电力系统继电保护 02 电网的电流保护

1、1.1第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护 1.2第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.2 电网正常运行时，输电线路上流过正常的负荷电流，母线电压约为电网正常运行时，输电线路上流过正常的负荷电流，母线电压约为额定电压。当输电线路发生短路时，故障相电流增大。根据这一特征，额定电压。当输电线路发生短路时，故障相电流增大。根据这一特征，可以构成反应故障时电流增大而动作的电流保护。可以构成反应故障时电流增大而动作的电流保护。 本章根据电网相间短路及单相接地故障的特征，主要介绍单侧电源网本章根据电网相间短路及单相接地故障的特征，主要介绍

2、单侧电源网络的相间短路保护的三段式电流保护和多侧电源网络相间短路保护的络的相间短路保护的三段式电流保护和多侧电源网络相间短路保护的方向电流保护，以及电网单相接地故障的零序电流保护，重点介绍这方向电流保护，以及电网单相接地故障的零序电流保护，重点介绍这些保护的工作原理、保护装置的整定计算和接线方式。些保护的工作原理、保护装置的整定计算和接线方式。1.3第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.3 2.1 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 2.2 2.2 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 2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护

3、大电流接地系统的零序电流保护 2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护 思考题与习题思考题与习题本章内容本章内容1.4第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.42.1 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 对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流保护，即第一对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流保护，即第一段为无时限电流速断保护，第二段为限时电流速断保护，第三段为定时段为无时限电流速断保护，第二段为限时电流速断保护，第三段为定时限过电流保护。其中第一段、第二段共同构成线路的主保护，第三段作限过电流保护。其

4、中第一段、第二段共同构成线路的主保护，第三段作为后备保护。为后备保护。 1.5第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.52.1.1 2.1.1 反应单一电气量的继电器反应单一电气量的继电器1. 1. 继电器的分类继电器的分类继电器是根据某种输入信号来实现自动切换电路的自动控制电器。当其输入量继电器是根据某种输入信号来实现自动切换电路的自动控制电器。当其输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预计的状态变化，如触点打开、闭合或电平由高变低、由低变高等，具有对被控制电路实现合或电平由高变低、由低变高等，具有对被控制电路

5、实现“通通”、“断断”控制控制的作用，所以它的作用，所以它“类似于开关类似于开关”。继电器的基本原理是：当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时，继继电器的基本原理是：当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时，继电器就动作，使被控制电路通断。它的功能是反应输入信号的变化以实现自动电器就动作，使被控制电路通断。它的功能是反应输入信号的变化以实现自动控制和保护。所以，继电器也可以这样定义：能自动地使被控制量发生跳跃变控制和保护。所以，继电器也可以这样定义：能自动地使被控制量发生跳跃变化的控制元件称为继电器。化的控制元件称为继电器。在电力系统继电保护回路中，常用继电器的实现原理随着相关技术的

6、发展而变在电力系统继电保护回路中，常用继电器的实现原理随着相关技术的发展而变化。目前仍在使用的继电器按输入信号的性质可分为电气继电器化。目前仍在使用的继电器按输入信号的性质可分为电气继电器( (如电流继电如电流继电器、电压继电器、功率继电器、阻抗继电器等器、电压继电器、功率继电器、阻抗继电器等) )和非电气继电器和非电气继电器( (如如a2.1 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1.6第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.6温度继电器、压力继电器、速度继电器、瓦斯继电器等温度继电器、压力继电器、速度继电器、瓦斯继电器等) )两类；按工作原理可两类；按

7、工作原理可分为电磁式、感应式、电动式、电子式分为电磁式、感应式、电动式、电子式( (如晶体管型如晶体管型) )、整流式、热式、整流式、热式( (利用电利用电流热效应的原理流热效应的原理) )、数字式等；按输出形式可分为有触点式和无触点式；按用、数字式等；按输出形式可分为有触点式和无触点式；按用途可分为控制继电器途可分为控制继电器( (用于自动控制电路中用于自动控制电路中) )和保护继电器和保护继电器( (用于继电保护电路用于继电保护电路中中) )。保护继电器按其在继电保护装置中的功能，可分为主继电器。保护继电器按其在继电保护装置中的功能，可分为主继电器( (如电流继如电流继电器、电压继电器、阻

8、抗继电器等电器、电压继电器、阻抗继电器等) )和辅助继电器和辅助继电器( (如时间继电器、信号继电如时间继电器、信号继电器、中间继电器等器、中间继电器等) )。2. 2. 继电器的基本组成继电器的基本组成继电器主要由反应机构、执行机构和中间机构三个部分组成。反应机构也称继电器主要由反应机构、执行机构和中间机构三个部分组成。反应机构也称输入部分，其作用是能够反应外界一定的输入信号，并将其变换成继电器动输入部分，其作用是能够反应外界一定的输入信号，并将其变换成继电器动作的某种特定的物理量作的某种特定的物理量( (也称其为感受和变换功能也称其为感受和变换功能) )，如电磁式电流继电器的，如电磁式电流

