映时，可在两相星形接线的中线上增加一个电流继电器，该继电器反映的电流是的电流是-I-IB B，因此，灵敏系数与三相星形接线相同。

54、这种接线方式叫，因此，灵敏系数与三相星形接线相同。这种接线方式叫做做两相三继电器接线方式两相三继电器接线方式两相三继电器接线方式两相三继电器接线方式。522.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（9）n n两相三继电器接线方式两相三继电器接线方式两相三继电器接线方式两相三继电器接线方式532.1.5 电流保护的接线方式（电流保护的接线方式（10）n n3、两种接线方式的应用、两种接线方式的应用（1 1）三相星形接线：用于发电机、变压器的后备保）三相星形接线：用于发电机、变压器的后备保）三相星形接线：用于发电机、变压器的后备保）三相星形接线：用于发电机、变压器的后备保 护，以提高可靠性

55、和灵敏性。护，以提高可靠性和灵敏性。护，以提高可靠性和灵敏性。护，以提高可靠性和灵敏性。（2 2）两相星形接线：用于中性点不接地电网或高阻）两相星形接线：用于中性点不接地电网或高阻）两相星形接线：用于中性点不接地电网或高阻）两相星形接线：用于中性点不接地电网或高阻 接地电网中。注：所有线路上的保护装置应安接地电网中。注：所有线路上的保护装置应安接地电网中。注：所有线路上的保护装置应安接地电网中。注：所有线路上的保护装置应安 装在相同的两相上，如装在相同的两相上，如装在相同的两相上，如装在相同的两相上，如A A、C C两相。两相。两相。两相。542.1.6 阶段式电流保护的应用及评价（阶段式电流

56、保护的应用及评价（1）n n一、阶段式电一、阶段式电一、阶段式电一、阶段式电流保护的配合流保护的配合流保护的配合流保护的配合552.1.6 阶段式电流保护的应用及评价（阶段式电流保护的应用及评价（2）n n二、三段式电流保护的接线图二、三段式电流保护的接线图二、三段式电流保护的接线图二、三段式电流保护的接线图TAaQFKAaI1KSI1KAcI1KSIIKTII1KSIIIKTIIIKAaIIKAaIIIKAcIIKAcIIIKAbIIITAcKCO(a)三段式电流保护原理接线图562.1.6 阶段式电流保护的应用及评价（阶段式电流保护的应用及评价（3）n n二、三段式电流保护的接线图二、三段

57、式电流保护的接线图二、三段式电流保护的接线图二、三段式电流保护的接线图交流电流回路KSIKAaIKAcIKTIIKAaIIKAcIIKTIIIKAaIIIKAcIIIKSIIKTIIKSIIIKTIIIYRKCOQFKCO+wc-wc电流速断保护电流速断保护过电流保护跳闸回路KAaIKAcIKAaIIKAaIIIKAcIIKAcIIIKAbIII(c) 直流回路展开图(b) 交流回路展开图572.1.6 阶段式电流保护的应用及评价（阶段式电流保护的应用及评价（4）n n三、评价三、评价三、评价三、评价 （1 1）选择性：）选择性： 在单侧电源辐射型电网中，保护具有较好的选择性（靠动作电流、在单

58、侧电源辐射型电网中，保护具有较好的选择性（靠动作电流、动作时限），但是在多电源或者单电源环网等复杂电网中可能无法保动作时限），但是在多电源或者单电源环网等复杂电网中可能无法保证选择性。证选择性。 （2 2）灵敏性：受运行方式影响大，往往满足不了要求。）灵敏性：受运行方式影响大，往往满足不了要求。电流保护电流保护的缺点。的缺点。 （3 3）速动性：第）速动性：第I I、II II段满足。第段满足。第IIIIII段越靠近电源，动作时限越长段越靠近电源，动作时限越长缺点。缺点。 （4 4）可靠性：线路越简单，可靠性越高）可靠性：线路越简单，可靠性越高优点。优点。n n四、应用范围四、应用范围 （1

