继电保护课件 沈阳工学院

1、 沈阳工程学院沈阳工程学院 梁国艳梁国艳 张瑛张瑛电力系统继电保护Electric Power System Relay ProtectionElectric Power System Relay Protection第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 继电保护的基础知识继电保护的基础知识第三章第三章 输电线路相间短路的电流保护输电线路相间短路的电流保护第四章第四章 相间短路的方向电流保护相间短路的方向电流保护第五章第五章 输电线路接地保护输电线路接地保护第六章第六章 电网的距离保护电网的距离保护第七章第七章 线路的差动保护和高频保护线路的差动保护和高频保护第八章第八章 电力变压器保护电力变压

2、器保护第九章第九章 同步发电机保护同步发电机保护第十章第十章 母线保护母线保护目目 录录第一章第一章 绪论绪论本章主要内容本章主要内容一、继电保护的任务一、继电保护的任务二、继电保护装置构成基本原理和组成二、继电保护装置构成基本原理和组成三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求四、继电保护技术的发展四、继电保护技术的发展电力系统运行状态电力系统运行状态1.1.正常运行正常运行2.2.故障故障3.3.不正常运行不正常运行断线断线 短路短路三相短路、三相短路、 两相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短

3、及变压器绕组间的匝间短路等路等单相断线单相断线 两相断线两相断线过负荷、过负荷、 过电压过电压频率降低频率降低 、系统振荡等、系统振荡等上页下页返回一、继电保护的任务一、继电保护的任务 上页下页返回根据逻辑元件传送的根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护信号，最后完成保护装置所担负的任务。装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时发信号；正常运行时不动作。正常运行时不动作。 二、保护装置构成基二、保护装置构成基 本原理和组成本原理和组成测量测量逻辑逻辑执行执行被测物被测物理量理量整定值整定值跳闸或跳闸或信号信号测量从被保护对象输入测量从被保护对象输入的有关

4、物理量（如电流、的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整等），并与已给定的整定值进行比较，根据比定值进行比较，根据比较结果给出较结果给出“是是”、“非非”、“大于大于”、“不大于不大于”等具有等具有“0”或或“1”性质的一组逻辑性质的一组逻辑信号，从而判断保护是信号，从而判断保护是否应该启动否应该启动 。根据测量部分输出量根据测量部分输出量的大小、性质、输出的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信定是否应跳闸或发信

5、号，并将有关命令传号，并将有关命令传给执行元件。给执行元件。 上页下页返回继电保护装置的分类继电保护装置的分类继电保护装置继电保护装置按保护按保护对象分对象分按保护按保护原理分原理分按故障按故障类型分类型分按保护按保护技术分技术分按保护按保护作用分作用分输电线路保护发电机保护变压器保护电动机保护母线保护机电型保护整流型保护晶体管型保护集成电路型保护微机保护电流保护电压保护距离保护差动保护方向保护零序保护主保护后备保护辅助路保护相间短路保护接地故障保护匝间短路保护断线保护失步保护失磁保护及过激磁保护上页下页返回对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上

6、一般应满足四个基本要求: 三、对继电保护的基本要求三、对继电保护的基本要求选择性选择性速动性速动性灵敏性灵敏性可靠性可靠性电力系统发生故电力系统发生故障时，保护装置障时，保护装置仅将故障元件切仅将故障元件切除，而使非故障除，而使非故障元件仍能正常运元件仍能正常运行，以尽量缩小行，以尽量缩小停电范围的一种停电范围的一种性能。性能。 保护快速切除保护快速切除故障的性能。故障的性能。故障切除时间故障切除时间包括继电保护包括继电保护动作时间和断动作时间和断路器的跳闸时路器的跳闸时间。间。 在规定的保护范围在规定的保护范围内，保护对故障情内，保护对故障情况的反应能力。要况的反应能力。要求的保护装置应在求

7、的保护装置应在区内故障时，不论区内故障时，不论短路点的位置与短短路点的位置与短路的类型如何，都路的类型如何，都能灵敏地正确地反能灵敏地正确地反应出来。应出来。 发生了属于它该动发生了属于它该动作的故障，它能可作的故障，它能可靠动作，即不发生靠动作，即不发生拒绝动作；而在不拒绝动作；而在不该动作时，它能可该动作时，它能可靠不动，即不发生靠不动，即不发生错误动作。该动则错误动作。该动则动，不该动则不动动，不该动则不动上页下页返回A237BC645D81选择性举例选择性举例1K1K2K2K2K3K1、2跳闸跳闸5、6跳闸跳闸7、8跳闸跳闸若若7QF拒动，保护拒动，保护5动作跳开动作跳开5QF将故障切

8、除，停电范围扩大了。但是如果将故障切除，停电范围扩大了。但是如果保护保护5不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护不动作跳闸，故障线路就无法切除，因此，此时保护5的动作也是有的动作也是有选择性动作，若保护选择性动作，若保护7和和7QF正确动作于跳闸同时，保护正确动作于跳闸同时，保护5也动作跳开也动作跳开5QF，则保护则保护5的动作就是非选择性动作，称为越级跳闸的动作就是非选择性动作，称为越级跳闸。上页下页返回关于灵敏性关于灵敏性 灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为 ，也称为灵敏度。也称为灵敏度。在计算保护的灵敏系数时，可按如下原则考虑：在计算保护的灵敏系数时

