第6章 中压系统继电保护

1、第6章 中压系统继电保护 从系统运行和系统设计两个角度，理解本章在供 配电技术体系中的位置。 1）运行角度：设置继电保护的主要目的，是 避免系统因故障而发生不可逆的损坏，并限制故 障的影响范围。因此，一个实用的系统，保护是 必不可少的，保护技术因此成为供配电技术的重 要组成部分。 2）设计角度：一个系统能否承受故障能量的 冲击，不仅取决于故障形式与强度，还取决于保 护措施的效果。在设计阶段，保护设计的意义不 仅在保护本身，还在于系统承受力的校验多需要 以保护设置为依据。因此，保护设计不是一个孤 立的环节，而是与系统整体性能强关联一个部分。 第1节 故障与保护 6.1.1 故障与不正常运行状态

2、故障：发生了损坏系统或中断工作的事件。 不正常运行状态：已有损坏系统或中断工作 的迹象、但还不至于立刻产生后果的事件。 保护总是针对故障设置的，目的一是保护系 统，二是预防故障发生。预防故障发生的方法是 在有故障先兆时即予以保护，这种先兆即上述的 “不正常运行状态”。 在不致引起混淆时，有时统称“故障”。 供配电系统的常见故障有：短路、断线、过 电压等，继电保护主要针对短路和断线故障，本 章主要讨论短路故障保护。 供配电系统不正常运行状态主要有过负荷、 小接地系统单相接地、三相严重不平衡运行等， 本章主要讨论前两种情况。 低压系统还有一些特有的故障和不正常运行 状态，将不在本章讨论。用电设备（

3、如电动机等） 的一些特有故障与保护也不在本章详细讨论。 因此，本章重点在于中压电网的保护。 6.1.2 保护的目的、种类与要求 1、目的 对不正常运行状态：发出警告，提示排出故 障苗头，或进行一些自动操作来纠正不正常运行 状态。 对已发生的故障，及时切除，以避免系统受 到损坏，同时保证系统非故障部分正常运行。 2、种类 分类分类 标准标准 按故障按故障 类别类别 按保按保 护手护手 段段 按被保按被保 护对象护对象 按保护自按保护自 身特征身特征 按保护按保护 的地位的地位 按执行按执行 方式方式 保保 护护 种种 类类 名名 称称 示示 例例 短路保短路保 护、过护、过 负荷保负荷保 护、缺

4、护、缺 相保护、相保护、 断线保断线保 护、中护、中 性点位性点位 移保护移保护 等等 一次一次 保护、保护、 二次二次 保护保护 线路保线路保 护、变护、变 压器保压器保 护、电护、电 动机保动机保 护、电护、电 容器保容器保 护等护等 电流速断电流速断 保护、零保护、零 序电流保序电流保 护、瓦斯护、瓦斯 保护、温保护、温 度保护、度保护、 差动保护、差动保护、 距离保护距离保护 等等 分主保分主保 护与后护与后 备保护。备保护。 后备保后备保 护又分护又分 远后备远后备 保护和保护和 近后备近后备 保护保护 动作于动作于 信号信号/动动 作于跳作于跳 闸闸 漫谈 分类是一种基本的逻辑学方

5、法，分类的抽象 化逻辑对象是概念，具体化对象是事物或术语。 分类有两个基本要求：（1）各类别的交集为 空集（即各类别间概念的外延不能交叉）。（2） 各类别的并集等于全集（即不能有遗漏）。 以上第（1）条推演出一条进行分类操作的基 本准则：分类的标准必须单一、一致。典型错误 示例： “参会的有亚洲、欧洲及第三世界国家的代 表。”中国就是亚洲/第三世界的交集。 以上几种继电保护分类方法经常同时出现， 一定不能混淆。如：“用电流速断保护作变压器 短路保护的主保护”，就用到了按保护自身特征、 按被保护对象、按故障和按地位四种标准的分类。 特例：术语“过电流保护”，既可能是按故 障的分类（超过正常电流值