9、继电器的电磁系统，它反应输入的电流信号并将其变换为电磁力。执行机构也称输出电磁系统，它反应输入的电流信号并将其变换为电磁力。执行机构也称输出部分，其作用是对被控制电路实现通断控制，它分为有触点式的部分，其作用是对被控制电路实现通断控制，它分为有触点式的( (如电磁式电如电磁式电流继电器的触头系统流继电器的触头系统) )和无触点式的和无触点式的( (如电子式继电器，其中的晶体管、晶闸如电子式继电器，其中的晶体管、晶闸管具有导通和截止两种状态，可实现通断控制，所以是执行机构管具有导通和截止两种状态，可实现通断控制，所以是执行机构) )。比较机构。比较机构也称中间部分，它处于反应机构和执行机构之间，

10、其作用是将输入部分也称中间部分，它处于反应机构和执行机构之间，其作用是将输入部分2.1 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1.7第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.7反应并变换的物理量与继电器的动作值进行比较，以决定执行机构是否反应并变换的物理量与继电器的动作值进行比较，以决定执行机构是否动作动作( (简称为比较功能简称为比较功能) )。为什么要进行比较？因为继电器并不是在任意。为什么要进行比较？因为继电器并不是在任意一个输入量下都可以使执行机构动作的，只有输入量达到一定值时才动一个输入量下都可以使执行机构动作的，只有输入量达到一定值时才动作。如电

11、磁式电流继电器的复位弹簧，事先对其调整使其具有一定的弹作。如电磁式电流继电器的复位弹簧，事先对其调整使其具有一定的弹簧力，只有当电磁力的作用大于此弹簧力的作用时，才能使执行机构动簧力，只有当电磁力的作用大于此弹簧力的作用时，才能使执行机构动作，所以复位弹簧就是比较机构。作，所以复位弹簧就是比较机构。3. 3. 继电器的继电特性继电器的继电特性继电器的继电特性继电器的继电特性( (也称控制特性也称控制特性) )是指继电器的输入量和输出量在整个是指继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。对于电磁式电流继电器，其继电特性如图变化过程中的相互关系。对于电磁式电流继电器，其继电特性如图2.12

12、.1所示。所示。当当 时，继电器不动作，而时，继电器不动作，而 当时，继电器突然迅速当时，继电器突然迅速动作。动作后，当保持动作。动作后，当保持 时，继电器保持动作后状态。只有当时，继电器保持动作后状态。只有当时时 ，继电器才突然返回到原位。无论是动作还是返回，继电，继电器才突然返回到原位。无论是动作还是返回，继电器都是从起始位置到最终位置，它不可能停留在某一个中间位置上。这器都是从起始位置到最终位置，它不可能停留在某一个中间位置上。这种特性就称之为继电器的种特性就称之为继电器的“继电特性继电特性”。KAIOPIKAOPIIKAIOPIKAOPII2.1 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护

13、单侧电源网络相间短路的电流保护1.8第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.84. 4. 继电器的返回系数继电器的返回系数 继电器的返回系数是指返回电流与动作电流的比值，继电器的返回系数是指返回电流与动作电流的比值，即即是一个重要的参数，在实际应用中要求继电器有较高是一个重要的参数，在实际应用中要求继电器有较高的返回系数。对于电磁式电流继电器来说，可以采用的返回系数。对于电磁式电流继电器来说，可以采用坚硬的轴承以减小摩擦转矩，或改善磁路系统的结构坚硬的轴承以减小摩擦转矩，或改善磁路系统的结构以适当减小剩余转矩等方法来提高返回系数。以适当减小剩余转矩等方法来提高返回系数。一般情况下，反应

14、电气量增加而动作的继电器，称过一般情况下，反应电气量增加而动作的继电器，称过量继电器。其返回系数小于量继电器。其返回系数小于1 1，但要求其不小于，但要求其不小于0.850.85。反应电气量降低而动作的继电器，称欠量继电器。反应电气量降低而动作的继电器，称欠量继电器。其返回系数大于其返回系数大于1 1，但要求其不大于，但要求其不大于1.21.2。5. 对继电器的基本要求对继电器的基本要求对继电器的基本要求是工作可靠，动作过程具有对继电器的基本要求是工作可靠，动作过程具有“继电特性继电特性”。继电器的工作可靠。继电器的工作可靠是最重要的，主要是通过各部分结构设计合理、制造工艺先进、经过高质量检测

15、等是最重要的，主要是通过各部分结构设计合理、制造工艺先进、经过高质量检测等来来图图2.1 2.1 继电器的继电特性继电器的继电特性2.1 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1.9第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.9保证。其次要求继电器动作值误差小、功率损耗小、动作迅速、动稳定性保证。其次要求继电器动作值误差小、功率损耗小、动作迅速、动稳定性和热稳定性好以及抗干扰能力强。另外，还要求继电器安装、整定方便，和热稳定性好以及抗干扰能力强。另外，还要求继电器安装、整定方便，运行维护少，价格便宜等。运行维护少，价格便宜等。2.1 2.1 单侧电源网络相间短