9、，可按如下原则考虑：1.在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的在可能的运行方式下，选择最不利于保护动作的运行方式；运行方式；2.在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作在所保护的短路类型中，选择最不利于保护动作的短路类型；的短路类型；3.在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵在保护区内选择最不利于保护动作的那点作为灵敏度校验点（计算所选的短路点）敏度校验点（计算所选的短路点）。senK上页下页返回四、继电保护技术的发展四、继电保护技术的发展1、保护原理方面、保护原理方面过电流保护过电流保护（最早熔断器）（最早熔断器）1901年年电流差动电流差动保护保护1908年年方向性方向性电流保护

10、电流保护1910年年距离距离保护保护 1920年年行波保护行波保护光纤保护光纤保护20世纪世纪70年代年代微波保护微波保护20世纪世纪50年代年代上页下页返回高频高频保护保护 1927年年继电保护技术的发展继电保护技术的发展2、结构型式方面、结构型式方面机电型机电型（电磁型、（电磁型、感应型）感应型）整流型整流型 微机型微机型集成集成电路型电路型 晶体管型晶体管型上页下页返回第二章第二章 继电保护基础知识继电保护基础知识本章主要内容本章主要内容一、电流互感器及电压互感器一、电流互感器及电压互感器二、变换器二、变换器三、对称分量分量滤过器三、对称分量分量滤过器四、常用继电器四、常用继电器五、微机

11、保护的基本知识五、微机保护的基本知识一、保护用电流互感器一、保护用电流互感器第一节第一节 电流互感器及电压互感器电流互感器及电压互感器（一）电流互感器正方向规定（一）电流互感器正方向规定 1LloaZ2L1K2K极性端极性端2I1I一次侧同名端流进一次侧同名端流进二次侧同名端流出二次侧同名端流出1I2IaZ1aZ2loaZZ等值电路等值电路相量图相量图1I2II21III由等值电路可见：由等值电路可见： 将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计将电力系统的一次电流按一定的变比变换成二次较小电流，供给测量表计和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全

12、。和继电器，同时还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。 由电磁平衡原理：由电磁平衡原理：2211WIWI所以所以112InIITATAn电流互感器变比电流互感器变比上页下页返回1 1、电流互感器存在误差的原因、电流互感器存在误差的原因（二）（二）电流互感器的误差电流互感器的误差%100112IIIIarg22II比值误差比值误差角度误差角度误差励磁电流的存在，励磁电流的存在，由于励磁由于励磁电流的存在，使一次电流折电流的存在，使一次电流折算值与二次电流不等，即两算值与二次电流不等，即两者的大小和相位不同。者的大小和相位不同。小于10%小于72 2、电流互感器、电流互感器10%10

13、%误差曲线误差曲线电流互感器比值误差为电流互感器比值误差为10%10%，角度误差小于角度误差小于7 7，电流互，电流互感器一次电流倍数与允许感器一次电流倍数与允许的二次负载阻抗之间的关的二次负载阻抗之间的关系曲线。系曲线。loaZm0maxZ%10I07%10I07上页下页返回电电压压互互感感器器的的接接线线方方式式星型接线星型接线三相五柱式接线三相五柱式接线V-VV-V接线接线 特点：可以获得对称的三个线电特点：可以获得对称的三个线电压，但不能获得相电压压，但不能获得相电压可以获得相电压、线电压和零序电压可以获得相电压、线电压和零序电压可以获得相电压、线电可以获得相电压、线电压和零序电压压和

14、零序电压VPVUUUABCabcA B CAUBUCUbUCUaUUabcnVVV1PV2PV3PVUUU二二 电压互感器电压互感器上页下页返回A B CabcnUnl 电压互感器二次电压可看成是电压源，而电压互感器二次电压可看成是电压源，而电流互感器二次电流可看成是电流源；电流互感器二次电流可看成是电流源； 电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作电压互感器在正常工作情况下铁芯的工作磁密较电流互感器高得多；磁密较电流互感器高得多； 电压互感器工作在二次侧开路状态，电流电压互感器工作在二次侧开路状态，电流互感器工作在二次侧短路状态；互感器工作在二次侧短路状态； 电流互感器二次不能开路电流互感器二次

15、不能开路 。（三）（三）电流互感器与电压互感器的工电流互感器与电压互感器的工作特点作特点上页下页返回一、变换器的功能：一、变换器的功能： 第二节第二节 变换器变换器1按照保护装置构成原理的要求，进行电气量的变换按照保护装置构成原理的要求，进行电气量的变换 与综合；与综合；2将被保护设备的强电交流二次回路与保护装置的直将被保护设备的强电交流二次回路与保护装置的直流弱电回路相隔离；流弱电回路相隔离；3利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。信号的侵入，提高保护装置的抗干扰能力。 二、变换器的种类：二、变换器的种类

