电自-阶段式电流保护

1、 任务任务 1.1.设计应用于单侧电源线路的三段设计应用于单侧电源线路的三段式电流保护，并进行整定计算。式电流保护，并进行整定计算。2.2.分析线路不同地点发生相间短路分析线路不同地点发生相间短路时方向元件及方向电流保护的动作时方向元件及方向电流保护的动作情况。情况。3.3.选择线路的接地保护方式。选择线路的接地保护方式。 知识点知识点 1.1.三段式电流保护各段的原理、整定计算三段式电流保护各段的原理、整定计算方法。电流保护的接线方式。方法。电流保护的接线方式。2.2.阶段式方向电流保护的构成、方向元件阶段式方向电流保护的构成、方向元件的装设原则。方向元件的作用、原理、的装设原则。方向元件的

2、作用、原理、接线。接线。4.4.零序方向元件的原理、接线，阶段式零零序方向元件的原理、接线，阶段式零序电流保护的构成。序电流保护的构成。5.5.中性点非直接接地系统接地保护方式。中性点非直接接地系统接地保护方式。 目标目标 1.1.熟练掌握三段式电流保护各段的原理、熟练掌握三段式电流保护各段的原理、整定计算方法、特点。整定计算方法、特点。2.2.掌握阶段式方向电流保护的构成，方向掌握阶段式方向电流保护的构成，方向元件的作用、原理、接线。元件的作用、原理、接线。3.3.掌握中性点直接接地系统、中性点非直掌握中性点直接接地系统、中性点非直接接地系统单相接地的特点及保护方式。接接地系统单相接地的特点

3、及保护方式。4.4.掌握零序方向元件的原理、接线。掌握零序方向元件的原理、接线。2 2. .1 1 阶段式阶段式电流保护电流保护2 2. .1.11.1 无时限电流速断保护无时限电流速断保护2 2. .1.21.2 限限时时电流速断保护电流速断保护2 2. .1.31.3 定定时限时限过过电流保护电流保护2 2. .1.41.4 电流保护电流保护的接线方式的接线方式2 2. .1.51.5 三段式三段式电流保护电流保护2 2. .1.61.6 三段式三段式电流保护整定计算举例电流保护整定计算举例2.1.1 2.1.1 无时限电流速断保护无时限电流速断保护 反应电流增大而瞬时动作的电流保护，又称

4、为反应电流增大而瞬时动作的电流保护，又称为第第段电流保护段电流保护 。 1.1.无时限电流速断保护的原理及整定无时限电流速断保护的原理及整定如何计算短路电流？如何计算短路电流？短路电流计算：短路电流计算：(3)kS1 kEIZZ lk(2)S132kEIZZ l三相短路时三相短路时两相短路时两相短路时 系统阻抗相电势故障点到保护安装处距离0.4欧姆/公里ABkl短路电流大小由以下因素决定：短路电流大小由以下因素决定：a.a.系统运行方式，系统运行方式， 系统电源等效阻抗系统电源等效阻抗SZ与电源投入数量、电网结构变化有关，与电源投入数量、电网结构变化有关，SZ最大时短路电流最小，称为最小最大时

5、短路电流最小，称为最小运行方式运行方式；l越小，短路电流越大。越小，短路电流越大。 故障点越近，故障点越近，最小时短路电流最大，称为最大最小时短路电流最大，称为最大运行方式运行方式。SZc.c.短路类型，短路类型，(3)(2)kkIIb.b.故障点远近，故障点远近，B B母线短路时流过保护母线短路时流过保护1 1的最大短路电流为：的最大短路电流为：(3)k.maxS.min1 ABEIZZ l最大运行方式下三相短路最小运行方式下两相短路ABopIONMmaxlminl无时限电流速断保护动作电流的整定：无时限电流速断保护动作电流的整定： 动作电流应满足以下条件：动作电流应满足以下条件： 考虑电流