6、上限的电流统称过电 流，含过载与短路两种情况，与其对应的是过电 压保护），也可能是按保护自身特征的分类（与 其对应的是电流速断、限时电流速断保护）。 工程上常有逻辑错误的分类，应仔细甄别。 3、基本要求四性 1）可靠性：不误动、不拒动。 2）快速性：尽快切除故障。 3）选择性：只切除故障元件。 4）灵敏性：对保护范围内最小强度故障也能 感知。 以上四项要求常常是相互矛盾的。平衡、取 舍、协同、补救等工程思想方法可用于调和矛盾。 6.1.3 保护的核心技术 保护的核心技术是故障判别判别是否发 生了故障、发生了何种故障、何处发生了故障。 前两者通常是耦合在一起的，快速判断故障位置 通常是难点。 故

7、障判别的依据：正常与故障状况下，某些 电气参量在量值、特征或组合特性上的差异。 对上述差异的要求：显著性、特异性。 显著性：差异明显，不会因各种因素产生重 叠。 特异性：某种差异一定对应着某种故障。特 异性不是总能做到的，但应尽量做到。 第2节 保护用继电器简介 继电器是一种二次系统器件，是继电保护的 核心元件。 6.2.1 概述 1、对保护用继电器的认识 继电器可分为测量继电器和有/无继电器，此 处主要介绍前者。 1）从功能角度理解。是一种测量和逻辑元件， 它包含以下几个相互关联的方面。 （1）输入：被判断的对象，一般为模拟量。 （2）输出：判断的结果， 一般为数字量。 （3）整定值：判断的

8、依 据，又称动作值。 继电器 输入输出 整定 2）从电路的角度理 解。基本的继电器是一 个二端口网络。 （1）输入端口，又 称线圈，有高阻（电压 线圈）与低阻（电流线 圈）之分。 继电器 输入端口输出端口 输出触点输入线圈 （2）输出端口，又称触 点，有多种形式，基 本的有动断与动合两 种。 2、继电器的动作 吸合：电磁系统衔铁（动舌片）因电磁力吸 引作用增大而产生动作。 释放：电磁系统衔铁（动舌片）因电磁力吸 引作用减小而回复到原始状态的动作。 因此，粗略地讲，凡继电器线圈通电产生的 动作都叫吸合，断电产生的动作都叫释放。 “闭合/断开”是针对输出回路（触点）而言 的。因此有“吸合时延时断开

9、的触点”之类的说 法。 继电器因输入参量越过整定值而发生触点状 态的变化，叫做继电器动作。对过量继电器，动 作发生于输入增大过程中；而对欠量继电器，动 作发生于输入减小过程中。输入参量重回整定值 以内而发生触点状态的变化，称为继电器返回。 厘清以下3组术语的区别与联系： 吸合与释放 闭合与断开 动作与返回 3、继电器整定 继电器的动作值属于本构参数的范畴，虽可 以在一定范围内调节，但一旦调整确定后，就成 为继电器本身的特性，不随运行状态更改。 确定继电器动作值的过程，叫做继电器的整 定。 拓展：能否根据需要将整定值设定为某个 （或某些）运行参量的函数，使保护具有更好的 性能？这时整定值既具有运

10、行参数的属性，又具 有本构参数的属性（函数关系本身是继电器的固 有属性）这就是一种创新。 6.2.2 电磁式继电器原理结构与特性 输入线圈 输出触点 1 2 3 4 6 7 5 M 电磁力矩动作特性 电磁力矩返回特性 弹簧力矩动作与返回特性 M 继电特性：一旦动作，绝不回头；动作完毕， 状态稳定。why？重点解释M。 继电器的传输特性（指输入输出之间的关系） 是一个滞回特性，见下图。 滞回环有特定 的作用。表示滞回 环特性的一个重要 参数是返回系数Kre。 I o I Ii Io i I 返回特性 动作特性 reIIop 继电器 op re re I I K 式中，Iop为动作电 流，Ire为