16、路的电流保护单侧电源网络相间短路的电流保护1.10第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.10 在保证选择性和可靠性要求的前提下，根据对继电保护快速性的要求，原则上在保证选择性和可靠性要求的前提下，根据对继电保护快速性的要求，原则上应装设快速动作的保护装置，使切除故障的时间尽可能短。反应电流增加，且不带应装设快速动作的保护装置，使切除故障的时间尽可能短。反应电流增加，且不带时限时限( (瞬时瞬时) )动作的电流保护称为无时限电流速断保护，简称电流速断保护。动作的电流保护称为无时限电流速断保护，简称电流速断保护。1. 1. 工作原理工作原理对于图对于图2.22.2所示的单侧电源辐射形电网

17、，为切除故障线路，需在每条线路的电源侧装所示的单侧电源辐射形电网，为切除故障线路，需在每条线路的电源侧装设断路器和相应的保护装置，即无时限电流速断保护分别装设在线路设断路器和相应的保护装置，即无时限电流速断保护分别装设在线路L L1 1、L L2 2的电源侧的电源侧( (也称为线路的首端也称为线路的首端) )。当线路上任一点发生三相短路时，通过被保护元件。当线路上任一点发生三相短路时，通过被保护元件( (即线路即线路) )的电流为的电流为 (2-2)(2-2)式中式中 系统等效电源的相电势，也可以是母线上的电压；系统等效电源的相电势，也可以是母线上的电压； 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗，

18、即系统阻抗；保护安装处到系统等效电源之间的阻抗，即系统阻抗； 线路单位长度的正序阻抗，单位为；线路单位长度的正序阻抗，单位为； 短路点至保护安装处之间的距离。短路点至保护安装处之间的距离。2.1.2 2.1.2 电流速断保护电流速断保护(3)SkS1EIZZ LkESESZS1ZkL2.1 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1.11第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.11图图2.2 2.2 单侧电源辐射形电网电流速断保护工作原理图单侧电源辐射形电网电流速断保护工作原理图2.1 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.

19、12第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.12若若 和和 为常数，则短路电流将随着为常数，则短路电流将随着 的减小而增大，经计算后可绘的减小而增大，经计算后可绘出其变化曲线，如图出其变化曲线，如图2.22.2所示。若所示。若 变化，即当系统运行方式变化时，短变化，即当系统运行方式变化时，短路电流都将随着变化。路电流都将随着变化。当系统阻抗最小时，流经被保护元件短路电流最大的运行方式称为最大运当系统阻抗最小时，流经被保护元件短路电流最大的运行方式称为最大运行方式。行方式。 图图2.22.2中曲线中曲线1 1表示系统在最大运行方式下短路点沿线路移动表示系统在最大运行方式下短路点沿线路移动

20、时三相短路电流的变化曲线。时三相短路电流的变化曲线。短路时系统阻抗最大，流经被保护元件短路电流最小的运行方式称为最小短路时系统阻抗最大，流经被保护元件短路电流最小的运行方式称为最小运行方式。在最小运行方式下，发生两相短路时通过被保护元件的电流最运行方式。在最小运行方式下，发生两相短路时通过被保护元件的电流最小，即最小短路电流为小，即最小短路电流为SESZLkSZ(2)k minS max1k3 2EIZZ LS (2-3) 2.1 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1.13第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.13动作电流整定后是不变的，如图动作电流

21、整定后是不变的，如图2.22.2中的直线中的直线3 3，它与曲线，它与曲线1 1、2 2各有一个交点各有一个交点M M和和N N。在交点以前的线路上发生短路故障时，由于在交点以前的线路上发生短路故障时，由于 ，保护，保护1 1的电流速断保护能够动的电流速断保护能够动作；在交点以后的线路上短路时，由于作；在交点以后的线路上短路时，由于 ，保护不能动作。因此电流速断保，保护不能动作。因此电流速断保护不能保护本线路的全长，而且保护的范围随运行方式和故障类型的变化而变化。护不能保护本线路的全长，而且保护的范围随运行方式和故障类型的变化而变化。2. 2. 保护范围校验保护范围校验电流速断保护的灵敏系数通

22、常用保护范围来衡量，保护范围越长，表明保护越灵敏电流速断保护的灵敏系数通常用保护范围来衡量，保护范围越长，表明保护越灵敏。由图。由图2.22.2可见，最大运行方式下三相短路时，保护范围最大为可见，最大运行方式下三相短路时，保护范围最大为 ；最；最 小运行方小运行方式下两相短路时，保护范围最小为式下两相短路时，保护范围最小为 。保护范围通常用线路全长的百分数表示，。保护范围通常用线路全长的百分数表示，一般要求最大保护范围一般要求最大保护范围50%50%，最小保护范围，最小保护范围15%15%。电流速断保护的保护范围可通过下面的方法求得：在最大运行方式下电流速断保护的保护范围可通过下面的方法求得：