59、1）35kV35kV及以下的单电源辐射状电网中。及以下的单电源辐射状电网中。 （2 2）第）第I I段：也可用于段：也可用于110kV110kV线路作辅助保护。线路作辅助保护。582.2 电网相间短路的方向性电流保护（电网相间短路的方向性电流保护（1）n n2.2.1 2.2.1 方向性电流保护的工作原理方向性电流保护的工作原理方向性电流保护的工作原理方向性电流保护的工作原理 一、问题的提出一、问题的提出一、问题的提出一、问题的提出n n为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供

60、电网络、双电源或多电源为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源网络。但是，在这样的网络中简单的电流保护不能满足要求。分析如网络。但是，在这样的网络中简单的电流保护不能满足要求。分析如网络。但是，在这样的网络中简单的电流保护不能满足要求。分析如网络。但是，在这样的网络中简单的电流保护不能满足要求。分析如下：下：下：下：n n对电流速断保护：对电流速断保护：d d1 1处短路时，要求处短路时，要求I Iset2IIIset3 ，否则保护，否则保护2 2误动，相互矛盾。误动，相互矛盾。n n对过电流保护：对过电流保护：d d1 1处短路时，要求处短路时，要求t t2 2ttt3

61、3，相互矛盾。，相互矛盾。592.2.1 方向性电流保护的工作原理n n二、几个概念二、几个概念n n1 1）短路功率短路功率短路功率短路功率：指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率。在不指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率。在不考虑串联电容和分布电容前提下，短路功率从电源流向短路点。考虑串联电容和分布电容前提下，短路功率从电源流向短路点。n n2 2）故障方向故障方向故障方向故障方向：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。故障之分，它实际上是根据短路功率的流向

62、进行区分的。 正方向故障：从保护安装处看出去，在正方向故障：从保护安装处看出去，在“ “母线指向线路母线指向线路” ”方向上发生方向上发生 的故障。的故障。 反方向故障：从保护安装处看出去，在反方向故障：从保护安装处看出去，在“ “线路指向母线线路指向母线” ”方向上发生方向上发生 的故障。的故障。602.2.1 方向性电流保护的工作原理n n三、原因分析：反方向故障时，对侧电源提供的三、原因分析：反方向故障时，对侧电源提供的短路电流引起保护误动。短路电流引起保护误动。n n四、解决办法：四、解决办法：n n利用方向元件与电流元件结合，就构成了方向电流保护。利用方向元件与电流元件结合，就构成了

63、方向电流保护。n n由于元件动作具有一定的方向性，可在反向故障时把保护由于元件动作具有一定的方向性，可在反向故障时把保护闭锁。闭锁。n n正方向故障时，方向电流保护才可能动作，按正方向分组正方向故障时，方向电流保护才可能动作，按正方向分组612.2.1 方向性电流保护的工作原理方向性电流保护的工作原理n n这样，双侧电源网络保护变成了这样，双侧电源网络保护变成了这样，双侧电源网络保护变成了这样，双侧电源网络保护变成了2 2个单侧电源网络保护子个单侧电源网络保护子个单侧电源网络保护子个单侧电源网络保护子系统。系统。系统。系统。n n保护保护保护保护1 1、3 3、5 5只反映由左侧电源提供的短路

64、电流，它们之只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系相互配合。间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系相互配合。间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系相互配合。间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系相互配合。n n保护保护保护保护2 2、4 4、6 6只反映由右侧电源提供的短路电流，它们之只反映由右侧电源提供的短路电流，它们之只反映由右侧电源提供的短路电流，它们之只反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系相互配合。间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系

65、相互配合。间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系相互配合。间按照上节单侧电源网络电流保护配合关系相互配合。622.2.1 方向性电流保护的工作原理方向性电流保护的工作原理n n五、方向过电五、方向过电五、方向过电五、方向过电流保护的原理流保护的原理流保护的原理流保护的原理接线图接线图接线图接线图 构成：构成：构成：构成： * * 方向元件方向元件方向元件方向元件 * * 电流元件电流元件电流元件电流元件 * * 时间元件时间元件时间元件时间元件 工作原理工作原理工作原理工作原理 * * 方向元件和电流元方向元件和电流元方向元件和电流元方向元件和电流元件必须都动作以后件必须都动作以后件必须都动作