11、返回电流。 一般电磁式过电流继电器为0.87左右。 机电型保护继电器机电型保护继电器 文字符号：文字符号： K，KA 图形符号：图形符号： I 输入线圈输入线圈 输出输出 触点触点 动合动合 触点触点 动断动断 触点触点 电磁式电流继电器实物图片电磁式电流继电器实物图片 电磁线圈电磁线圈 及电磁铁及电磁铁 动静触点动静触点 第3节 电流保护装置的工作原理与接线 方式 6.3.1 工作原理 保护装置属于二次系统，一般由以下几个功 能单元构成。 测量部分逻辑部分执行部分 输入一次 系统参量 测量部分以测量继电器整定值为依据，以逻 辑判断的形式给出对一次参量测量结果。 逻辑部分由测量继电器的输出开始

12、，到发出 动作指令为止，包括逻辑运算、延时等。 执行部分驱动开关跳闸，或发出信号。 TA2TA1 YR KMKS KT KA2KA1 - - 信号 + + + L3L1L2 QF QF - KA2 KA1 TA2 TA1 KT KM YR KS KA1 KA2 KT KMQF FU KS 信号 集中表示法（原理图）分开表示法（展开图） 直流操作的继电保护 测量部分逻辑部分执行部分 直流操作与交流操作系指保护装置的电源而 言。直流操作系统的直流电源功能上独立于一次 系统，不受一次系统影响；交流操作系统电源直 接来自一次系统，与一次系统状态密切相关。中 压系统一般变电所常采用交流操作。 TA1 T

13、A2 KA1 KA1 KA2 KA2 YCT1 YCT2 KA1 KA2 YCT1、2是执 行元件，KA1、2 总被自锁。为避免 电流互感器二次开 路，KA1、2必须 动合触点闭合后， 才能断开动断触点。 6.3.2 互感器与继电器的接线方式 包括三方面问题：（1）一次系统上互感器的 设置及其相互连接；（2）测量继电器的设置及其 相互连接；（3）互感器二次绕组与测量继电器输 入回路间的相互连接。第（3）项是重点。 一次系统电气参量进入继电保护装置的路径： 一次系统线路或母线 互感器一次绕组 互 感器二次绕组 测量继电器输入线圈 在以上路径中，有两个环节可能对一次系统 电气参量进行变换，第一个是

14、互感器一、二此绕 组间，第二个是互感器二次绕组与继电器间。因 此输入测量继电器的参数并不是原始的一次系统 参数，他们之间的关系应首先研究。why? 1、接线系数K 这是表明进入继电器的电流IR与互感器二次 绕组电流I2CT之间关系的一个参数。 CT 2 R I I K 2、继电器测量电流与一次系统电流间的关系 互感器一次电流I1CT（也即一次系统电流I1） 与二次电流I2CT间按变比Ki变换，即 i 1iCT 1CT 2 /KIKII 因此，继电器测量电流与一次电流之间关系为 R i 1 i 1 CT 2R I K K I K I KIKI ，或 3、常见接线方式与接线系数 1）三互感器三继电

15、器完全星形接线。 III UVW UIIVIW wIvIIu 每相设一台CT， CT二次绕组星接； 对应每一CT设一 只继电器，三只 继电器输入端口 星接。CT二次绕 组与继电器输入 端口对应连接。 这种接线方式下，接线系数恒为1，与故障类型无关。 2）两互感器两继电器不完全星形接线。 uIIw WIVIIU WVU II 只在U、W相上设置互感 器，对应设置两只继电 器，CT二次绕组与继电 器输入端口均V接。这种 接线方式，三相与任意 两相短路时，接线系数 均为1；对大接地系统， U、W相单相短路时，接 线系数仍为1，但V相短 路时，接线系数为0。 3）两相电流差接线。 三相短路： UV、V

