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1、第三章第三章 相间短路的电流保护相间短路的电流保护一、无时限电流速断保护（电流一、无时限电流速断保护（电流段）段） 二、限时电流速断保护二、限时电流速断保护 ( (电流电流段段) ) 三、定时限过电流保护（电流三、定时限过电流保护（电流段）段） 四、电流三段保护小结四、电流三段保护小结 五、电流保护的接线方式五、电流保护的接线方式 段电流保护一、电流速断保护一、电流速断保护(电流电流I段段)1.几个基本概念几个基本概念系统最大运行方式系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，：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系统等值阻抗最小，而通过保护装
2、置的短路电流为最大的运行方式。的运行方式。 系统最小运行方式：系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时，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。的运行方式。电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护。电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护。段电流保护最最大大短短路路电电流流：在在最最大大运运行行方方式式下下三三相相短短路路时时，通通过过保护装置的短路电流为最大。保护装置的短路电流为最大。最最小小短短路路电电流流：在在最最小小运运行行方方式式下下两两相相短短路路时时，通通过过保护装
3、置的短路电流为最小。保护装置的短路电流为最小。保保护护装装置置的的起起动动值值：对对应应于于电电流流升升高高而而动动作作的的电电流流保保护护，使使保保护护装装置置起起动动的的最最小小电电流流值值称称为为保保护护装装置置的的起动电流，记作起动电流，记作IOP。保保护护装装置置整整定定：就就是是根根据据对对继继电电保保护护的的基基本本要要求求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。段电流保护2.工作原理工作原理发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：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
4、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。段电流保护3.整定计算整定计算动作电流动作电流为为保保证证选选择择性性，保保护护装装置置的的起起动动电电流流应应按按躲躲开开下下一一条条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即I OPId.d2max=K rel Id.B.max结结论论:电电流流速速断断保保护护只只能能保保护护本本条条线线路路的的一一部部分分，而而不不能能保护全线路，其最大和最小保护范围保护全线路，其最大和最小保护范围lmax和和lmin。段电流
5、保护保护范围（灵敏度保护范围（灵敏度KLm）计算（校验）计算（校验）规规程程规规定定，在在最最小小运运行行方方式式下下，速速断断保保护护范范围围的的相对值相对值 lb%（15%20%）时，为合乎要求，即时，为合乎要求，即100%（1520）%由下图可知由下图可知其中其中Xd=X1lmin代入上式整理得代入上式整理得=段电流保护 动作时限动作时限 无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保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护固有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。 段电流保护4.电流速断保护的接线图电流速断保护的接线图 单相原理接线图单相原
6、理接线图 原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气联接。联接。段电流保护 展开图展开图 展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。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。分为交流回路和直流回路。段电流保护 线路中管型避雷器放电时间为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断保护装置中加装一个保护出口中间继电器出口中间继电器。一。一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型
7、避雷器的放电时间，防止误动作。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电流速断保护装置为什么要加中间继电器？中间继电器？段电流保护5.对电流速断保护的评价对电流速断保护的评价 优点：优点：简单可靠，动作迅速。简单可靠，动作迅速。 缺点：缺点：（1）不能保护线路全长；）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。）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。）在线路较短时，可能无保护范围。段电流保护特殊情况特殊情况 电电流流速速断断可可以以保保护护线线路路全全长长。在在采采用用线线路路变变压压器器组组的的接接线线方方式式的的电电网网
8、中中，把把线线路路和和变变压压器器可可以以看看成成是是一一个个元元件件。速速断断保保护护按按躲躲开开变变压压器器低低压压侧侧短短路路出出口口处处d1点点短短路路来来整整定定，可可以以保保护线路的全长。护线路的全长。 段电流保护二、限时电流速断保护二、限时电流速断保护 (电流电流II段段) 电流速断保护在许多情况下均能保证选择性，且接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？本线路的全长，怎么办？ 解决办法：解决办法：增设一套新的保增设一套新的保护护限时电流速断保护。限时电流速断保