16、：电流变换器电流变换器 电压变换器电压变换器电抗变压器电抗变压器 上页下页返回一、电压变换器（一、电压变换器（TVTV） 电压变换器用于将电压变换器用于将变换成装置变换成装置所需要的所需要的。上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：输出电压：1212WWnUnU二次输出电压变换系数一次输入电压二、电流二、电流变换器（变换器（T T） 电流变换器用于将电流变换器用于将变换成装置变换成装置所需要的所需要的。上页下页返回 当忽略其比值误差和角度误差时，则二次当忽略其比值误差和角度误差时，则二次输出电压：输出电压：1221212WWnnRnUnR

17、nIUTATAIITA二次输出电压变换系数电流互感器变比一次输一次输入电流入电流一次输入电压三、电抗变压器（三、电抗变压器（URUR） 电抗变压器电抗变压器用于将用于将一次电流一次电流变换成装置所需要的变换成装置所需要的二次电压二次电压。 上页下页返回原理图1IocURURI1N2N3NaZ1aZ3mRRjXIocU1I1I1I2N1N3NRocU原理结构图2N 电抗变压器铁芯具有气电抗变压器铁芯具有气隙，其励磁回路的励磁电隙，其励磁回路的励磁电抗数值很小，相对于二次抗数值很小，相对于二次较大的负荷阻抗来说，完较大的负荷阻抗来说，完全可以忽略不计，故一次全可以忽略不计，故一次电流全部作为励磁电

18、流，电流全部作为励磁电流，电抗变压器在工作时绕组电抗变压器在工作时绕组可认为处于开路状态可认为处于开路状态11331/)/()()/()(IZUIUZZRZjXRZRZjXRIUbrococbrbrmbrmoc有定义：电抗变压器的转移阻抗令调节电抗变压器调节电抗变压器一、二次绕组的一、二次绕组的匝数可以改变匝数可以改变 ocU通过调节电抗变压通过调节电抗变压器绕组所接的电阻器绕组所接的电阻可以改变的可以改变的角度角度 Uoc电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变电流变换器与电抗变压器都是将一次电流成比例的变换成二次电压的，但是在应用上有些不同。电流变换换成二次电压的，但是在应用上有些不

19、同。电流变换器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出器在磁路未饱和时，励磁电流可以忽略，其二次输出电压波形基本保持了一次电流信号的波形。电压波形基本保持了一次电流信号的波形。电抗变压器一次电流全部作为励磁电流，在暂态情况下，忽略铁芯有功损耗，其二次输出电抗变压器一次电流全部作为励磁电流，在暂态情况下，忽略铁芯有功损耗，其二次输出电压为：电压为：电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放大作用，对一次电流中的非周期电流电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放大作用，对一次电流中的非周期电流有抑制作用有抑制作用 11112sin2TWWoceTLItLIdtdiLdtdiLu当

20、输入端三相电流、电压中当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只含有三序分量时，输出端只输出负序分量。输出负序分量。 为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来为了提高保护装置的灵敏度，经常采用序分量来作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各作为保护的判据。要获得这些序分量就必须借助于各种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。种序分量滤过器，称为对称分量滤过器。当输入端三相电流、电压中当输入端三相电流、电压中含有三序分量时，输出端只含有三序分量时，输出端只输出零序分量。输出零序分量。第三节第三节 对称分量滤过器对称分量滤过器 零序分量滤过器零序分量滤过器零序电压滤过器零序电压滤过器 零

21、序电流滤过器零序电流滤过器 负序分量滤过器负序分量滤过器负序电压滤过器负序电压滤过器 负序电流滤过器负序电流滤过器 上页下页返回上页下页返回零序电压滤过器零序电压滤过器03UNabcABC03UUUUUcbaout 零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输零序电压滤过器的作用是为了获得零序电压，它的输入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。入是三相电压，输出只与输入电压中的零序电压成正比。 构成依据：构成依据： 构成元件构成元件 ： 三个单相式电压互感器或三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器都三相五柱式电压互感器都可以获得可以获得 上页下页返回零序电流滤过器零序电流滤过器

22、零序电流滤过器的作用是为了获得零序电零序电流滤过器的作用是为了获得零序电流流，它的输入是，它的输入是三相电三相电流流，输出只与输入电，输出只与输入电流流中的零序电中的零序电流流成正比。成正比。 构成依据：构成依据： 构成元件构成元件 ： 由三台具有相同型号和变比由三台具有相同型号和变比的电流互感器构成零序电流的电流互感器构成零序电流滤过器。滤过器。 gIaIbIcIKOAIBICI03IIIIIcbag输入电流继电器的电流输入电流继电器的电流正常运行，忽略励磁电流正常运行，忽略励磁电流考虑考虑励磁电流励磁电流TACBAcbagnIIIIIII/ )(0gI不平衡电流unbunbTACBATAC

23、CBBAAcbagIInIIInIIIIIIIIII/ )(/)()()(上页下页返回阻容式单相负序电压滤过器阻容式单相负序电压滤过器ABUBCUBCIABIoutUABCCRCCARACnmAAAXCR313CCCXCR3131参数关系参数关系 030ABABUI超前060BCBCUI超前输出电压输出电压 CBCAABoutXIjRIU输输入入正正序序电电压压 输输入入负负序序电电压压 CBCRInmAABXI jAABRI030060CBCXI j1ABU1BCU060030AABRIAABXI joutUCBCXI jCBCRInm2BCU2ABU2AU2CU2BU302330cos3j