16、W相短路： UW相短路： 3 )UVW( K 1 )VW()UV( KK 2 )UW( K I UVW UIIVIW wIIu RI Iu w I IR= u IIw- 两互感器一继电器 u wu I II I I K CT2 R 4）三相电流和接线。 uIIvIw WIVIIU WVU II U V W IR 这种接线用于小接地系统单相接地故障。在 三相和两相短路时，接线系数为0。因此在短路时， 不会有误动作。 三互感器一继电器 第4节 线路相间短路的电流三段保护 对线路的相间短路故障，有多种保护方式。这些 保护方式有的独立应用，有的组合应用。电流三 段保护就是最经典的组合应用的保护。 几种

17、保护组合应用的主要原因在于每一种保护都 是不完善的。对保护的四项基本要求中，可靠性 是必须满足的，在此前提下，选择性、快速性、 灵敏性通常不能同时满足，因此每一种保护都有 自己的侧重点，即有“取有舍。几种保护取舍 互补，可以使保护性能得到提高。 组合应用时，几种保护的关系必须谨慎处理。 6.4.1 电流速断保护 1、整定原则：确保快速性和选择性，即 1）无延时动作：动作时限 t=0。 2）选择性动作：按躲过下一级出口处最大短 路电流整定保护动作值。这样可避免下级线路短 路时，上级保护越级跳闸。一次动作电流要求为 ， Bmaxk1op II 引入可靠系数Krel，有： Bmaxkrel1op I

18、KI 折算到继电器，因 Bmaxk i rel 1Rop I K KK I 故继电器的动作电流为： i 1 R K I KI l AB GQF1QF2 WL-1WL-2 WL-11 WL-12WL-21 MN Ik max B k min BI op 1I k max AI Ik min A 保护1保护2 Ik G点短路时，为保证点短路时，为保证 保护保护2（而非保护（而非保护1） 速断动作切除故障，速断动作切除故障， 保护保护1的动作电流必的动作电流必 须大于须大于G点短路电流，点短路电流， 而而G点与点与B点电气距点电气距 离约等于离约等于0，短路电，短路电 流相等。流相等。 上级下级 死

19、区 2、保护死区及灵敏性校验 下级电网首端与上级电网末端是同一位置 （即B点）。要使下级首端短路时保护1不动作， 则本级末端一定范围内短路时保护1也不会动作， 这部分区域称为保护死区，即图中MB部分，其中 NB为绝对死区，MN为相对死区。 因此，电流速断保护牺牲了灵敏性，换取了 快速性和选择性。其灵敏系数按下式特殊计算。 保护装置动作电流 路电流被保护电网首端最小短 S K 1op (2) Amink I I （灵敏系数的一般计算公式为： ） 装置动作值与故障参量对应的保护 的最小强度故障参量被保护对象上可能出现 S K 6.4.2 定时限过电流保护 1、整定原则：按可靠性和选择性要求整定。

20、1）动作电流整定，以不误动为原则：按躲过 可能出现的最大过负荷电流整定动作值。 最大可能的过负荷电流应考虑以下三种情况。 （1）一般意义上的过载电流。 （2）电动机的启动电流。 （3）外部故障切除后，电动机的自启动电流。 经验证实，以上三种情况中，通常（3）是最 不利情况，因此一般按（3）整定。当不可能出现 情况（3）时，可当成（3）的一种特例调整。 情况（3）的解释如下。 保护2 保护1 QF2 QF1 K B A M M Imax 1 QF2切除故障后，保护切除故障后，保护1上通过上通过 含自启动电流的负荷电流含自启动电流的负荷电流Imax1。 因保护因保护1已然启动已然启动，因此在，因此

21、在Imax1 作用下，保护作用下，保护1应能可靠应能可靠返回返回， 否则否则QF1将跳闸，产生非选择性将跳闸，产生非选择性 动作。动作。 K点短路时，过点短路时，过 电流保护电流保护1、2 都会启动，按都会启动，按 选择性要求保选择性要求保 护护2先动作切除先动作切除 故障。母线故障。母线B在在 故障切除后电故障切除后电 压恢复，其上压恢复，其上 电机可能重新电机可能重新 恢复正常转速恢复正常转速 （称为自启动）（称为自启动） 故保护1的动作值应满足： 1max1re II 考虑返回值与动作值的关系，有 1max1opre1re IIKI 引入可靠系数，动作值整定如下 1max re rel