66、以后件必须都动作以后才能去起动时间元才能去起动时间元才能去起动时间元才能去起动时间元件，再经过预定的件，再经过预定的件，再经过预定的件，再经过预定的延时后，才能跳闸。延时后，才能跳闸。延时后，才能跳闸。延时后，才能跳闸。QFTAKW&KAKTKS跳闸632.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n含义：含义：含义：含义： 功率方向继电器：功率方向继电器：功率方向继电器：功率方向继电器：用于判别短路功率方向或测定电压与电流间的用于判别短路功率方向或测定电压与电流间的夹角的继电器，简称方向元件。由于正、反向故障时短路功率方向不夹角的继电器，简称方向元件。由于正、反向故障时短路

67、功率方向不同，它将使保护的动作具有方向性。同，它将使保护的动作具有方向性。 在常规保护中，方向元件有：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、在常规保护中，方向元件有：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型等。集成电路型等。n n一、功率方向继电器的工作原理一、功率方向继电器的工作原理一、功率方向继电器的工作原理一、功率方向继电器的工作原理 母线电压参考方向为：母线指向大地，电流参考方向：母线指向线母线电压参考方向为：母线指向大地，电流参考方向：母线指向线 路。路。1 1、故障方向的判断、故障方向的判断、故障方向的判断、故障方向的判断 利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，利用判别短

68、路功率方向或电流、电压之间的相位关系，利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系， 就可以判别就可以判别就可以判别就可以判别发生故障的方向。发生故障的方向。发生故障的方向。发生故障的方向。64652.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n问题：问题： 由以上分析可见，当由以上分析可见，当 k1k1和和 k2k2接近接近9090 时，功率方向继电器的输出时，功率方向继电器的输出功率很小，即灵敏度很低，不能满足要求。功率很小，即灵敏度很低，不能满足要求。 因此，在功率方向继电器内部，不能象前面一样直接用保护安装处因此，在功

69、率方向继电器内部，不能象前面一样直接用保护安装处的电压和电流来测量功率和相角，应该进行一定改造。的电压和电流来测量功率和相角，应该进行一定改造。662.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n2 2、对功率方向继电器的基本要求：、对功率方向继电器的基本要求：、对功率方向继电器的基本要求：、对功率方向继电器的基本要求： （1 1）应具有明确的方向性，即在正方向发生各种故障）应具有明确的方向性，即在正方向发生各种故障（包括经过渡电阻短路）时，能可靠动作，而反方向故障（包括经过渡电阻短路）时，能可靠动作，而反方向故障时，可靠不动作。时，可靠不动作。 （2 2）故障时继电器的动作

70、有足够的灵敏性。）故障时继电器的动作有足够的灵敏性。n n3 3、功率方向继电器的实现、功率方向继电器的实现、功率方向继电器的实现、功率方向继电器的实现动作特性动作特性动作特性动作特性 （1 1）最大灵敏角：在）最大灵敏角：在U Ur r和和I Ir r幅值不变时，功率方向继幅值不变时，功率方向继电器的输出（功率或转矩或电压）值随电器的输出（功率或转矩或电压）值随 r r角的大小而变化。角的大小而变化。当输出为最大时对应的当输出为最大时对应的 r r称为最大灵敏角，记为称为最大灵敏角，记为 sensen。672.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理 （2 2）对测量功率）对

71、测量功率P P和相角和相角 的方法的改造的方法的改造 1 1）对测量功率对测量功率对测量功率对测量功率P P方法的改造方法的改造方法的改造方法的改造：我们将原功率：我们将原功率：我们将原功率：我们将原功率P P的表达式的表达式的表达式的表达式 改造成以下形式：改造成以下形式：改造成以下形式：改造成以下形式： 并取最大灵敏角并取最大灵敏角并取最大灵敏角并取最大灵敏角 sen= = k1，这样，由于，这样，由于，这样，由于，这样，由于 r.2= = k1，则有，则有，则有，则有 即即即即能保证功率方向继电器的输出功率最大，即最灵敏。这样，动作方程能保证功率方向继电器的输出功率最大，即最灵敏。这样，