23、在最大运行方式下( )( )，保，保护范围末端护范围末端( )( )发生三相短路时，短路电流发生三相短路时，短路电流 与动作电流与动作电流 相等，即相等，即解之，得解之，得 (2-5)(2-5)(3 )O P 2relk 3 m axIKI(2-4b)(2-4b)kIOP1IOP1IkIkIOP1ImaxLminLminZZSSkmaxLL(3)k maxIOPI(3)k maxOPmin1maxSEIIZZ LS2.1 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1.14第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.14解之，得解之，得在最小运行方式下在最小运行方式

24、下( )( )，保护范围末端，保护范围末端( )( )发生两相短路时发生两相短路时，短路电流，短路电流 与动作电流与动作电流 相等，即相等，即解之，得解之，得 (2-6)(2-6)Sm axm in1O P1ELZZIS(2-5)(2-5)maxZZSSminLLk(2)k minIOPI(2)k minOPmax1min32EIIZZ LSSminmax1132ELZZISSOP2.1 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1.15第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.153. 3. 电流速断保护的构成电流速断保护的构成电流速断保护的单相原理接线如图电

25、流速断保护的单相原理接线如图2.32.3所示。电流继电器所示。电流继电器KAKA接于电流互感接于电流互感器器TATA的二次侧，当流过它的电流大于它的动作电流后，电流继电器的二次侧，当流过它的电流大于它的动作电流后，电流继电器KAKA动作动作，启动中间继电器，启动中间继电器KMKM，图图2.3 电流速断保护原理接线电流速断保护原理接线KM触点闭合后，经信号继电器触点闭合后，经信号继电器KS线圈、断路器辅助触点线圈、断路器辅助触点 QF接通跳闸线圈接通跳闸线圈YR，使断路器跳闸。接入中间继电器，使断路器跳闸。接入中间继电器KM的作的作用：用：2.1 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护单侧电源网

26、络相间短路的电流保护1.16第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.16(1) (1) 增大触点容量，防止由增大触点容量，防止由KAKA触点直接接通跳闸回路时因容量过小而被破坏；触点直接接通跳闸回路时因容量过小而被破坏；(2) (2) 当线路上装有管型避雷器时，利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时当线路上装有管型避雷器时，利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时间，以防止管型避雷器放电时引起电流速断保护误动作。间，以防止管型避雷器放电时引起电流速断保护误动作。信号继电器信号继电器KSKS的作用是，在整套保护装置动作后，指示并记录该保护的动作，供的作用是，在整套保护装置动作后，指示并

27、记录该保护的动作，供运行人员查找和分析故障。跳闸回路中接入断路器运行人员查找和分析故障。跳闸回路中接入断路器QFQF的辅助触点的辅助触点QFQF，在断路器跳，在断路器跳闸时，其辅助触点随之打开，切断跳闸回路电流。否则，由中间继电器的触点切闸时，其辅助触点随之打开，切断跳闸回路电流。否则，由中间继电器的触点切断跳闸回路，将会烧坏中间继电器的触点。断跳闸回路，将会烧坏中间继电器的触点。电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。缺点是不能保护线路的全长，电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。缺点是不能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式和线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保且保护

28、范围受系统运行方式和线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保护线路很短时，甚至没有保护范围。护线路很短时，甚至没有保护范围。2.1 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1.17第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.17 由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，为快速切除本线路其余由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，为快速切除本线路其余部分的短路，应增设第二套保护。为保证选择性和快速性，该保护应与下一线路部分的短路，应增设第二套保护。为保证选择性和快速性，该保护应与下一线路的电流速断保护在保护范围和动作时限上相配合，即保护范围不超

29、过下一线路电的电流速断保护在保护范围和动作时限上相配合，即保护范围不超过下一线路电流速断保护的保护范围，动作时限比下一线路电流速断保护高出一个时限级流速断保护的保护范围，动作时限比下一线路电流速断保护高出一个时限级差差 , ,这种带有一定延时的电流速断保护称为限时电流速断保护。这种带有一定延时的电流速断保护称为限时电流速断保护。 1. 1. 工作原理与动作电流工作原理与动作电流现以图现以图2.42.4中的保护中的保护1 1为例，来说明限时电流速断保护的整定计算。假设保护为例，来说明限时电流速断保护的整定计算。假设保护2 2装有装有电流速断保护，其动作电流整定为电流速断保护，其动作电流整定为 ，

30、它与最大短路电流变化曲，它与最大短路电流变化曲线线1 1的交点为的交点为P P，这就是它的保护范围。而保护，这就是它的保护范围。而保护1 1限时电流速断保护的保护范围不能限时电流速断保护的保护范围不能超过保护超过保护2 2电流速断保护的保护范围，即电流速断保护的保护范围，即P P点所对应的短路点点所对应的短路点k k2 2之前，所以在单侧之前，所以在单侧电源供电的情况下，保护电源供电的情况下，保护1 1的限时电流速断保护的保护范围应在的限时电流速断保护的保护范围应在k k1 1点和点和k k2 2点点2.1.3 2.1.3 限时电流速断保护限时电流速断保护tt(3)OP 2relk3 maxI