22、1op I K K I 1max ire rel 1op i 1Rop I KK KK I K K I 遗留的问题就是 Imax1 怎么计算。该值与自启 动电动机容量占总负荷的比例、自启动方式、电 动机类型等很多因素有关，取值范围一般为计算 电流的1.54倍，具体取值应个案分析。 2）动作时间整定，以保证选择性为原则。具 体来说，多级电网某一级短路时，本级及其上级 过电流保护肯定都会启动，按选择性要求，上级 动作时间应大于下级一个时限，方能保证下级先 动作切除故障，并保证上级在故障被切除后返回。 因此，动作时间应逐级增大一个时限。 ttt 下级上级 对电磁式继电器，t 一般取为0.5s。 t

23、WL-2WL-1 QF2QF1 BA l I WL-3 QF3 II C t t 保护1保护2保护3 定时限过电流保护时间整定结果定时限过电流保护时间整定结果逐级提升逐级提升 最大缺点：动作延时会逐级累积最大缺点：动作延时会逐级累积 2、灵敏性校验 按灵敏系数计算的一般公式， 装置动作值与故障参量对应的保护 的最小强度故障参量被保护对象上可能出现 S K 线路最小短路电流发生的三个条件为：末端短路、 两相短路（对小接地系统而言）、系统最小运行 方式下短路。因此灵敏系数计算公式如下（以上 图保护1为例）： 1op (2) Bmink S I I K 实践证明，过电流保护的灵敏性通常是很高 的。因

24、此可以认为，过电流保护靠牺牲快速性， 换取了选择性和灵敏性。 6.4.3 限时电流速断 是一个介于电流速断与定时限过电流保护之 间、平衡两者优、缺点的方案。 1、整定原则：确保选择性，容忍一个时限的 延时，不容忍延时的累积效应。 1）动作时间整定：定值t ，一般取0.5s。 2）动作电流整定：按躲过下级速断动作电流 整定动作值，即保护范围不得与下级限时电流速 断重合。 下速opcoop IKI 上下速op i co上Rop I K K KI 式中，Kco为配合系数，一般取为1.1 1.2。 讨论：为什么需要上级限时电流速断与下级电流 速断配合来保证选择性？ 逆向思考：保护为什么会失去选择性？

25、1）保护范围无重叠时，选择性自动满足。 靠什么保证保护范围不重合？动作电流 与短路电流间的配合。how？ 2）保护范围有重叠时，靠什么保证选择性？ 动作时间配合。 为什么不避免保护范围重合？大家谈。 2、灵敏性校验 与定时限过电流保护相同。 6.4.4 电流三段保护的综合应用 电流I段：电流速断 电流II段：限时电流速断 电流III段：定（反）时限过电流 以上是电力系统对电流三段保护的习惯称谓， 供配电系统有时逆序称谓。 一般，I、III段保护是必须设置的，I段是主保 护，III段是后备保护；若I段灵敏性不满足要求， 增设II段，I、II段分别是非死区和死区主保护。 不论设置了几段保护，各保护

26、以逻辑“或” 决定断路器是否跳闸以切除故障。 QF1 L2L1L3 + + + + + + 过电流动作信号限时速断动作信号速断动作信号 - - KA31KA32 KT3 KS3 KA22KA21 KT2 KS2 KA12KA11 KS1 电流III段保护电流II段保护电流I段保护 出口 KM YR + KS0 + KA0 - + - 单相接地保护 1TA2TA 0TA - 电流三段保护电路（原理）图电流三段保护电路（原理）图 第5节 反时限过电流保护 6.5.1 改进定时限过电流保护的快速性 为了在上、下级交界处的保护选择性配合， 定时限III段保护的动作时间被逐级提高，使快速 性变差。能否在