72、动作方程能保证功率方向继电器的输出功率最大，即最灵敏。这样，动作方程能保证功率方向继电器的输出功率最大，即最灵敏。这样，动作方程 变为变为变为变为（2-29）682.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理 这样改造后，是否能保证反方向故障时功率方向继电器可靠不动作这样改造后，是否能保证反方向故障时功率方向继电器可靠不动作呢？反方向短路时，保护呢？反方向短路时，保护2 2处的处的UrUr与与Ir Ir的夹角的夹角 r.2= = k2+180+180 ，代入，代入P P的表达式，得的表达式，得由于所以也有即所以，反方向短路时，功率方向继电器输出P为负值，不动作。692.2.2 功

73、率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n2 2）对测量角对测量角对测量角对测量角 r r方法的改造方法的改造方法的改造方法的改造：我们将原：我们将原：我们将原：我们将原测量角测量角测量角测量角 r r的表达式的表达式的表达式的表达式改造成以下表达式：改造成以下表达式：改造成以下表达式：改造成以下表达式： 并取最大灵敏角并取最大灵敏角并取最大灵敏角并取最大灵敏角 sen= = k1，这样，则有，这样，则有，这样，则有，这样，则有 当金属性短路，当金属性短路，当金属性短路，当金属性短路， r.2= = k1，但考虑过渡电阻和线路分布电容时，可能有，但考虑过渡电阻和线路分布电容时，可能有

74、，但考虑过渡电阻和线路分布电容时，可能有，但考虑过渡电阻和线路分布电容时，可能有 r.2r.2 k1，也可能有，也可能有，也可能有，也可能有 r.2r.2 k1。即：。即：-90 90 ，所以，动作方程，所以，动作方程为为（2-27）702.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n上述改造也可以理解为：先将保护上述改造也可以理解为：先将保护上述改造也可以理解为：先将保护上述改造也可以理解为：先将保护2 2的测量电压的测量电压的测量电压的测量电压UUr.2r.2顺时针顺时针顺时针顺时针旋转最大灵敏角旋转最大灵敏角旋转最大灵敏角旋转最大灵敏角 sensen后，再与后，再与后，

75、再与后，再与保护保护保护保护2 2的测量电流的测量电流的测量电流的测量电流I Ir.2r.2比较相位比较相位比较相位比较相位 ，若满足，若满足，若满足，若满足-90-90 90 90 ，则功率方向继电器动作，若，则功率方向继电器动作，若，则功率方向继电器动作，若，则功率方向继电器动作，若不满足不满足不满足不满足-90-90 90 90 ，说明故障在反方向，则不动作。，说明故障在反方向，则不动作。，说明故障在反方向，则不动作。，说明故障在反方向，则不动作。n n问题：问题：问题：问题： 当在保护出口处发生单相接地短路或相间短路接地故障当在保护出口处发生单相接地短路或相间短路接地故障当在保护出口处

76、发生单相接地短路或相间短路接地故障当在保护出口处发生单相接地短路或相间短路接地故障时，功率方向继电器的测量电压时，功率方向继电器的测量电压时，功率方向继电器的测量电压时，功率方向继电器的测量电压UUN.AN.A可能为可能为可能为可能为0 0，此时，其，此时，其，此时，其，此时，其输出功率输出功率输出功率输出功率P=0P=0，且因为，且因为，且因为，且因为0 0相量的相位是任意的，也无法将其相量的相位是任意的，也无法将其相量的相位是任意的，也无法将其相量的相位是任意的，也无法将其旋转。所以，以上方法均失效。我们称旋转。所以，以上方法均失效。我们称旋转。所以，以上方法均失效。我们称旋转。所以，以上

77、方法均失效。我们称保护出口附近的输保护出口附近的输保护出口附近的输保护出口附近的输电线路区域为功率方向继电器的电线路区域为功率方向继电器的电线路区域为功率方向继电器的电线路区域为功率方向继电器的“ “死区死区死区死区” ”。712.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n解决办法：解决办法：解决办法：解决办法：功率方向继电器的输入电流按相接入（即接功率方向继电器的输入电流按相接入（即接功率方向继电器的输入电流按相接入（即接功率方向继电器的输入电流按相接入（即接入相电流），输入电压按与接入电流不同相的相间电压接入相电流），输入电压按与接入电流不同相的相间电压接入相电流），输