31、KI2.1 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1.18第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.18之间。为什么？因为：若在之间。为什么？因为：若在k k1 1点之前，则不能保护本线路的全长；若在点之前，则不能保护本线路的全长；若在k k2 2点之后，则失去与保护点之后，则失去与保护2 2电流速断保护的选择性。所以保护电流速断保护的选择性。所以保护1 1限时电流速断限时电流速断保护的动作电流应整定为保护的动作电流应整定为 ，考虑到各种误差的影响，则有，考虑到各种误差的影响，则有kIOP1IOP 2IIOP 1relOP 2IKI(2-7) 式中式中 限时

32、电流速断保护的可靠系数，取限时电流速断保护的可靠系数，取1.11.11.21.2。relK2.1 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1.19第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.192. 2. 动作时限的整定动作时限的整定由图由图2.42.4可知，保护可知，保护1 1限时电流速断保护的保护范围已延伸至下一线路电流速限时电流速断保护的保护范围已延伸至下一线路电流速断保护的保护范围，为保证选择性，要求限时电流速断保护的动作时断保护的保护范围，为保证选择性，要求限时电流速断保护的动作时 限限 要高于下一线路电流速断保护的动作时限要高于下一线路电流速断保护的

33、动作时限 一个时限级差一个时限级差 ，即，即 (2-8)(2-8)对于时限级差对于时限级差 ，从尽快切除故障出发，应越小越好，但为了保证两套保，从尽快切除故障出发，应越小越好，但为了保证两套保护动作的选择性，护动作的选择性， 又不能选择过小。影响的主要因素有：又不能选择过小。影响的主要因素有：(1) (1) 前一级保护动作的负偏差前一级保护动作的负偏差( (即保护可能提前动作即保护可能提前动作) ) 。(2) (2) 后一级保护动作的正偏差后一级保护动作的正偏差( (即保护可能延后动作即保护可能延后动作) ) 。(3) (3) 保护装置的惯性误差保护装置的惯性误差( (即断路器跳闸时间：从接通

34、跳闸回路到触头间电即断路器跳闸时间：从接通跳闸回路到触头间电弧熄灭的时间弧熄灭的时间) ) 。(4) (4) 为保证有选择性，再加一个时间裕度为保证有选择性，再加一个时间裕度 ，则时限级差为，则时限级差为 (2-9)(2-9)r1tt12ttt 4(0.1t0.15)s1234ttttt 1tttttt2.1 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1.20第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.20由此确定的由此确定的 一般为一般为0.35s0.35s0.5s0.5s，实际应用中取，实际应用中取 =0.5s=0.5s。保护保护1 1与保护与保护2 2的配合

35、关系，即保护动作时间与短路点至保护安装处之间距的配合关系，即保护动作时间与短路点至保护安装处之间距离的关系，用离的关系，用 来描述，如图来描述，如图2.42.4所示。在保护所示。在保护2 2电流速断保护范围电流速断保护范围内的短路，将以内的短路，将以 的时间切除，此时保护的时间切除，此时保护1 1的限时电流速断虽然可以启动，的限时电流速断虽然可以启动，但因但因 较较 大一个大一个 ，而在，而在QFQF2 2跳闸后，保护跳闸后，保护1 1将返回，所以从时间上保将返回，所以从时间上保证了选择性。若短路发生在保护证了选择性。若短路发生在保护1 1电流速断保护范围内时，保护电流速断保护范围内时，保护1

36、 1将以将以 时时间切除，而在该线路其他点短路时，保护间切除，而在该线路其他点短路时，保护1 1将以将以 时间切除。所以，当线时间切除。所以，当线路装设电流速断保护和限时电流速断保护后，它们的联合工作就可以保证路装设电流速断保护和限时电流速断保护后，它们的联合工作就可以保证在全线路范围内的短路故障都能在在全线路范围内的短路故障都能在0.5s0.5s时间内予以切除，在一般情况下都时间内予以切除，在一般情况下都能满足速动性的要求。它们的共同作用，构成了线路的主保护，即以最短能满足速动性的要求。它们的共同作用，构成了线路的主保护，即以最短的时间切除全线路任一点发生的短路。的时间切除全线路任一点发生的

37、短路。tttfL2t1t2tt2t1t2.1 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1.21第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.21图图2.4 2.4 限时电流速度保护工作原理及时限特性限时电流速度保护工作原理及时限特性2.1 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1.22第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.223. 3. 灵敏系数校验灵敏系数校验为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护在系统最小运行方式下线路末为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护在系统最小运行方式下线路末端发生两相短路时，应具有足够的

38、灵敏性，一般用灵敏系数来校验，即规程规端发生两相短路时，应具有足够的灵敏性，一般用灵敏系数来校验，即规程规定定1.5 (2-10)1.5 (2-10)式中式中 最小运行方式下被保护线路末端发生两相金属性短路时，流过最小运行方式下被保护线路末端发生两相金属性短路时，流过本线路保护的电流；本线路保护的电流； 本线路限时电流速断保护的动作电流。本线路限时电流速断保护的动作电流。必须进行灵敏系数校验的原因，主要是考虑下列因素：必须进行灵敏系数校验的原因，主要是考虑下列因素：(1) (1) 故障点存在过渡电阻，使实际短路电流比计算电流小，不利于保护动作。故障点存在过渡电阻，使实际短路电流比计算电流小，不