6、互感器、电流继电器均有误差考虑电流互感器、电流继电器均有误差 可靠系数1.21.3 整定时应考虑整定时应考虑相邻线路相邻线路发生故障时发生故障时段电流保段电流保护不动作。护不动作。 即即段电流保护的动作电流应段电流保护的动作电流应“躲过躲过”被保护被保护线路末端短路时流过保护的最大短路电流。线路末端短路时流过保护的最大短路电流。(3)op.1k.B.maxII.1k.B.maxIIoprelIK I整定过程图解整定过程图解最大运行方式下三相短路本线末最大短路电流(3)k.B.maxI动作电流opI保护区ABmins.maxI1op.113L()2EZzI minL15%L电流速断保护单相原理接

7、线图电流速断保护单相原理接线图2. 2. 无时限电流速断保护原理接线无时限电流速断保护原理接线I+信号TAKA-+-YRKMKSQFQF3.3.无时限电流速断保护特点无时限电流速断保护特点（1 1）保护区受）保护区受运行方式运行方式、故障类型影响、故障类型影响。短路电流水平降低，电流保护的保护区缩短短路电流水平降低，电流保护的保护区缩短 最大运行方式下三相短路最小运行方式下两相短路ABopIONMmaxlminl（2 2）电流）电流段保护不能保护本线全长。段保护不能保护本线全长。 段保护段保护最长的保护区不能伸出本线范围最长的保护区不能伸出本线范围特殊情况，如线路变压器组时，将特殊情况，如线路

8、变压器组时，将段保护区段保护区伸入变压器，可以保护线路全长。伸入变压器，可以保护线路全长。线路变压器组整定方法线路变压器组整定方法 opI（3）靠动作电流的整定获得选择性。）靠动作电流的整定获得选择性。（4）动作迅速，可靠性高。）动作迅速，可靠性高。1.限时电流速断保护的工作原理限时电流速断保护的工作原理及整定计算及整定计算限时电流速断保护限时电流速断保护（电流（电流II段）段）:带有带有较短时限动作的第二套电流保护。较短时限动作的第二套电流保护。限时电流速断保护，又称第限时电流速断保护，又称第段电流保护。段电流保护。 设置目的：弥补设置目的：弥补电流电流段保护不足，段保护不足，保护本线全长保

9、护本线全长整定原则：为了可靠保护本线全长，保护区必然伸整定原则：为了可靠保护本线全长，保护区必然伸入下线，必须解决与下线保护入下线，必须解决与下线保护“抢动抢动”问题。问题。AB与下线电流与下线电流段保护配合具体为时限配合及保护区配合段保护配合具体为时限配合及保护区配合时限配合：时限配合：动作时限较电流动作时限较电流段保护长，可取段保护长，可取0.30.30.50.5秒秒保护区配合：保护区配合：保护区不超过下线电流保护区不超过下线电流段保护区段保护区tttttt 如果保护区超过了下线电流如果保护区超过了下线电流段保护区段保护区保护保护2 2的的段不起动；段不起动；保护保护1 1的的段起动，段起

10、动，0.50.5秒后误动，跳开秒后误动，跳开1QF1QF。ABC如何保证如何保证段保护区不超过下一线路段保护区不超过下一线路段保护区？段保护区？由动作电流整定保证由动作电流整定保证P2段保护区op.1IP1段保护区op.1relop.2IK I电流电流段保护整定公式：段保护整定公式：op.1relop.2It +tIK Itt 按上面公式整定能保证选择性，但能保护本线全长吗？按上面公式整定能保证选择性，但能保护本线全长吗？应进行灵敏度校验，确认保护本线全长能力。应进行灵敏度校验，确认保护本线全长能力。灵敏度校验概念灵敏度校验概念电流保护动作条件：电流保护动作条件：即：灵敏度系数Ksensen1

11、K考虑考虑TATA、继电保护误差，、继电保护误差，K Ksensen11不能保证可靠动作不能保证可靠动作K Ksensen1.31.3才能保证可靠动作才能保证可靠动作应选取本线路范围内最小的短路电流进行校验。应选取本线路范围内最小的短路电流进行校验。opIIK1/opIIK如果本线路范围内最小的短路电流能保证如果本线路范围内最小的短路电流能保证段保护可段保护可靠动作，则说明靠动作，则说明段保护具有保护本线全长的能力。段保护具有保护本线全长的能力。2k.B.minsenop.1IKI（ ）K Ksensen1.31.3，灵敏度合格，灵敏度合格，能够保护本线全长能够保护本线全长K Ksensen1