78、入电压按与接入电流不同相的相间电压接入相电流），输入电压按与接入电流不同相的相间电压接入（即接入另两相的相间电压（线电压）。即：入（即接入另两相的相间电压（线电压）。即：入（即接入另两相的相间电压（线电压）。即：入（即接入另两相的相间电压（线电压）。即：A相功率方向继电器：B相功率方向继电器：C相功率方向继电器：n n功率方向继电器的以上接线方式，叫作功率方向继电器的以上接线方式，叫作功率方向继电器的以上接线方式，叫作功率方向继电器的以上接线方式，叫作“90“90 接线接线接线接线” ”。假设功率因数cos=1722.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n（3 3）90

79、90 接线的功率方向继电器的动作特性接线的功率方向继电器的动作特性接线的功率方向继电器的动作特性接线的功率方向继电器的动作特性 以以以以A A相的功率方向继电器为例。相的功率方向继电器为例。相的功率方向继电器为例。相的功率方向继电器为例。测量角为正方向短路时，测量角为（设k=60）(a)正方向短路时正方向短路时(b)反方向短路时反方向短路时反方向短路时，测量角为（设k=60） 设最大灵敏角为：sen= k90=30，用前述同样方法改造测量角，可得90接线功率方向继电器的动作方程为732.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n习惯上，设习惯上，设习惯上，设习惯上，设 =

80、= sensen=90=90 k k，称，称，称，称 为功率方向继电器的为功率方向继电器的为功率方向继电器的为功率方向继电器的内角。动作方程为内角。动作方程为内角。动作方程为内角。动作方程为（2-30）n n相应的功率相应的功率相应的功率相应的功率P P动作方程为动作方程为动作方程为动作方程为（2-33）n n这样，除了线路出口附近发生三相短路时存在这样，除了线路出口附近发生三相短路时存在这样，除了线路出口附近发生三相短路时存在这样，除了线路出口附近发生三相短路时存在“ “死区死区死区死区” ”外，外，外，外，发生其它类型短路时均没有发生其它类型短路时均没有发生其它类型短路时均没有发生其它类型

81、短路时均没有“ “死区死区死区死区” ”。对于前者，可以采。对于前者，可以采。对于前者，可以采。对于前者，可以采用记忆电路来消除死区。用记忆电路来消除死区。用记忆电路来消除死区。用记忆电路来消除死区。742.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n两种接线的功率方向继电器的动作特性图两种接线的功率方向继电器的动作特性图+1-j动作区不动作区+1-j动作区不动作区(a)第一类功率方向继电器动作特性(b)第二类功率方向继电器动作特性752.2.2 2.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n二、功率方向继电

82、器构成原理图二、功率方向继电器构成原理图二、功率方向继电器构成原理图二、功率方向继电器构成原理图 功率方向继电器的基本环节：电压形成回路、移相回路、整流滤波回路、功率方向继电器的基本环节：电压形成回路、移相回路、整流滤波回路、功率方向继电器的基本环节：电压形成回路、移相回路、整流滤波回路、功率方向继电器的基本环节：电压形成回路、移相回路、整流滤波回路、 比较回路、执行元件等。比较回路、执行元件等。比较回路、执行元件等。比较回路、执行元件等。n n1 1、电压形成回路、电压形成回路、电压形成回路、电压形成回路 * * 将将将将TVTV和和和和TATA二次侧的二次侧的二次侧的二次侧的UU、I I变

83、换成集成电路所需要的电压。变换成集成电路所需要的电压。变换成集成电路所需要的电压。变换成集成电路所需要的电压。 * * 与与与与TVTV和和和和TATA的二次回路相隔离。的二次回路相隔离。的二次回路相隔离。的二次回路相隔离。n n2 2、移相、移相、移相、移相 * * 形成形成形成形成UUr re ej j ，以便于与，以便于与，以便于与，以便于与I Ir r比较。比较。比较。比较。762.2.2 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理n n3 3、整流滤波回路、整流滤波回路 * * 滤去谐波分量。滤去谐波分量。 * * 形成方波。（输入为正半波时输出高电平，输入为负半波时输出低形成