39、利于保护动作。(2) (2) 实际的短路电流由于计算误差或其他原因而小于计算值。实际的短路电流由于计算误差或其他原因而小于计算值。(3) (3) 由于电流互感器的负误差，使实际流入保护装置的电流小于计算值。由于电流互感器的负误差，使实际流入保护装置的电流小于计算值。(4) (4) 继电器实际动作电流比整定电流值高，即存在正误差等。继电器实际动作电流比整定电流值高，即存在正误差等。(5) (5) 考虑一定的裕度。考虑一定的裕度。(2)k minsenOP1.3IKIOPI2.1 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1.23第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保

40、护1.23当灵敏系数不能满足要求时，在保护范围内发生短路时，在上述不利因素的影响下当灵敏系数不能满足要求时，在保护范围内发生短路时，在上述不利因素的影响下，将导致保护拒动，达不到保护线路全长的目的。这时可采用降低保护动作值的办，将导致保护拒动，达不到保护线路全长的目的。这时可采用降低保护动作值的办法来提高灵敏系数，即使之与下级线路的限时电流速断相配合。如保护法来提高灵敏系数，即使之与下级线路的限时电流速断相配合。如保护1 1的动作电的动作电流流 与下一条线路保护与下一条线路保护2 2的限时电流速断保护的动作电的限时电流速断保护的动作电 配合，则配合，则 (2-11)(2-11)此时此时 (2-

41、12)(2-12)可见，保护范围的伸长可见，保护范围的伸长( (即灵敏性提的高即灵敏性提的高) )，必然导致动作时限的升高。，必然导致动作时限的升高。4. 4. 原理接线图原理接线图限时电流速断保护的单线原理接线如图限时电流速断保护的单线原理接线如图2.52.5所示。其动作过程与图所示。其动作过程与图2.32.3所示的电流速所示的电流速断保护基本相同，不同的是用时间继电器断保护基本相同，不同的是用时间继电器KTKT代替了中间继电器代替了中间继电器KMKM。OP1IOP 2IOP 1relOP 2IKII1222ttttt 2.1 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

42、保护1.24第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.24 当电流继电器当电流继电器KA动作后，需经动作后，需经KT建立延时后才能动作于跳闸。若在建立延时后才能动作于跳闸。若在 之前故障已被切除，则已经启动的之前故障已被切除，则已经启动的KA返回，使返回，使KT立即返回，整套保护装立即返回，整套保护装置不会误动作。置不会误动作。 t图图2.5 2.5 限时电流速断保护单相原理接线限时电流速断保护单相原理接线2.1 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1.25第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.252.1.4 2.1.4 定时限过电流保护定时限过

43、电流保护过电流保护通常是指其动作电流按躲过最大负荷电流来整定的保护，它分为两过电流保护通常是指其动作电流按躲过最大负荷电流来整定的保护，它分为两种类型：一种是保护启动后出口的动作时间是固定的整定时间，称为定时限过种类型：一种是保护启动后出口的动作时间是固定的整定时间，称为定时限过电流保护；另一种是出口动作时间与过电流的倍数有关，电流越大，出口动作电流保护；另一种是出口动作时间与过电流的倍数有关，电流越大，出口动作越快，称为反时限过电流保护。本节只介绍定时限过电流保护。越快，称为反时限过电流保护。本节只介绍定时限过电流保护。定时限过电流定时限过电流保护保护( (也可简称为过电流保护也可简称为过电

44、流保护) )在正常运行时，不会动作。当电网发生短路时，在正常运行时，不会动作。当电网发生短路时，则能反应于电流的增大而动作。由于短路电流一般比最大负荷电流大得多，所则能反应于电流的增大而动作。由于短路电流一般比最大负荷电流大得多，所以保护的灵敏性较高，不仅能保护本线路的全长，作本线路的近后备保护，而以保护的灵敏性较高，不仅能保护本线路的全长，作本线路的近后备保护，而且还能保护相邻线路全长，作相邻线路的远后备保护。且还能保护相邻线路全长，作相邻线路的远后备保护。2.1 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1.26第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.26

45、1. 1. 工作原理和动作电流工作原理和动作电流为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，过电流保护的动作为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，过电流保护的动作电流应大于该线路上可能出现且通过保护装置的最大负荷电流，即电流应大于该线路上可能出现且通过保护装置的最大负荷电流，即 ；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复时负荷自启动电流作用下；同时还必须考虑在外部故障切除后电压恢复时负荷自启动电流作用下保护装置必须能够可靠返回，即返回电流应大于负荷自启动电流。保护装置必须能够可靠返回，即返回电流应大于负荷自启动电流。如图如图2.62.6所示，当所示，当k k点短路时，保护点