12、.3+信号TAKA-+-YRKTKSQFQF2.2.限时电流速断保护的单相原理接线图限时电流速断保护的单相原理接线图3.3.限时电流速断保护的特点限时电流速断保护的特点l能保护线路全长能保护线路全长l靠动作电流和动作时限的整定获得选择性靠动作电流和动作时限的整定获得选择性l能作为本线路的主保护能作为本线路的主保护l动作迅速，可靠性高动作迅速，可靠性高l保护区受运行方式、故障类型影响保护区受运行方式、故障类型影响 2.1.32.1.3 定时限过电流保护定时限过电流保护线路配置了电流线路配置了电流段及段及段后，可以切除本线段后，可以切除本线路上的故障。路上的故障。但是当继电保护或断路器发生故障时，

13、但是当继电保护或断路器发生故障时，仍不能保证切除故障。还应设仍不能保证切除故障。还应设段保护。段保护。拒动主保护后备保护近后备远后备“近后备”与“远后备”定时限过电流保护定时限过电流保护：动作电流按躲过最大：动作电流按躲过最大负荷电流整定的电流保护。负荷电流整定的电流保护。1.1.定时限过电流保护（电流定时限过电流保护（电流段）整定原则段）整定原则（1 1）过电流保护动作电流整定）过电流保护动作电流整定A.A.过电流保护在正常运行时不动作过电流保护在正常运行时不动作 relopssL.maxIKK I负荷电流B.B.过电流保护在外部故障切除后可靠返回过电流保护在外部故障切除后可靠返回 relr

14、elressL.maxssopL.maxreIKK IKKIIK即:自起动系数自起动情况：自起动情况： 外部故障切除时，电压升高，相当于电动机负外部故障切除时，电压升高，相当于电动机负荷同时起动，此时电流为电机的起动电流，大荷同时起动，此时电流为电机的起动电流，大于负荷电流。于负荷电流。 以以ssL.maxK I表示 ssK为自起动系数，它决定于网络接线和负荷性质，为自起动系数，它决定于网络接线和负荷性质，一般取一般取1.51.53 3 （2 2）过电流保护动作时限整定）过电流保护动作时限整定段保护动作时限阶梯特性段保护动作时限阶梯特性 IIIIII12ttIIIIII34tttIIIIII2

15、3tttIIIIII34ttIIIIII23ttIIIIII12ttt（3 3）过电流保护灵敏系数校验）过电流保护灵敏系数校验a)a)校验用作本线路近后备保护的灵敏度校验用作本线路近后备保护的灵敏度 b)b)校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度 使用本线路末端最小短路电流校验，要求使用本线路末端最小短路电流校验，要求Ksen 1.31.3 1.51.5 使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求Ksen1.2 1.2 senIIIK B minIIIop.1IKI 。senIIIK.C.minIIIop.1IKI。定时限过电流保

16、护单相原理接线图定时限过电流保护单相原理接线图I+信号TAKA-+-YRKTKSQFQF2.2.定时限过电流保护的单相原理接线图定时限过电流保护的单相原理接线图（1）能作为本线路的近后备保护，相邻）能作为本线路的近后备保护，相邻线路的远后备保护。线路的远后备保护。（2）靠动作时限的整定获得选择性。）靠动作时限的整定获得选择性。（3）动作时限较长。）动作时限较长。（4）灵敏度较高。）灵敏度较高。2.1.42.1.4 电流保护的接线方式电流保护的接线方式电流保护接线方式电流保护接线方式：电流继电器与电流互感电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式。器二次绕组之间的连接方式。*三相完全星形接线：

17、三相完全星形接线：*两相不完全星形接线：两相不完全星形接线：接线系数：接线系数：流入电流继电器的电流与电流互感器二次侧电流的比值。流入电流继电器的电流与电流互感器二次侧电流的比值。完全星形与不完全星形接线的接线系数均为完全星形与不完全星形接线的接线系数均为1 1。接线系数：接线系数：con.TA2op KAIKI。.TAopop KACONIIKn。opI电流保护三相完全星形接线电流保护三相完全星形接线 三相完全星形接线能反应各种相间和接地三相完全星形接线能反应各种相间和接地短路，应用于中性点直接接地电网。短路，应用于中性点直接接地电网。电流保护两相不完全星形接线电流保护两相不完全星形接线 两