84、方波。（输入为正半波时输出高电平，输入为负半波时输出低 电平）电平）n n4 4、比较回路、比较回路 * * 与门：输入均为与门：输入均为“1”“1”时，输出高电平。时，输出高电平。 * * 与门：输入均为与门：输入均为“0”“0”时，输出高电平。时，输出高电平。 * * 延时延时5ms5ms展宽展宽20ms20ms：5ms5ms对应角为对应角为9090 。延时超过。延时超过5ms5ms表明电压与电表明电压与电流夹角流夹角901；仅有外吸时，；仅有外吸时，Kb1；单侧电源时，；单侧电源时，Kb=1。882.2.4 方向性电流保护的应用特点方向性电流保护的应用特点n n3 3、动作电流的整定计算

85、、动作电流的整定计算、动作电流的整定计算、动作电流的整定计算 分支系数分支系数 Kb 的选择：的选择：应根据实际可能的运行方式，选取应根据实际可能的运行方式，选取最小值最小值进行整定计算。进行整定计算。892.2.4 方向性电流保护的应用特点方向性电流保护的应用特点n n助增情况：助增情况：助增情况：助增情况：假设在保护假设在保护1 1电流速断的保护范围末端电流速断的保护范围末端MM点发生相间短路，点发生相间短路，保护保护2 2的电流的电流II II段为了不超出保护段为了不超出保护1I1I段范围，保护段范围，保护2II2II段定值应为：段定值应为：AB1k2CAM由于由于即即而而所以所以902

86、.2.4 方向性电流保护的应用特点方向性电流保护的应用特点n n外吸情况：外吸情况：外吸情况：外吸情况：假设在保护假设在保护1 1电流速断的保护范围末端电流速断的保护范围末端MM点发生相间短路，点发生相间短路，保护保护2 2的电流的电流II II段为了不超出保护段为了不超出保护1I1I段范围，保护段范围，保护2II2II段定值应为：段定值应为：AB1k2CM由于由于即即而而所以所以912.2.4 方向性电流保护的应用特点方向性电流保护的应用特点n n三、定时限过电流保护三、定时限过电流保护三、定时限过电流保护三、定时限过电流保护 1 1、动作电流：按躲过最大负荷电流及灵敏度相配合原则来、动作电

87、流：按躲过最大负荷电流及灵敏度相配合原则来、动作电流：按躲过最大负荷电流及灵敏度相配合原则来、动作电流：按躲过最大负荷电流及灵敏度相配合原则来整定。整定。整定。整定。 2 2、动作时限：将动作方向一致的保护，各自独立按阶梯、动作时限：将动作方向一致的保护，各自独立按阶梯、动作时限：将动作方向一致的保护，各自独立按阶梯、动作时限：将动作方向一致的保护，各自独立按阶梯性原则进行。性原则进行。性原则进行。性原则进行。 3 3、方向元件加装原则：、方向元件加装原则：、方向元件加装原则：、方向元件加装原则： 当母线上有多条电源线路时，除动作时限最长的过电当母线上有多条电源线路时，除动作时限最长的过电当母

88、线上有多条电源线路时，除动作时限最长的过电当母线上有多条电源线路时，除动作时限最长的过电流保护不需装方向元件外，其它保护均要装方向元件。流保护不需装方向元件外，其它保护均要装方向元件。流保护不需装方向元件外，其它保护均要装方向元件。流保护不需装方向元件外，其它保护均要装方向元件。92例题例题例题例题2 2n n某某10kV10kV电网的接线图如图所示。若已知：线路电网的接线图如图所示。若已知：线路L1L1输送的最大负荷功率输送的最大负荷功率为为P PL.max=2.5MW=2.5MW，coscos =0.85=0.85，Kss=1.3Kss=1.3，Krel=1.2Krel=1.2，Kre=0