46、短路时，保护1 1和保护和保护2 2的过电流保护将同时启动，但根据的过电流保护将同时启动，但根据选择性要求，应由保护选择性要求，应由保护2 2动作切除故障，此时保护动作切除故障，此时保护1 1由于电流已减小应立即返回由于电流已减小应立即返回。而这时通过保护。而这时通过保护1 1的可能的最大电流不再是正常运行时的最大负电流的可能的最大电流不再是正常运行时的最大负电流 了了 ，这是因为短路时，变电所，这是因为短路时，变电所B B母线电压降低，接在该母线上的电动机的转速会降母线电压降低，接在该母线上的电动机的转速会降低或停转，在故障切除后电压恢复时，电动机将自启动，而电动机的自启动电低或停转，在故障

47、切除后电压恢复时，电动机将自启动，而电动机的自启动电流要大于它正常工作时的电流。流要大于它正常工作时的电流。 IIIOPIL maxIL maxI2.1 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1.27第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.27电动机最大自启动电流电动机最大自启动电流 与正常运行时最大负荷电流与正常运行时最大负荷电流 的关系为的关系为 式中式中 自启动系数，其数值由负载的性质及电网的具体接线决定，一般自启动系数，其数值由负载的性质及电网的具体接线决定，一般取取1.51.53 3。为使保护为使保护1 1在此电流下能可靠返回，其返回电流应满足关

48、系式在此电流下能可靠返回，其返回电流应满足关系式 ，引入，引入可靠系数则有可靠系数则有 (2-14)(2-14)式中式中 定时限过电流保护的可靠系数，一般取定时限过电流保护的可靠系数，一般取1.151.151.251.25；由电流继电器动作电流与返回电流的关系由电流继电器动作电流与返回电流的关系 ，可得过电流保护的动作电流，可得过电流保护的动作电流为为 (2-15)(2-15)由式由式(2-15)(2-15)可知，当返回系数越小时，则过电流保护的动作电流越大，则保护可知，当返回系数越小时，则过电流保护的动作电流越大，则保护的灵敏性就越差，所以要求继电器的返回系数应尽可能大。的灵敏性就越差，所以

49、要求继电器的返回系数应尽可能大。 SS maxIL maxISS maxSSL maxIKIS SKreIrerelSSL maxIKKIrelKreOPreIIKrelSSL maxOPreKKIIK(2-13)SS maxI2.1 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1.28第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.282. 2. 动作时限的整定动作时限的整定如图如图2.72.7所示的网络，假设各条线路都装有过电流保护，且均按躲过各自的最大负所示的网络，假设各条线路都装有过电流保护，且均按躲过各自的最大负荷电流来整定动作电流。当荷电流来整定动作电流。当

50、k k点短路时，保护点短路时，保护1 14 4在短路电流的作用下，都可能启在短路电流的作用下，都可能启动，为满足选择性要求，应该只有保护动，为满足选择性要求，应该只有保护4 4动作切除故障，而保护动作切除故障，而保护1 13 3在故障切除后在故障切除后应立即返回。如何来满足这个要求呢？只能依靠选择不同的动作时限来保证。应立即返回。如何来满足这个要求呢？只能依靠选择不同的动作时限来保证。过电流保护的动作时限是按阶梯原则来选择的。从离电源最远的保护开始，如图过电流保护的动作时限是按阶梯原则来选择的。从离电源最远的保护开始，如图2.72.7中保护中保护4 4处于电网的末端，只要发生故障，它不需要任何

51、选择性方面的配合，处于电网的末端，只要发生故障，它不需要任何选择性方面的配合，可以瞬时动作切除故障，所以可以瞬时动作切除故障，所以 只是保护装置本身的固有动作时间，只是保护装置本身的固有动作时间， 即即 为保证选择性，保护为保证选择性，保护3 3的动作时间的动作时间 应比应比 高一个时间级差高一个时间级差 ，即，即 (2-16)(2-16)依次类推，可以得到依次类推，可以得到 、 。可以看出，保护的动作时间向电源侧逐级增加至。可以看出，保护的动作时间向电源侧逐级增加至少一个少一个 ，只有这样才能充分保证动作的选择性。，只有这样才能充分保证动作的选择性。 4t40st 3tt340.5sttt

52、2t1t4t2.1 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1.29第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.29但必须注意，过电流保护的动作时限在按上述阶梯原则整定的同时但必须注意，过电流保护的动作时限在按上述阶梯原则整定的同时，还需要与各线路末端变电所母线上所有出线保护动作时限最长者，还需要与各线路末端变电所母线上所有出线保护动作时限最长者配合。如图配合。如图2.72.7中，若保护中，若保护5 5的动作时间大于保护的动作时间大于保护3 3的动作时间，则保的动作时间，则保护护2 2的动作时间应按的动作时间应按 来整定。来整定。25ttt 图图2.7 2.7