18、相不完全星形接线能反应各种相间短路，两相不完全星形接线能反应各种相间短路，应用应用35kV及以下电压等级的电网。及以下电压等级的电网。两相电流差接线两相电流差接线 两相电流差接线主要应用于两相电流差接线主要应用于610kV中性中性点不接地电网。点不接地电网。电流保护一般用于电流保护一般用于101035kV35kV电网，属于小电流接地系统，电网，属于小电流接地系统，一般采用不完全星形接线。一般采用不完全星形接线。保护应统一安装在同名相上（通常装于保护应统一安装在同名相上（通常装于A A、C C相）。相）。注意在注意在101035kV35kV小电流接地系统中发生单相接地时，小电流接地系统中发生单相

19、接地时，没有短路电流。线路仍可继续运行没有短路电流。线路仍可继续运行2 2小时。小时。2.1.52.1.5 阶段式电流保护阶段式电流保护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（电流无时限电流速断保护（电流I段）段） *限时电流速断保护（电流限时电流速断保护（电流II段）段） *定时限过电流保护（电流定时限过电流保护（电流III段）段）主保护主保护后备保护后备保护II1 .opII2 .opl0三段式电流保护的保护区及时限配合特性三段式电流保护的保护区及时限配合特性III1 .oplII1tII2tI1tI2tABC123QF1QF3QF2IKtII I0.5tII

20、0.5tII1lI2lII1lIII2tIII1lI3tIII1t归总式原理图归总式原理图2 2. . 电磁型电流保护原理图与展开图电磁型电流保护原理图与展开图TAa1KA3KA 5KATAc2KA4KA6KA交流回路A相C相*7KAWS+1KS2KS3KS信号回路WC+WC-1KT2KT1KS1KT2KS2KT3KS1KM直 流回路电流I段QFYR1KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA1KM跳闸回路电流II段电流III段II段延时III段延时直流电源小母线展开式原理图展开式原理图3 3. . 低压线路保护逻辑框图低压线路保护逻辑框图2.1.62.1.6 三段式电流保护整定实例三段式电流保

21、护整定实例要求：对三段式电流保护要求：对三段式电流保护1 1进行整定计算。进行整定计算。(3)k.B.max.min110.5/31.443()0.20.4 10sABEIkAZZ l(2)k.B.min.max13310.5/31.221()220.30.4 10sABEIkAZZ l(3)k.C.max.min1110.5/30.594()0.20.4 100.4 15sABBCEIkAZZ lZ l(2)k.C.min.max113310.5/3220.30.4 100.4 150.51()sABBCEIZZ lZ lkA1.短路电流计算短路电流计算B母线短路时的短路电流：母线短路时的短

22、路电流：C母线短路时的短路电流：母线短路时的短路电流：解：解：II(3)op.1relk.B.max=K1.3 1.4431.876()IIkAmins.maxI1op.113()210.5313(0.3)6.25(km)0.41.8762ElZZImin100%62.5%15%ABll2.保护保护1的整定计算的整定计算（1）保护）保护1电流电流I段整定计算段整定计算动作电流：动作电流： 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。灵敏度校验：灵敏度校验： 灵敏度满足要求。灵敏度满足要求。2.保护保护1电流电流段整定计算段整定计算（1 1）动作电流）动作电流 （2 2）动作时限）动

23、作时限 III120.5(s)ttt IIIIIII(3)op.1relop.2relrelk.c.maxKKK1.1 1.3 0.5940.85()IIIIkA（3 3）灵敏度校验）灵敏度校验 灵敏度满足要求。灵敏度满足要求。(2)IIk.B.minIIop.11.2211.441.30.85senIKI3保护保护1电流电流段整定计算段整定计算（1 1）动作电流）动作电流 IIIIIIrelssop.1L.maxre1.2 1.50.150.32(kA)0.85KKIIK（2 2）动作时限）动作时限 IIIIII12.max1.50.52(s)ttt （3 3）灵敏度校验）灵敏度校验 （a a）作近后备保护）作近后备保护近后备灵敏度满足要求近后备灵敏度满足要求。(2)IIIk.B.minIIIop.11.2213.841.50.318senIKI（b b）作远后备保护）作