9、护。 限时电流速断保护：限时电流速断保护：按按与与相相邻邻线线路路电电流流速速断断保保护护相相配配合合且且以以较较短短时时限限获获得得选选择择性性的电流保护。的电流保护。段电流保护1. 工作原理工作原理 （1）限时电流）限时电流速断保护的保护范速断保护的保护范围必须延伸到下一围必须延伸到下一条线路中去。条线路中去。 （2）限限时时电电流流速速断断保保护护的的动动作作带带有一定的时限。有一定的时限。 （3）为为了了保保证证速速动动性性，时时限限应应尽尽量量缩短。缩短。 段电流保护 2. 整定计算整定计算 （1） 动作电流动作电流 动动作作电电流流按按躲躲开开下下一一条条线线路路无无时时限限电电流
10、流速速断断保保护护的动作电流进行整定：的动作电流进行整定： 段电流保护(2)动作时限动作时限为为了了保保证证选选择择性性，限限时时电电流流速速断断保保护护比比下下一一条条线线路路无无时时限限电电流流速速断断保保护护的的动动作作时时限限高高出出一一个个时时间间阶阶段段t，即即段电流保护(3)灵敏度校验灵敏度校验 Ksen1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。，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）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；较小；（b）实际的短路电流小于计算值；）实际的短路电流小于计算值；（c）电电流流互互感感器器有有负负误误差差，使
11、使短短路路时时流流入入保保护护起起动动元元件件中的电流变小；中的电流变小；（d）继电器的实际起动值可能有正误差，使）继电器的实际起动值可能有正误差，使IOP.r变大；变大；(e)考虑一定裕度。考虑一定裕度。段电流保护思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？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）与下一条线路的限时电流速断相配合(2)动动作作时时限限比比下下一一条条线线路路时时限限电电流流速速断断保保护护的的动动作作时限高出一个时间阶段时限高出一个时间阶段t，即，即段电流保护3.限时电流速断保护的接线图限时电流速断保护的接线图 （）单相原理接线（）单相原理接
12、线段电流保护展开图展开图 段电流保护4.对限时电流速断保护的评价对限时电流速断保护的评价 优点：优点：限时电流速断保护结构简单，动作可靠，能保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。护本条线路全长。 缺点：缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护。不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护。 段电流保护三、定时限过电流保护（电流三、定时限过电流保护（电流III段）段） 定时限过电流保护定时限过电流保护定定义义：其其动动作作电电流流按按躲躲过过被被保保护护线线路路的的最最大大负负荷荷电电流流整整定定，其其动动作作时时间间一一般般按按阶阶梯梯原原则则进进行行整整定定以以实实现现
13、过过电电流流保保护护的的动动作作选选择择性性，并并且且其其动动作时间与短路电流的大小无关。作时间与短路电流的大小无关。思思考考问问题题：无无时时限限电电流流速速断断保保护护只只能能保保护护本本线线路路一一部部分分，限限时时电电流流速速断断能能保保护护本本线线路路全全长长，但但不不能能做做为为相相邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？段电流保护1. 工作原理工作原理反应电流增大而动作反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全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，长和下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备
14、保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。在最大负荷时，保护不应该动作。 段电流保护 2.整定计算整定计算（1）动作电流）动作电流按按躲躲开开被被保保护护线线路路的的最最大大负负荷荷电电流流，且且在在自自起起动动电电流流下继电器能可靠返回进行整定：下继电器能可靠返回进行整定： 段电流保护（）灵敏度校验（）灵敏度校验近后备近后备远后备远后备段电流保护（3）时间整定时间整定 为为保保证证保保护护动动作作的的选选择择性性，过过电电流流保保护护动动作作延延时时是是按按阶阶梯梯原原则则整整定定的的，即即本本线线路路
15、的的过过电电流流保保护护动动作作延延时时应应比比下下一条线路的电流一条线路的电流段的动作时间长一个时限阶段段的动作时间长一个时限阶段t:3.3.接线图接线图 电电流流段段保保护护的的原原理理接接线线、展展开开图图与与电电流流段段保保护相同。护相同。 段电流保护4. 对定时限过电流保护的评价对定时限过电流保护的评价 优点：优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网结构简单，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。在放射型电为主保护），而且能作为下一条线路
16、的远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保千伏及以下网络中作为主保护。护。缺缺点点：动动作作时时间间长长，而而且且越越靠靠近近电电源源端端其其动动作作时时限限越越大，对靠电源端的故障不能快速切除。大，对靠电源端的故障不能快速切除。 段电流保护四、电流三段保护小结四、电流三段保护小结 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保护，因此，必须采用
17、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。下一段相邻线路的后备保护。1.三段式电流保护：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。流保护相配合构成的一整套保护。段电流保护思考：思考：是不是所有的线路都要装设三段式电流保护？是不是所有的线路都要装设三段式电流保护？什么情况下过电流保护作为主保护？什么情况下过电流保护作为主保护？什么情况下可采用两段组成一套保护？什么情况下可采用两段组成一套保护？段电流保护2.电流三段式保护的保护特性及时限特性电流三段式保护的保护特性及时限特性 段电流保护3.