24、AouteUU0outU上页下页返回阻容移相式单相负序电流滤过器阻容移相式单相负序电流滤过器OUTUAUA)()(/3BCTATCnnRX参数选择：21, 13)(/NNNNnUABCTBC变比为设)(0/ )(ATACCnIIjXU21,13)(3/NNNNnUAATA变比为设)(/)()(BCTCBOACRCOUTnIIRIIjXUUU)(/ )(BCTCBRnIIRUBCUACIBIC0CR1N2N3N3N1N2NAI03 I上页下页返回单相负序电流滤过器相量图单相负序电流滤过器相量图1.1.输入零序电流输入零序电流, ,输出为零。输出为零。2.2.输输入入正正序序序序电电流流1 .CU

25、1 .BU11CBII3.3.输输入入负负序序序序电电流流2BI2CI1.CU1.BU22CBII2AI2OUTU1BI1CI1AIRCoutUUURCoutUUUBCUACIBIC0CR1N2N3N3N1N2NAI03 I)(2/2BCtAOUTnIRU1.基本结构基本结构第四节第四节 常用继电器常用继电器电磁铁电磁铁可动衔铁可动衔铁线圈线圈触点触点弹簧弹簧止挡止挡2.基本原理基本原理gI当电磁力矩当电磁力矩大于弹簧力大于弹簧力矩和摩擦力矩和摩擦力矩之和矩之和, ,继继电器动作电器动作, ,接点闭合接点闭合上页下页返回电流继电器电流继电器过电流继电器过电流继电器 电压继电器电压继电器中间继电

26、器中间继电器时间继电器时间继电器信号继电器信号继电器低电流继电器低电流继电器 过电压继电器过电压继电器 低电压继电器低电压继电器 反应被保护元件电流降低而动反应被保护元件电流降低而动作的一种继电器作的一种继电器 反应被保护元件电压升高而动反应被保护元件电压升高而动作的一种继电器作的一种继电器 起桥梁作用起桥梁作用, ,接点多容量大接点多容量大, ,可实现短延时可实现短延时, ,及自保持。及自保持。建立保护所需要的延时时间。建立保护所需要的延时时间。当保护装置动作时，明显标示出继电器当保护装置动作时，明显标示出继电器或保护装置动作状态。或保护装置动作状态。 3. 常用电磁型继电器的类型常用电磁型

27、继电器的类型反应被保护元件电压降低而动反应被保护元件电压降低而动作的一种继电器作的一种继电器 上页下页返回反应被保护元件电流升高而动作反应被保护元件电流升高而动作的一种继电器的一种继电器 4. 电磁型常用继电器图片电磁型常用继电器图片上页返回上页下页返回动作电流动作电流返回电流返回电流返回系数返回系数使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点闭合的最小电流使电流继电器动合触点打开的最大电流使电流继电器动合触点打开的最大电流返回电流与动作电流之比返回电流与动作电流之比实验接线实验接线AIZOBSV220合上电源开关合上电源开关S,S,调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使使输入电流继电

28、器的电流升高输入电流继电器的电流升高, ,当小灯当小灯刚好亮时电表指示的电流就是继电器刚好亮时电表指示的电流就是继电器的动作电流的动作电流. .调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使输入电流继电器使输入电流继电器的电流减小的电流减小, ,当小灯刚好熄灭时当小灯刚好熄灭时, ,电表电表指示的电流就是继电器的返回电流指示的电流就是继电器的返回电流. .5. 电磁型过电流继电器的参数电磁型过电流继电器的参数6. 电磁型低电压继电器的参数电磁型低电压继电器的参数上页下页返回动作电压动作电压返回电压返回电压返回系数返回系数使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断触点闭合的最大电压使电压继电器动断

29、触点打开的最小电压使电压继电器动断触点打开的最小电压返回电压与动作电压之比返回电压与动作电压之比实验接线实验接线合上电源开关合上电源开关S,S,调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使使输入电压继电器的电压升高至额定值输入电压继电器的电压升高至额定值这时继电器动断触点打开这时继电器动断触点打开, ,调整自耦调整自耦调压器调压器, ,减小加入继电器的电压减小加入继电器的电压, ,当小当小灯刚好亮时灯刚好亮时, ,电压表指示的电压就是电压表指示的电压就是继电器的动作电压继电器的动作电压. .调整自耦调压器调整自耦调压器, ,使输入电压继电器使输入电压继电器的电压升高的电压升高, , 当小灯刚熄灭时当小

30、灯刚熄灭时, ,电压电压表指示的电压就是继电器的返回电压表指示的电压就是继电器的返回电压. .UUZOBSV220第三章第三章 输电线路相间短路的电流保护输电线路相间短路的电流保护本章主要内容本章主要内容一、无时限电流速断保护一、无时限电流速断保护二、二、限时电流速断保护限时电流速断保护三、定时限过电流保护三、定时限过电流保护四、电流保护的接线方式四、电流保护的接线方式五五、 阶段式电流保护阶段式电流保护流过保护流过保护1 1的短路电流大于整定的动作电流的短路电流大于整定的动作电流 时时: :保护动作保护动作. .operKIIM MIN第一节第一节 无时限电流速断保护无时限电流速断保护上页下