53、单侧电源辐射形电网过电流保护动作时限选择说明图单侧电源辐射形电网过电流保护动作时限选择说明图2.1 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1.30第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.303. 3. 灵敏系数校验灵敏系数校验过电流保护的灵敏系数校验类似于限时电流速断保护，即过电流保护的灵敏系数校验类似于限时电流速断保护，即 (2-17)(2-17)当过电流保护作本线路近后备保护时，当过电流保护作本线路近后备保护时， 取最小运行方式下本线路末取最小运行方式下本线路末端两相金属性短路电流来校验，要求端两相金属性短路电流来校验，要求 ；当过电流保护作；当过电流

54、保护作相邻线路的远后备保护时，相邻线路的远后备保护时， 应取最小运行方式下相邻线路末端两相应取最小运行方式下相邻线路末端两相金属性短路电流来校验，要求金属性短路电流来校验，要求 。此外应注意，各过电流保护之间还应在灵敏系数上进行配合，即对同一此外应注意，各过电流保护之间还应在灵敏系数上进行配合，即对同一故障点来说，要求靠故障点近的保护，灵敏系数应越高，否则将失去选故障点来说，要求靠故障点近的保护，灵敏系数应越高，否则将失去选择性。如图择性。如图2.72.7中的过电流保护中的过电流保护1 1和和2 2，由于通过同一最大负荷电流，所以，由于通过同一最大负荷电流，所以动作电流相同，假定为动作电流相同

55、，假定为100A100A。实际上若保护。实际上若保护2 2的电流继电器动作值有正误的电流继电器动作值有正误差，如差，如105A(105A(一次值一次值) )，而保护，而保护1 1刚好有负误差，如刚好有负误差，如95A95A，那么，当，那么，当k k1 1点短点短路时流过保护路时流过保护1 1、2 2的短路电流为的短路电流为102A102A，保护，保护2 2不动作，而保护不动作，而保护1 1却要动作，却要动作，将失去选择性。将失去选择性。(2)k minsenOPIKI( 2 )k m insenO PIKIsen1.3K(2)k minI1.5(2)k minIsen1.2K2.1 2.1 单

56、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1.31第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.31对于图对于图2.72.7中的中的k k点短路时，要求各过电流保护的灵敏系数应满足如下关系，点短路时，要求各过电流保护的灵敏系数应满足如下关系，即即 (2-18)(2-18)在单侧电源的网络接线中，由于越靠近电源端时，负荷电流越大，从而保在单侧电源的网络接线中，由于越靠近电源端时，负荷电流越大，从而保护装置的整定值越大，而发生故障后，各保护装置均流过同一个短路电流，护装置的整定值越大，而发生故障后，各保护装置均流过同一个短路电流，因此上述灵敏系数应相互配合的要求是能够满足的。因此

57、上述灵敏系数应相互配合的要求是能够满足的。所以，对于过电流保护，只有在灵敏系数和动作时限都能相互配合时，才所以，对于过电流保护，只有在灵敏系数和动作时限都能相互配合时，才能保证选择性。当过电流保护的灵敏系数不能满足要求时，可采用电压启能保证选择性。当过电流保护的灵敏系数不能满足要求时，可采用电压启动的电流保护、负序电流保护或距离保护等。动的电流保护、负序电流保护或距离保护等。过电流保护的单相原理接线与图过电流保护的单相原理接线与图2.52.5相同。相同。sen 4Ksen 3Ksen 2Ksen 2sen 1KK2.1 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1.3

58、2第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.322.1.5 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 1. 1. 阶段式电流保护的构成阶段式电流保护的构成无时限电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护都是反应于电流增大无时限电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护都是反应于电流增大而动作的保护，它们之间的区别主要在于按照不同的原则来整定动作电流。电流而动作的保护，它们之间的区别主要在于按照不同的原则来整定动作电流。电流速断保护是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定，它虽能无延时动作，但速断保护是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定，它虽能无延时动作，但却不能保护本线路

59、全长；限时电流速断保护是按照躲开下级线路各相邻元件电流却不能保护本线路全长；限时电流速断保护是按照躲开下级线路各相邻元件电流速断保护的最大动作范围来整定，它虽能保护本线路的全长，却不能作为相邻线速断保护的最大动作范围来整定，它虽能保护本线路的全长，却不能作为相邻线路的后备保护；而定时限过电流保护则是按照躲开本线路最大负荷电流来整定，路的后备保护；而定时限过电流保护则是按照躲开本线路最大负荷电流来整定，可作为本线路及相邻线路的后备保护，但动作时间较长。可作为本线路及相邻线路的后备保护，但动作时间较长。为保证迅速、可靠而有选择性地切除故障，可将这三种电流保护，根据需要为保证迅速、可靠而有选择性地切

60、除故障，可将这三种电流保护，根据需要组合在一起构成一整套保护，称为阶段式电流保护。组合在一起构成一整套保护，称为阶段式电流保护。具体应用时，可以采用电流速断保护加定时限过电流保护，或限时电流速断具体应用时，可以采用电流速断保护加定时限过电流保护，或限时电流速断保护加定时限过电流保护，也可以三者同时采用。应用较多的就是三段式电流保护加定时限过电流保护，也可以三者同时采用。应用较多的就是三段式电流2.1 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1.33第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.33保护，其各段的动作电流、保护范围和动作时限的配合情况如图保护，其各段