18、电流三段式保护接线图电流三段式保护接线图（1）单相原理接线图）单相原理接线图段电流保护（2）展开图。）展开图。段电流保护优点：优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于障。一般用于35千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：缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路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，它只在单侧电源的网络中才有选择性。4、三段式电流保护的评价、三段式电流保护的评价段电流保护例例 如如下下图图所所示示网网络络，
19、试试对对保保护护1进进行行电电流流速速断断，限限时时电电流流速速断断和和定定时时限限过过电电流流保保护护整整定定计计算算（起起动动电电流流，动动作作时时限限和和灵灵敏敏系系数数），并并画画出出时时限限特特性性曲曲线线。（计算电压取（计算电压取115KV）。）。段电流保护解：解：1、对保护、对保护1进行电流速断保护的整定计算进行电流速断保护的整定计算（1）起动电流）起动电流=1.3 3780=4914(A)取取1.3段电流保护（2）灵敏度校验：）灵敏度校验：段电流保护=12.5 ( km)=41.67%15%符合要求符合要求（3）动作时限：）动作时限：电流速断保护动作时限近似为零，即电流速断保护
20、动作时限近似为零，即t=0s段电流保护2、限时电流速断保护的整定计算、限时电流速断保护的整定计算 （1 1）起动电流：）起动电流： =1.2 1.3 1250=1950(A)段电流保护（2 2）灵敏度校验：）灵敏度校验： =1.581.5 符合要求符合要求 （3）动作时限）动作时限 段电流保护3.定时限电流保护整定计算定时限电流保护整定计算（1 1）起动电流：）起动电流： =794.12(A)(2)灵敏度校验：灵敏度校验： 近后备保护近后备保护：=3.871.5符合要求符合要求段电流保护 远后备远后备保护：保护：=1.261.2符合要求符合要求(3)动作时限：动作时限：段电流保护时限特性曲线时
21、限特性曲线段电流保护五、电流保护的接线方式五、电流保护的接线方式 1.相间短路电流保护的主要接线形式相间短路电流保护的主要接线形式2.各种接线方式在不同故障时的性能分析各种接线方式在不同故障时的性能分析3.各种接线方式的应用范围各种接线方式的应用范围 电流保护的接线方式：电流保护的接线方式：指保护中电流继电器与电指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的联系方式。流互感器二次线圈之间的联系方式。 段电流保护1. 相间短路电流保护的主要接线形式相间短路电流保护的主要接线形式 (1)三相星形三相星形接线 (2)两相星形接线 三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。三相星形接线方式的保护对各种故
22、障都能动作。两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生相发生单相短路时，保护装置不会动作。单相短路时，保护装置不会动作。段电流保护（3） 两相电流差接线两相电流差接线三相短路时流过继电器电流是三相短路时流过继电器电流是 倍的短路电流；倍的短路电流；AB两相短路两相短路: Ir= IaAC两相短路时流过继电器电流是两相短路时流过继电器电流是 倍的短路电流；倍的短路电流； AB或或CB两相短路时流过继电器电流是两相短路时流过继电器电流是 倍的短路电流。倍的短路电流。21Ir=三相短路三相短路:Ir= IaCB两相短路两相短路: Ir= IcAC两相短路
23、两相短路: Ir= 2Ia段电流保护故故对对两两相相电电流流差差接接线线方方式式，在在对对称称运运行行或或三三相相短短路路时时，Kcon= ；接接线线系系数数Kcon：流流过过继继电电器器的的电电流流与与电电流流互互感感器器二次侧短路电流之比，数值为二次侧短路电流之比，数值为在在AC两相短路时，两相短路时，Kcon=2；在在AB或或BC两相短路时两相短路时，Kcon=1。对于三相和两相星形接线方式任何短路型式对于三相和两相星形接线方式任何短路型式Kcon=1.段电流保护2. 各种接线方式在不同故障时的性能分析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