27、不会导致选择性问题的保护区段 内将动作时间降下来，以部分抵消各级保护交界 处动作时间提升的累积效应呢？ 反时限特性可做到这一点。 所谓反时限，是指继电器动作时间与电流成 反相关性。电流越大，动作时间越短。 将这种继电器用于线路保护，越靠近末端短路，短 路电流越小，保护动作时间越长。在上、下级交界 处短路，上级为末端短路，动作时间最长，下级为 首端短路，动作时间最短。上、下级时间差很可能 自动配合。 反时限特性示例 t IR Iop3 op2Iop1IRRR WL-2WL-1 QF2QF1 BA I WL-3 QF3 II l t C 保护1保护2保护3 t t 保护1保护2 保护3 t IR

28、Iop3 op2Iop1IRRR 例如母线B处，保护1为与保护 2选择性配合产生的延时t， 在WL-1线路首端已被消化掉大 部分。 6.5.2 感应式（GL型）反时限继电器简介 1、功能与原理结构 反时限部分 输入电流 速断部分 整定机构 + 输出触点状态 2 3 1 实际是一个组合继 电器，由反时限和 速断部分组成。两 部分各自的判断结 果以逻辑“或”运 算作为继电器的输 出。 整定部分是学习该继电器的难点，共有三个整 定值两个电流整定值，一个时间整定值。 1 输出触点 输入线圈 7 6 3 5 12 15 8 9 10 14 13 4 11 2 16 13 圆盘始动电流Ist：使圆盘13刚

29、开始转动的电流。 继电器动作电流IopR：使蜗杆8与扇形齿9吸合的 最小电流。实际上是反时限部分的动作电流。 动作电流倍数n：通过继电器的电流IR与继电器 动作电流IopR之比。 2、特性与整定 1）反时限部分。一 般用n-t坐标来表达，理 由见图。I-t坐标上的多 条曲线，在n-t坐标上重 合为一条，方便简洁。 图a中三条曲线有各 自不同动作值。动作值 整定靠改变线圈匝数2实 现。匝数多，动作电流 小。 匝数只能有级调整， 靠插孔实现，见下页图。 t IR Iop1 op2Iop3I 1 n t 10 10t RRR 图a 图b 续上页续上页 感应式电流继电器实物图片感应式电流继电器实物图片

30、 电磁线圈电磁线圈 及电磁铁及电磁铁 感应元件感应元件 电磁元件电磁元件 K I先合后断转换触点先合后断转换触点 转换触点转换触点 动作指示动作指示 动作时间表述是一 件麻烦事，因为不同的 电流对应着不同的时间。 规定：以n=10所对应的 时间来表述反时限部分 的动作时间，称为10倍 动作电流时间，记做t10。 1 n t 10 10t t10的整定靠定位旋 钮11，它通过规定顶杆 的起始位置，确定顶杆 到触点的行程，从而改 变时间。 10 t n 1 10t 2s 4s 6s 8s 调整调整t10使特性曲线上下平移使特性曲线上下平移 2）速断部分。通过速断动作旋钮4改变气隙长 度来调整动作值

31、，通常以标幺值表示，称为速断 动作倍数，基值为继电器动作值IopR。 10 t n 1速n 3）综合特性。 按“时间短的特 性优先实现”的 原理，感应式反 时限继电器的综 合特性如图所示。 Rop 速op I I n 速 6.5.3 GL继电器用于线路短路保护 1、反时限过电流保护 1）动作电流整定。与定时限过电流保护整定 相同。 2）动作时间整定。在下级线路首端（也即被 保护线路末端）处，上、下级反时限过电流保护 在短路电流作用下的动作时间相差t。 对GL系列感应式继电器，t 一般取0.7。 2、电流速断保护 动作电流整定与电磁式继电器相同，只是应 将动作电流再转换成速断动作倍数，以便于调整