89、.85Kre=0.85。最小运。最小运行方式下，行方式下，d d1点三相短路时流过保护点三相短路时流过保护1 1的短路电流为的短路电流为I Ik.B.min=1100A=1100A，d d2点三相短路时流过保护点三相短路时流过保护1 1的短路电流为的短路电流为I Ik.C.min=680A=680A，d d3点三相短路时流点三相短路时流过保护过保护1 1的短路电流为的短路电流为I Ik.D.min=450A=450A。 试通过计算确定保护试通过计算确定保护1 1的过电流保护的接线方式，并绘出电流继电的过电流保护的接线方式，并绘出电流继电器的接线原理图。器的接线原理图。图1. 例题1用图ACL1

90、TB12y,d1110kVd1d2L2d3D93第一步，求线路L1的最大负荷电流：第二步，求保护1的过电流动作整定值：第三步，灵敏度校验： （1）保护1作为本线路L1的后备保护（即近后备）时的灵敏度校验：满足灵敏度要求。 （2）保护1作为下一线路L2的后备保护（即远后备）时的灵敏度校验：所以，也满足灵敏度要求。 94（3）保护1作为末端变压器T的后备保护（即远后备）时的灵敏度校验： 1）如果保护1采用两相星形接线，即只能测得A、C相电流，则当D点发生两相短路时，流过保护1处的短路电流有可能是B相最大，而A、C相电流是B相电流的一半，则此时的灵敏度为不满足灵敏度要求。所以，保护1不能采用两相星形

91、接线。 2）如果保护1采用两相三继电器接线，则能测得A、B、C三相的电流，于是灵敏度为满足灵敏度要求。所以，最后确定保护1过电流保护采用两相三继电器接线。95KAaKAbKAc跳闸图 例题2解题图TAaTAc96例题例题3如图1所示电网，试对保护1进行三段式相间短路电流保护的整定计算 。图 例题3图97【解】（1）首先对保护2的电流I段进行整定。， BC间的双回线仅有一回运行。因此，C母线三相短路时流过保护2的最大短路电流为: 对保护2，最大运行方式为：所以，保护2的电流I段的整定值为保护2的电流I段的动作时限为。 （2）保护1的电流I段进行整定。 1）定值计算。B母线三相短路时流过保护1的最

92、大短路电流为所以，保护1的电流I段的整定值为：2）动作时限。保护1的动作时限为： 983）灵敏度校验。保护1的最小保护范围为满足灵敏性要求。（3）保护1的电流II段进行整定。1）定值计算。保护1的电流II段的整定计算式为 Kb的计算的计算: 保护2的保护范围末端M点发生三相短路时的单相等值电路 图 求分支系数图99由图可得所以，有又由分流公式，得所以，得为使Kb最小，应取Xs1最小、Xs2最大，因此有100为了求出，由图可得即代入所有已知量并整理，得到如下二元一次方程： 解之，得=0.614。将 =0.614 代入计算 Kb 的算式，得得保护1的电流II段的整定值为 1012）动作时限。显然，

93、保护1电流II段的动作时限为： 3）灵敏度校验。对于保护1，在最小运行方式下B母线发生两相短路时，流过保护1处的最小短路电流为所以，保护1电流II段的灵敏系数为满足要求。 （4）保护1的电流III段进行整定。 1）定值计算。保护1的电流III段的定值为2）动作时限。 保护1的动作时限为 1023）灵敏度校验。 作为本线路（即AB线路）的近后备保护，保护1的电流III段的灵敏系数为所以，满足近后备保护对灵敏性的要求。作为相邻线路（即BC线路）的远后备保护，保护1的电流III段的灵敏系数为其中，Ik.C.min为最小运行方式（BC间仅一条线路运行）下相邻线路末端（即C母线）两相短路时流过保护1处的

94、最小短路电流。显然灵敏系数为 满足远后备保护对灵敏性的要求。整定完毕。103作业：作业：作业：作业：n n1 1、如图、如图、如图、如图1 1 所示网络，试对保护所示网络，试对保护所示网络，试对保护所示网络，试对保护 1 1 进行三段式电流保护的整进行三段式电流保护的整进行三段式电流保护的整进行三段式电流保护的整定计算。已知定计算。已知定计算。已知定计算。已知图1 第1题图104作业：作业：n n2 2、如图、如图、如图、如图2 2所示网络，试对保护所示网络，试对保护所示网络，试对保护所示网络，试对保护 1 1 进行三段式电流保护的整进行三段式电流保护的整进行三段式电流保护的整进行三段式电流保