24、路）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。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）中性点非直接接地电网中的两点接地短路 在在中中性性点点非非直直接接接接地地电电网网中中，某某点点发发生生两两点点接接地地故故障障，希望只切除一个故障点。希望只切除一个故障点。串联线路上两点接地情况串联线路上两点接地情况 放射性线路上两点接地情况放射性线路上两点接地情况 段电流保护 串联线路上两点接地情况串联线路上两点接地情况 如下图所示，在如下图所示，在dA点和点和dB点发生接地短路。点发生接地短路。 若若保保护护1和和保保护护2均
25、均采采用用三三相相星星形形接接线线时时，100%地地只只切除线路故障。切除线路故障。 如如采采用用两两相相星星形形接接线线，只只能能有有2/3的的机机会会有有选选择择地地切切除后面的一条线路。除后面的一条线路。段电流保护 放射性线路上两点接地情况放射性线路上两点接地情况 如下图所示，在如下图所示，在dA 、dB点发生接地短路时：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，则有如采用两相星形接线，则有2/3的机会只切除任一线路。的机会只切除任一线路。 因因此此，在在放放射射性性的的线线路路中中，两两相相星星形形比比三三相相
26、星星形形应应用较广用较广。 段电流保护（3） 对对Y，d11接线变压器后面的两相短路接线变压器后面的两相短路当当侧发生侧发生AB两相短路时，分两相短路时，分析该侧电流相量图析该侧电流相量图和和 Y侧电流相量图。侧电流相量图。结论结论:三相星形接线三相星形接线比两相星形接线灵比两相星形接线灵敏系数增大一倍。敏系数增大一倍。A2IB1IBIB2IA1IC2IIAIC1C1YIIYAIYCIYC2=IYBIYA2=IYA1IYB2IYB1段电流保护 过过电电流流保保护护接接于于降降压压变变压压器器的的高高压压侧侧（Y侧侧）以以作作为为低低压压侧侧（侧侧）线线路路故故障障的的后后备备保保护护时时，不不
27、同同接接线线形形式式的的保护有其不同的特点。保护有其不同的特点。（a）采采用用三三相相星星形形接接线线时时，则则B相相上上继继电电器器中中的的电电流流较其它两相大一倍。因此灵敏系数增大一倍较其它两相大一倍。因此灵敏系数增大一倍。（b）采采用用两两相相星星形形接接线线时时，使使B相相的的电电流流遗遗失失，不不能能使使保保护护的的灵灵敏敏度度得得到到充充分分提提高高。故故在在两两相相星星形形接接线线的的中中线线上再接入一个继电器，从而提高了这个继电器的灵敏度。上再接入一个继电器，从而提高了这个继电器的灵敏度。（c）采采用用两两相相电电流流差差接接线线时时，流流入入继继电电器器的的电电流流为为零零，
28、保保护护不不动动作作。因因此此，这这种种接接线线方方式式不不能用来保护变压器。能用来保护变压器。段电流保护3. 各种接线方式的应用范围各种接线方式的应用范围 (1)三三相相星星形形接接线线方方式式能能反反应应各各种种类类型型的的故故障障，用用在在中中性性点点直直接接接接地地电电网网中中，作作为为相相间间短短路路的的保保护护，同同时也可保护单相接地。时也可保护单相接地。 (2)两两相相星星形形接接线线方方式式较较为为经经济济简简单单，能能反反应应各各种种类类型型的的相相间间短短路路。主主要要应应用用在在35千千伏伏及及以以下下电电压压等等级级的的中中性性点点直直接接接接地地电电网网和和非非直直接
29、接接接地地电电网网中中，广广泛泛地地采采用它作为相间短路的保护。用它作为相间短路的保护。（3）两两相相电电流流差差接接线线方方式式接接线线简简单单，投投资资少少，但但是是灵灵敏敏性性较较差差，这这种种接接线线主主要要用用在在610千千伏伏中中性性点点不不接接地系统中，作为馈电线和较小容量高压电动机的保护。地系统中，作为馈电线和较小容量高压电动机的保护。段电流保护三段式电流保护的评价段电流保护1、原理、原理 无时限电流速断动作电流无时限电流速断动作电流 过电流动作时限过电流动作时限 限时电流速断限时电流速断 时间和电流时间和电流2、应用、应用 单电源辐射网单电源辐射网 多用于多用于35KV以下以下3、评价、评价 简单、可靠简单、可靠习题：习题：3、4、6、11段电流保护