31、页返回1.1.工作原理工作原理 线路上发生三相短路时线路上发生三相短路时, ,流过保护流过保护1 1的的短路电流短路电流: :KMMMKZZEZEI)3(ME 系统等效电系统等效电源的相电动势源的相电动势 MZ 系统等效电系统等效电源源到保护安装处到保护安装处之间的正序阻抗之间的正序阻抗 保护安装处保护安装处之间的至短路点之间的至短路点之间的正序阻抗之间的正序阻抗 KZKKIoperImax.KNImax.KI0KIKImax.KNIminLmaxLKI最大运最大运行式下行式下最小运最小运行方下行方下为了保证选择性，电流速断保护的动作为了保证选择性，电流速断保护的动作电流应躲过下一线路首端（或

32、本线路末电流应躲过下一线路首端（或本线路末端）短路故障时流过本保护的短路电流端）短路故障时流过本保护的短路电流 可靠系数有KrelKrelIIIINKoperNKoper)3(max.3max. 最大运行方式下，被保护线路末端最大运行方式下，被保护线路末端N N发生金发生金属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。 )3(max.NKI 无实现保护不能无实现保护不能保护线路全长保护线路全长, ,保护保护范围随运行方式而范围随运行方式而变化变化第一节第一节 无时限电流速断保护无时限电流速断保护2.2.接线原理接线原理KA信号 IKMKSTQ1QFTA

33、QF上页下页返回电流互电流互感器感器电流继电流继电器电器中间继中间继电器电器信号继信号继电器电器It1IIt1t上页下页返回第二节第二节 限时电流速断保护限时电流速断保护1.1.工作原理工作原理P1mNn2IMIIoperI1.0KIlIIoperI1.IoperI2.mn0tl由于无时限电流速由于无时限电流速断保护一般不能保断保护一般不能保护线路全长，为切护线路全长，为切除本线路无时限电除本线路无时限电流速断保护范围以流速断保护范围以外的短路故障，为外的短路故障，为此增设第二套电流此增设第二套电流速断保护，即速断保护，即限时限时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。它

34、的动作范围应包它的动作范围应包括被保护线路全长。括被保护线路全长。为了获得动作选择为了获得动作选择性，第二套电流速性，第二套电流速断保护必须带时限，断保护必须带时限，以便和相邻线路以便和相邻线路段电流速断保护相段电流速断保护相配合，配合， 所带的时限只比瞬所带的时限只比瞬时电流速断保护大时电流速断保护大一个或两个时限级一个或两个时限级差差t t，所以称它，所以称它为为限时电流速断保限时电流速断保护护。此情况下，它。此情况下，它的保护范围不超越的保护范围不超越相邻线路相邻线路段或段或段电流保护的保护段电流保护的保护范围范围 保护保护2无时限无时限电流速断范围电流速断范围保护保护1限时电流速断范围

35、限时电流速断范围保护保护1无时限无时限电流速断范围电流速断范围2.2.动作电流整定动作电流整定保护保护1 1的限时电流的限时电流速断动作电流速断动作电流应为应为: : 考虑到电流计算和考虑到电流计算和整定误差等不利因整定误差等不利因素，故引入可靠系素，故引入可靠系数后写为数后写为: IIoperI1.IoperIIoperII2.1.IoperrelIIoperIKI2.1.3.3.动作时限选择动作时限选择保护保护1 1的限时电流的限时电流速断保护区延伸到速断保护区延伸到m m点点, ,为使在为使在nmnm之间之间发生故障时不误动发生故障时不误动作作, ,动作时间应为动作时间应为: : 为级差

36、tttttIIII0221It2IIt2t第二节第二节 限时电流速断保护限时电流速断保护4.4.灵敏度校验灵敏度校验5 . 13 . 1minIIoperKsenIIK 为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵敏度。通常用灵敏系数敏度。通常用灵敏系数 来表示。来表示。senKminKI在最小运行方式下被保护线路末端发生在最小运行方式下被保护线路末端发生两相金属性短路故障时流经保护的电流两相金属性短路故障时流经保护的电流。上页下页返回5.5.

37、原理接线原理接线KAIKTKSTQ1QFTAQFt信号上页下页返回 限时电流速断保护限时电流速断保护与无时限电流速断与无时限电流速断保护接线的主要区别保护接线的主要区别是将中间继电器换成是将中间继电器换成了时间继电器。当电了时间继电器。当电流继电器动作后，须流继电器动作后，须经过时间继电器的延经过时间继电器的延时后，才能动作于跳时后，才能动作于跳闸。闸。第二节第二节 限时电流速断保护限时电流速断保护 限时电流速断保护虽能保护线路的限时电流速断保护虽能保护线路的全长，但不能作为下一线路保护的后备。全长，但不能作为下一线路保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护本线路而定时限过电流保护不仅能保护本

38、线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。这是因为过电流起到后备保护的作用。这是因为过电流保护不是按躲过某一短路电流，而是按保护不是按躲过某一短路电流，而是按躲过最大负荷电流来整定的，故它的动躲过最大负荷电流来整定的，故它的动作电流值较低，灵敏度较高，保护范围作电流值较低，灵敏度较高，保护范围大。大。 第三节第三节 定限时过电流保护定限时过电流保护上页下页返回上页下页返回第三节第三节 定限时过电流保护定限时过电流保护定时限过电流保护也是靠适当选取定时限过电流保护也是靠适当选取动作电流和动作时限来获得选择性的。动作电流和动作时限来获得选择性的。