32、。 3、示例 1）计算出保护1、 2的动作电流 IopR1、IopR2。 2）取B点的最大三 相短路电流IkB计 算，保护2在B点 短路时的动作 WL-2WL-1 QF2QF1 BA I WL-3 QF3 II l t C 保护1保护2保护3 t t 时间为t2B，则保护1在B点短路时的动作时间应为t1B t2Bt，对应的动作电流倍数分别为：n1IkB / IopR1、 n2IkB / IopR2。于是分别得到保护1、2继电器特性曲 线上的一个点（n1，t1B）、（n2、t2B），通过这两个 点的曲线也就确定出来了。 3）从特性曲线上， 分别查取保护1、2 的10倍动作电流时 间t101、t1

33、02，即可 在继电器上整定。 因此在保护1继 电器上要整定的反 时限部分的参数为： IopR1，t101。 速断部分整定与 电磁式继电器相同， 不再赘述。 t 2B 10 n 1n2 1 n 1B tt10 1 10 2 t 曲线2 曲线1 t 第6节 线路的不正常运行状态保护 6.6.1 过负荷保护 过负荷是指线路承载的负荷过大，超过了其 长期承载能力的状态。过负荷电流大于线路的允 许载流量，但一般远小于短路电流。 过负荷会使线路的工作温度超过其长期允许 工作温度，缩短线路寿命，但一般不会在短时间 内产生严重后果，因此保护一般动作于信号，在 有些线路上，也可以动作于自动减载。 按严重程度，过

34、负荷可分为轻度、中度和重 度过三类，但其划分标准比较模糊，应具体分析。 过负荷保护的整 定原则为：按躲过计 算电流整定动作电流， 动作时间一般为10 15s，也可采用反时限 动作特性。 C i Rop 3 . 12 . 1 I K I 式中IC为计算电流。 保护接线见图，接线 系数为1。 - QF L2L1L3 + + + 信号 - KA KT KS TA 6.6.2 小接地系统单相接地保护 小接地系统单相接地是中压系统一种常见的 不正常运行状态。规程规定，当故障电流在30A 以下时，可在该状态下运行12小时。因此，保 护的作用为即时发出信号，通知值班人员排查。 1、单回路小接地系统单相接地电

35、压电流分析 分析的要点：（1）必须考虑线路的对地电容； （2）应用电路分析的基本定律KVL和KCL。 以下电压表述中，下标的规定为：以字母顺 序表示两点之间电压降。如：UUV表示U相和V相 之间的电压（V相到U相的电压降），UWE表示W 相与地之间的电压，而UVU则表示V相到U相的电 压等。 1）正常运行分析 N E CW I CV I CU I L1 L2 L3 W U U V U U W V U UUE UU VVE UU WWE UU 240 CW 120 CVUUECU jj eIeIUCjUCjI 正常运行时， 中性点（N点） 电位等于地（E 点）电位。why？ 因此： 三相对地电容

36、电流之和等于零，即互为回路。 0 NE U 正常工作时，中性点为地电位，各相对地电 压为相电压，三相对地电容电流之和等于零。 = VEWE = = UE CW CVCU CU CV CW CV CU WV U 0 CW 2）U相接地分析 L3 L2 L1 I CU I CV I CW E N (1)(1)(1) G I U V W U U V U U W 事件“U相接地” 的数学描述为： UUE0 因此，中性点及 各相对地电压等 于对U相电压， 即： UNUNE UUU 150 UVNEVNVE 3 j Ue UUUUUU 150 UWNEWNWE 3 j Ue UUUUUU CWCV VEW

37、E NE U VW - U CV G CV CW G VEWE CW (1) (1) (1) (1) (1)(1) 单相接地 时，接地相 对地电压为0， 中性点对地 电压升为相 电压，非接 地相对地电 压升为线电 压。 对地电容电流计算如下. CU 50150 U 150(1) CV (1) CW (1) CVG 3 )3(3 3)( I eCjeU eIIII jj j 式中， 是从接地点流过的电容电流，它等于非接地 相对地电容电流之和（KCL，将大地看成是一个 节点），其大小等于正常时每相对地电容电流的3 倍。 接地点通常是不稳定的，因此可能会产生电 弧。只要接地电流不大于30A，产生电弧