95、护的整定计算。已知定计算。已知定计算。已知定计算。已知图2 第2题图105作业：作业：n n3 3、图、图、图、图3 3为单电源环网，假设各断路器处均装有电流速断和为单电源环网，假设各断路器处均装有电流速断和为单电源环网，假设各断路器处均装有电流速断和为单电源环网，假设各断路器处均装有电流速断和定时限过电流保护。试求环网中各电流速断保护的动作电定时限过电流保护。试求环网中各电流速断保护的动作电定时限过电流保护。试求环网中各电流速断保护的动作电定时限过电流保护。试求环网中各电流速断保护的动作电流和过电流保护的动作时限，并判断哪些电流速断保护和流和过电流保护的动作时限，并判断哪些电流速断保护和流和

96、过电流保护的动作时限，并判断哪些电流速断保护和流和过电流保护的动作时限，并判断哪些电流速断保护和哪些过电流保护可以不装方向元件。已知哪些过电流保护可以不装方向元件。已知哪些过电流保护可以不装方向元件。已知哪些过电流保护可以不装方向元件。已知图3 第3题图106作业作业n n4 4、假设有按、假设有按、假设有按、假设有按6060 接线方式接入的三只功率方向继电器（由接线方式接入的三只功率方向继电器（由接线方式接入的三只功率方向继电器（由接线方式接入的三只功率方向继电器（由按按按按9090 接线方式的定义可知，接线方式的定义可知，接线方式的定义可知，接线方式的定义可知， 6060 接线方式是指：当

97、接入接线方式是指：当接入接线方式是指：当接入接线方式是指：当接入电流为电流为电流为电流为I IA A时，对应接入的电压为时，对应接入的电压为时，对应接入的电压为时，对应接入的电压为- - - -UUC C，B B、C C两相类推）用两相类推）用两相类推）用两相类推）用作线路相间短路方向保护。若功率方向继电器的动作方程作线路相间短路方向保护。若功率方向继电器的动作方程作线路相间短路方向保护。若功率方向继电器的动作方程作线路相间短路方向保护。若功率方向继电器的动作方程为为为为 sensen- - - -7070 r r r r sensen+ + + +7070 , ,试求灵敏角试求灵敏角试求灵敏

98、角试求灵敏角 sensen的变化范围的变化范围的变化范围的变化范围是什么？最大灵敏角是多少？是什么？最大灵敏角是多少？是什么？最大灵敏角是多少？是什么？最大灵敏角是多少？107作业：作业：n n5 5、某、某、某、某10kV10kV电网的接线图如图电网的接线图如图电网的接线图如图电网的接线图如图4 4所示。若已知：线路所示。若已知：线路所示。若已知：线路所示。若已知：线路L1L1输送输送输送输送的最大负荷功率为的最大负荷功率为的最大负荷功率为的最大负荷功率为P PL.maxL.max=2.5MW=2.5MW，coscos =0.85=0.85，Kss=1.3Kss=1.3。试对保护试对保护试对

99、保护试对保护1 1进行电流保护的整定计算，并确定保护进行电流保护的整定计算，并确定保护进行电流保护的整定计算，并确定保护进行电流保护的整定计算，并确定保护1 1的过电的过电的过电的过电流保护的接线方式，绘出保护流保护的接线方式，绘出保护流保护的接线方式，绘出保护流保护的接线方式，绘出保护1 1电流继电器的接线原理图。电流继电器的接线原理图。电流继电器的接线原理图。电流继电器的接线原理图。变压器变压器变压器变压器T T的额定容量为的额定容量为的额定容量为的额定容量为Se=1000kVASe=1000kVA，短路电压为，短路电压为，短路电压为，短路电压为u uk k%=5.5%=5.5，x x1 1=0.4=0.4/km/km。图4 第5题图ACL1=7kmTB12y,d1110kVL2=9kmDXs.max=3Xs.min=2108