39、一、定时限过电流保护动作电流的整定原则一、定时限过电流保护动作电流的整定原则 1 1）动作电流应整定得大于该线路上可能出现）动作电流应整定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流的最大负荷电流2 2）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。 max lImaxloperII自起动系数SSlresssreloperKIKKKImax上页下页返回第三节第三节 定限时过电流保护定限时过电流保护二、定时限过电流保护动作时限的整定原则二、定时限过电流保护动作时限的整定原则 1 1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择 tt

40、tnnmax)1(1KMINIIIQF2QF1QF4QF5IQF30lt1t2t3t4t5tt上页下页返回第三节第三节 定限时过电流保护定限时过电流保护三、定时限过电流保护限的灵敏度校验三、定时限过电流保护限的灵敏度校验 灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：(1) (1) 当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点应选在本线路末端应选在本线路末端（2 2）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时，）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时，其校验点应选在相邻线路（元件）末端，其校验点应选在相邻线路（元件）末端，

41、当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能更好的保护方式。更好的保护方式。5 . 13 . 1senK2 . 1senK上页下页返回第四节第四节 电流保护的接线方式电流保护的接线方式一、三种基本的接线方式一、三种基本的接线方式 电流保护的接线方式，电流保护的接线方式，指的是电流继电器与指的是电流继电器与电流互感器二次绕组电流互感器二次绕组之间的连接方式之间的连接方式,有有三三种基本的接线方式。种基本的接线方式。 三相三继电器完全星三相三继电器完全星接线方式接线方式 两相两继电器不完全星两相两继电器不完全星接线方式接线方式 两相电流差两相电流差接

42、线方式接线方式 三相三继电器完全星三相三继电器完全星接线方式接线方式 IIIAIBICIaIbIcI可以反可以反应各种应各种类型的类型的相间故相间故障和接障和接地故障地故障上页下页返回上页下页返回两相两继电器不完全星两相两继电器不完全星接线方式接线方式 可以反可以反应各种应各种类型的类型的相间故相间故障和有障和有电流互电流互感器相感器相的接地的接地故障。故障。IIAIBICIaIcI上页下页返回两相电流差两相电流差接线方式接线方式 通过继电器的通过继电器的电流为两相电电流为两相电流之差流之差. .不同不同故障类型和故障类型和短路相别下短路相别下,通过继电器通过继电器的电流和电的电流和电流互感器

43、二流互感器二次电流之比次电流之比是不同的是不同的 .IAIBICIaIcIgI 定义接线系数，为流入继电器定义接线系数，为流入继电器的电流与电流互感器二次电流之比，的电流与电流互感器二次电流之比，以以 表示。表示。 conK上页下页返回第四节第四节 电流保护的接线方式电流保护的接线方式二、各种接线方式的性能分析二、各种接线方式的性能分析 ( (一一) )对相间短路故障的反应能力对相间短路故障的反应能力 完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保完全星形和不完全星形接线都能正确反应被保护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电护线路不同相别的相间短路故障，只是动作的继电器数目不同而已。两相不完全

44、星形接线方式在器数目不同而已。两相不完全星形接线方式在ABAB和和BCBC相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全相间短路故障时只有一个继电器动作。三相完全星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个星形接线方式在各种相间短路故障时，至少有两个继电器动作，动作可靠性较高。继电器动作，动作可靠性较高。第四节第四节 电流保护的接线方式电流保护的接线方式二、各种接线方式的性能分析二、各种接线方式的性能分析 ( (二二) )对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力 在小接地电流电网中，发生单相接地故障时，流在小接地电流电网中，发生单相接地故障时，流过接地点

45、的仅为零序电容电流，相间电压仍然对称，过接地点的仅为零序电容电流，相间电压仍然对称，对负荷没有影响。为提高供电可靠性，允许小接地电对负荷没有影响。为提高供电可靠性，允许小接地电流电网带一点接地继续运行一短时间。故在这种电网流电网带一点接地继续运行一短时间。故在这种电网中，在不同地点发生两点接地短路时，要求保护动作中，在不同地点发生两点接地短路时，要求保护动作只切除一个接地故障点，以提高供电可靠性。只切除一个接地故障点，以提高供电可靠性。 上页下页返回1K2K3K1III23IIIIIIABC对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力1.串联线路串联线路

46、上页下页返回完全星型完全星型不完全星型不完全星型由于两个保护在定由于两个保护在定值和时限上都按选值和时限上都按选择性要求而配合整择性要求而配合整定的，因此，能够定的，因此，能够保证保证100100地只切地只切除线路除线路。 由于由于B B相不装电流互感器和相相不装电流互感器和相应的电流继电器，当线路应的电流继电器，当线路上发生上发生B B相接地，而线路相接地，而线路I I上上发生发生A A相或相或C C相接地时，保护相接地时，保护2 2不能动作，只能由保护不能动作，只能由保护1 1动作动作切除线路切除线路I I，扩大了停电范围。，扩大了停电范围。这种接线方式在不同相别的这种接线方式在不同相别的