38、的可能 性较小，系统可继续运行12小时。 G I 2、多回线路系统单相接地电压电流分析 辨析：接地回路/非接地回路；接地相/非接地 相；回路接地电流/相线对地电容电流。 （1）所有回路接地相对地电压为零，非接地 相对地电压为线电压，但只有接地回路的接地相 上有接地点。 （2）所有回路非接地相都有电容电流流入大 地，大小与仅有自己单独一个回路时的接地电容 电流相等。 （3）非接地回路接地相无电容电流。 （4）接地回路接地相上流过所有回路的接地 电流。 回路I：接地回路。 回路II、III：非接地回路。 L1：接地相。 L2、L3：非接地相。 重要特征：接地 回路三相电流之和等 于其他回路接地电流

39、 之和，而非接地回路 三相电流之和等于本 线路接地电流。 N 回路III 回路II E WVU C 回路I L1 L2 L3 L3 L2 L1 L1 L2 L3 L1：接地相 接地回路 非接地回路非接地回路 3、选择性零序电流保护 （1）在每一回路设置如图所 示零序电流互感器，互感器变比 为1:1。 （2）按躲过本线路接地电流 整定动作电流。 uIIvIw WIVIIU WVU II U V W IR uIIvIw WIVIIU WVU II U V W IR 架空线 电缆 ii IKI Grelop 式中，IGi和Iopi分别为第i回路的接 地电流和保护动作电流。 （3）灵敏性校验如下。 i

40、 i n j j i I II K op G 1 G S B WL1WL2WL3 C1C2 C TAN1 C3 TAN2TAN3 A 电源 1 2 3 1.A 1.B 3+ 2+1 2.A 2.B 3.A 3.B IcIcIcIc Ic Ic Ic Ic Ic Ic Ic Ic Ic Ic 漫谈 以上单相接地零序电流保护的设置、整定及 灵敏性校验，对部分同学来说理解较为困难，需 要经过认真的思考才能明白。 想明白后，你是否应该回顾一下，到底什么 地方让你困惑？到底是什么问题让你感觉模 糊？对象属性及工程背景模糊？术语未理解？ 符号不清楚？原理没搞懂？基础知识欠缺？逻辑 不清晰. 这是你非常应该

41、做的事情，偷不得懒， 没有捷径。 这是在收获，否则前功尽弃！ 4、非选择性零序电压保护 又称对地绝缘监测。使用专用的 Yn，yn，d 开口电压互感器，正常工作时d开口电压等于0， 系统中任一处、任一相发生接地时，d开口电压等 于100V，由此可知发生了单相接地。 零序电流保护可察知是哪一回路发生了接地， 但不知道哪一相接地，对母线和电源进线接地也 失防；零序电压保护可察知任何位置的接地，且 知道是哪一相发生了接地，但不知道是那一回路 发生了接地。两者配合使用，可准确判断接地的 位置与相别，便于快速查找并排出故障。 小结 第4、5、6整3节，仅介绍了对电网的一个元 件线路的保护，且仅介绍了针对短路、过负 荷和小接地系统单相接地的保护。不论是针对的 故障类型，还是保护本身的种类，都还有很多没 有介绍，如断线故障，又如差动保护等。但是， 保护最基本（也是最核心）的概念，已经包含在 这几节中了。 保护对电气技术人员的专业技术功底和逻辑 思维能力有很高的要求，也是本课程的难点之一， 需要同学们下大功夫，才能比较好地掌握。 第7节 配电变压器保护 配电变压器主要指10/0.4kV变压器和35/11kV、 35/0.4kV变压器。 变压器是阻抗集中的网络元件，这一点与线路不 同。 变压器