47、两点接地组合中，只能保证两点接地组合中，只能保证的机会有选择性地切除一条的机会有选择性地切除一条线路。线路。 1III2K3K23IIIIIIABC上页下页返回1.并联线路并联线路对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力完全星型完全星型两套保护将同时动作，两套保护将同时动作，而切除两条线路而切除两条线路。 不完全星型不完全星型线路线路IIII故障相别故障相别AABBCC线路线路IIIIII故障相别故障相别BCACAB保护保护2动作情况动作情况+-+保护保护3动作情况动作情况-+-1切除线路数切除线路数121121保护动作情况保护动作情况“+”动作动作

48、 “-”不动作不动作能保证有的机会只切除一条线路。能保证有的机会只切除一条线路。 (三三)对对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力接线变压器后两相短路的反应能力 IIAIBICI)2(31kIaIbIacI)2(32kI)2(31kI上页下页返回031)2(21cabaKaaIIIIIII)2()2(132231KABKaCAIIIIIII1aIaI1bI2bIbI2aI2cI1cI)(CAIIBI21ACII12ACII21BBII 当过电流保护接于变压器的一侧，作为当过电流保护接于变压器的一侧，作为变压器及另一侧线路故障的后备保护时，保变压器及另一侧线路故障的后备保护时，保护的接线将

49、直接影响保护对某些故障的护的接线将直接影响保护对某些故障的反应能力或灵敏性反应能力或灵敏性。 d侧各相电流之间的关系侧各相电流之间的关系Y侧各相电流之间的关系侧各相电流之间的关系 d d侧侧a a、b b两相发生短路时，两相发生短路时，YNYN侧侧A A相和相和C C相中的电流只为相中的电流只为B B相电流的一半相电流的一半。 上页下页返回对对YN，d11接线变压器后两相短路的反应能力结论接线变压器后两相短路的反应能力结论 当采用变压器高压侧当采用变压器高压侧(YN(YN侧侧) )的过电流保护，作为的过电流保护，作为变压器保护的后备保护时，若保护采用三相完全星形变压器保护的后备保护时，若保护采

50、用三相完全星形接线，则接于接线，则接于B B相的电流继电器灵敏度最高，是其他相的电流继电器灵敏度最高，是其他两相电流继电器的两倍。两相电流继电器的两倍。 当采用两相不完全星形接线时，因当采用两相不完全星形接线时，因B B相上没有电流相上没有电流继电器，所以不能反应继电器，所以不能反应B B相的最大电流，故灵敏度只有相的最大电流，故灵敏度只有三相完全星形接线时的一半。三相完全星形接线时的一半。 为克服这一缺点，可在不完全星形接线的中性线为克服这一缺点，可在不完全星形接线的中性线上接入一个电流继电器，流过这个继电器的电流大小上接入一个电流继电器，流过这个继电器的电流大小与与B B相电流相等。称为相

51、电流相等。称为二相三继电器接线二相三继电器接线。 上页下页返回第五节第五节 阶段式电流保护阶段式电流保护 将无时限电流速断、限时电流速断及定时限过电将无时限电流速断、限时电流速断及定时限过电流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充流保护组合在一起，构成一整套保护，使之相互补充和配合，称为和配合，称为三段式电流保护。三段式电流保护。 通常将无时限电流速断保护称为通常将无时限电流速断保护称为I I段段； 限时电流速断保护称为限时电流速断保护称为段段； 定时限过电流保护称为定时限过电流保护称为段段。 I I段和段和段保护共同组成线路的主保护，段保护共同组成线路的主保护，段保段保护作为本线路护作

52、为本线路I I、段保护的近后备，也作为下一线段保护的近后备，也作为下一线路保护的远后备路保护的远后备。1保护保护I1段段保护保护范围范围1保护保护1段段保护保护范围范围2保护保护I段保护范围段保护范围P1mNn2IMI1 1保护保护II1段范围段范围1K2K 三段式电流保护保护范围示意图三段式电流保护保护范围示意图 上页下页返回上页下页返回 三段式电流保护接线原理图三段式电流保护接线原理图 It信号KA1KT1KS1IIItIIIKS2KS31XBKA2KA3KA4KA5KA6KA7TCQFKT22XB3XBKCOTA1TA3KA1KA6KA7QFI I段段IIII段段IIIIII段段上页下页

53、返回WCWCKA1KA2KA3KA4KA5KA6KA7KT1KT2KCOQFKS2KS3KS1KCOKT1KT2TQ直流回路FU12KS1KS2KS3起动信号信号回路701716控制电源小母线熔断器出口继电器段电流及I段电流II段电流III段信号继电器II段信号继电器III跳闸回路KA1KA3KA5KA6KA4KA2KA7TA1TA3 三三段段式式电电流流保保护护接接线线展展开开 图图 P1mNn2IMI2KI I段段KA1KA2KA3KA4KA5KA6KA7KT1KT2KCOQFKS2KS3KS1KCOKT1KT2TQ直流回路WCWCFU12上页下页返回KS1KS2KS3起动信号信号回路70

54、1716控制电源小母线熔断器出口继电器段电流及I段电流II段电流III段信号继电器II段信号继电器III跳闸回路KA1KA3KA5KA6KA4KA2KA7TA1TA3 三三段段式式电电流流保保护护接接线线展展开开 图图 P1mNn2IMI1KIIII段段第四章第四章 相间短路的方向电流保护相间短路的方向电流保护 本章主要内容本章主要内容一、一、方向问题的提出及方向电流保护方向问题的提出及方向电流保护二、二、功率方向继电器功率方向继电器三、三、功率方向继电器的接线方式功率方向继电器的接线方式MINIIIIIPQQF2QF1QF3QF4QF5QF6第一节第一节方向问题的提出及方向电流保护方向问题的

55、提出及方向电流保护一一.方向问题的提出方向问题的提出1K2KKMIKNIKMIKNIK1K1点短路要求点短路要求: : 54tt K2K2点短路要求点短路要求: : 45tt 上页下页返回如果还采用一般的电流保护作为相间短路保护时，如果还采用一般的电流保护作为相间短路保护时，往往满足不了选择性要求。往往满足不了选择性要求。 MNPQ2134561L2L3L上页下页返回第一节第一节方向问题的提出及方向电流保护方向问题的提出及方向电流保护二二.解决问题的措施解决问题的措施L1t2t3t4t6t5t1K2K根据流根据流经保护经保护的短路功率方的短路功率方向加装功率方向加装功率方向元件向元件 设母线向

56、线路设母线向线路为为功率方向的功率方向的正方向正方向, ,正方向正方向动作动作, ,反方向不反方向不动作动作正方向正方向正方向正方向反方向反方向反方向正方向将两个方向的保护将两个方向的保护拆开看成两个单电拆开看成两个单电源辐射形电网的保源辐射形电网的保护。其中，保护护。其中，保护1 1、3 3、5 5为一组，为一组，保护保护2 2、4 4、6 6为另为另一组，如各同方向一组，如各同方向保护的时限仍按阶保护的时限仍按阶梯原则来整定梯原则来整定 三三.方向过电流保护原理接线图方向过电流保护原理接线图第一节第一节方向问题的提出及方向电流保护方向问题的提出及方向电流保护KAIKWKSTQ1QFTAQF

57、t信号KT电流继电器电流继电器KAKA为电为电流测量元件，用来流测量元件，用来判别短路故障是否判别短路故障是否在保护区内在保护区内 功率方向继电器功率方向继电器KWKW，用来判别短，用来判别短路故障方向路故障方向 时间继电器时间继电器KTKT，用来建立过电流用来建立过电流保护动作时限保护动作时限上页下页返回第二节第二节 功率功率方向继电器方向继电器一、工作原理一、工作原理N1K2KMP1TATVUU上页下页返回1KI保护正方向故障保护正方向故障：2KI1KI1KU0cos11KKUIP保护反方向故障保护反方向故障：U1KI1K2KI102180KK0)180cos(12kKUIP上页下页返回g

58、IgbrIZgbrIZgUgTUngTUn1R2R2R1R2N1N3N4N1UR1U2UUI1C78562C3C4C1U2UKP3R4R5RKP5Cm1112第二节第二节 功率功率方向继电器方向继电器二、原理接线二、原理接线brggbrggZIUjKZIUjK动作条件动作条件90arg90brggZIUjK90arg90ggIUgU上页下页返回第二节第二节 功率功率方向继电器方向继电器三、动作范围和灵敏线三、动作范围和灵敏线)2(gsen最灵敏线2g)0(0ggIAB动作区动作区继电器继电器内角内角seng上页下页返回第三节第三节 功率功率方向继电器的接线方式方向继电器的接线方式功率方向继电器

59、的接线方式是指它与电流互功率方向继电器的接线方式是指它与电流互感器和电压互感器之间的连接方式感器和电压互感器之间的连接方式 在考虑接线方式时，应满足以下要求：在考虑接线方式时，应满足以下要求：(1)(1)必须保证功率方向继电器具有良好的方向性，必须保证功率方向继电器具有良好的方向性，即正方向发生任何类型的短路故障时，继电器都即正方向发生任何类型的短路故障时，继电器都能动作，而反方向短路故障时不动作。能动作，而反方向短路故障时不动作。(2)(2)尽量使功率方向继电器在正向短路故障时具有尽量使功率方向继电器在正向短路故障时具有较高的灵敏性，即故障后加入继电器的电压和电较高的灵敏性，即故障后加入继电

60、器的电压和电流应尽可能大，并使尽可能接近于最大灵敏角。流应尽可能大，并使尽可能接近于最大灵敏角。上页下页返回第三节第三节 功率功率方向继电器的接线方式方向继电器的接线方式一一.90接线接线在三相对称且功率因数在三相对称且功率因数coscosl l的情况下，加入各相功率方向继的情况下，加入各相功率方向继电器的电压和电流间的相角差电器的电压和电流间的相角差9090BUAUCUbIcIagII)()(gbcUU3KW2KW1KW继电器继电器gIaIbIcIgUabUbcUcaU上页下页返回第三节第三节 功率功率方向继电器的接线方式方向继电器的接线方式二、原理接线图二、原理接线图QFIIIt信号abc