电力系统继电保护第2版

电力系统继电保护

第二版刘学军编制北华大学电气信息学院电力系统继电保护电力系统继电保护第1章绪论本章主要讲授内容1.1

继电保护的作用1.2对继电保护的基本要求1.3

继电保护的工作原理及构成1.4

继电保护的发展简史本章基本要求了解电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果；掌握继电保护的基本概念、任务（作用）、工作原理及继电保护装置的组成；熟练掌握对继电保护的基本要求。1.1电力系统继电保护的作用

1.1.1电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果1.1.2继电保护的任务1.1.1电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果1.电力系统的故障：三相短路k(3)、两相短路k(2)、单相短路接地k(1)、两相短路接地k(1,1)、断线、变压器绕组匝间短路、复合故障等。2.不正常运行状态：小接地电流系统的单相接地、过负荷、变压器过热、系统振荡、电压升高、频率降低等。架空线故障检修故障变压器1、变压器短路故障2、带负荷拉闸3、单相接地故障发生故障可能引起的后果1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障设备烧坏；

2、系统中设备，在通过短路电流时所产生的热和电动力使设备缩短使用寿命；

3、因电压降低，破坏用户工作的正常工作或影响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个电力系统系统瓦解。事故

指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止送电、少送电、电能质量变坏到不能容许的程度，甚至造成人身伤亡和毁坏电气设备等等。事故发生除自然条件（如雷击等）外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装错误，检修质量不高或运行维护不当引起的。1.1.2继电保护的任务

1.继电保护装置指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置最初是以机电式继电器为主构成的，现代继电保护装置则已发展成以电子元件或微机、可编程序控制器为主构成。“继电保护”一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的机电保护系统，“继电保护装置”一词则指各种具体装置。2.继电保护装置的基本任务（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，并保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。

（3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。1.2对继电保护的基本要求四性：

1、选择性；2、速动性；

3、灵敏性；4、可靠性对四性的评价：以上四条基本要求，选择性是关键，灵敏性必须足够高，速动性达到要求即可，最重要的是必须满足可靠性的要求。

1、选择性：保护装置动作时仅将故障对象从电力系统中切除，使停电范围限制在最小的范围内。当K3点发生短路故障时，应由故障线路WL1上的保护P7和P5动作，将故障线路WL1切除，这时变电所B则仍可由非故障线路WL2继续供电。当K4点发生短路故障时，应由线路的保护P4动作，使断路器4QF跳闸，将故障线路WL4切除，这时只有WL4停电。由此可见，继电保护有选择性的动作可将停电范围限制到最小，甚至可以做到不中断对用户的供电。图1-1单侧电源网络中有选择性动作

主保护和后备保护1）主保护：是指装设在本元件断路器处并瞬时动作的保护。我们一般都希望故障能够被主保护动作切除。据我国某系统统计最近十年中220KV线路的主保护动作次数占全部保护动作次数的83.7%，154KV线路主保护动作次数占76.3%。2）后备保护：后备保护可分为近后备和远后备两种。

①近后备：装设在本元件断路器处，动作时限比主保护长。当本元件主保护拒动时，才由近后备保护动作来切除故障。

②远后备：装设在相邻上一元件断路器处，动作时限比近后备保护时限还要长。当本元件的保护或开关拒动时，利用相邻元件的远后备保护切除故障。3）辅助保护：起辅助作用的保护。如为消附除方向继电器的电压死区或为加速切除靠近母线附近的线路故障而加装的电流速断保护。当k1点发生短路故障时，距短路点最近的保护6应动作切除故障WL4，但由于某种原因，该处的保护或断路器拒动，故障便不能消除，此时如其前面一条线路(靠近电源测)的保护5动作，故障也可消除。此时保护5所起的作用就称为相邻元件的远后备保护。

图1-1单侧电源网络中有选择性动作G7QF4QF3QF6QF5QF2QF1QFTABCDWL1WL3WL4WL21234567k1同理保护1和2又应该作为保护5的远后备保护。如k1点故障，保护6装置两套保护装置即主保护和近后备保护，当主保护拒动时，可用近后备保护切除故障线路WL4。

考虑后备保护的问题2、速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为0.06s～0.12s，最快的可达0.02s～0.04s，一般断路器的跳闸时间为0.06s～0.15s，最快的可达0.02s～0.06s。

3、灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数越大，则保护的灵敏度就越高，反之就越低。过量继电器欠量继电器4、可靠性可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。所谓信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。

以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。1.3继电保护的工作原理、分类及构成1.3.1继电保护的工作原理根据电力系统发生故障或不正常运行状态前后物理量变化特征为基础构成继电保护装置发生短路故障后，利用电流、电压、线路测量阻抗、电压电流间相位、负序和零序分量的出现等的变化，构成相应的保护。如过电流及电流速断保护、低电压及电压速断保护、功率方向保护、序分量保护、距离保护、差动保护、高频保护等等。电力系统故障后工频电气量变化主要特征1、电流增大。故障元件上电流增大到大大超过额定负荷电流2、电压降低。系统各节点电压均下降，短路点电压最低可降至零。3、电压与电流之间的相位角发生改变。4、测量阻抗发生变化。5、出现负序和零序分量。6、电气元件流入和流出的电流关系发生变化。元件内部故障，其流入电流不等于流出电流。反应非工频电气量的保护1、超高压输电线路的行波保护。2、电力变压器的气体（瓦斯）保护。3、电力变压器绕组温度过高的过负荷保护对于反应电气元件不正常运行情况的继电保护，主要根据不正常运行情况时电压和电流变化特征来构成。1.3.2继电保护装置的分类及构成

1.继电保护装置的分类分为模拟型和数字型

20世纪80年代前应用的常规继电保护装置都属于模拟型，80年代后发展的继电保护装置属于数字型。模拟型又分为机电型、静态型继电保护装置。1、机电型继电保护装置包括电磁型和感应型。2、静态型继电保护装置是应用晶体管或集成电路等电子元件构成。3、数字继电保护保护装置由微机系统构成2.继电保护装置的构成

（1）模拟型继电保护装置这种保护装置由测量回路、逻辑回路和执行回路三个主要部分组成。1）测量部分：测量被保护对象的有关物理量，与给定量进行比较，给出“是”或“非”信号。2）逻辑部分：根据测量输出的大小、性质、输出逻辑状态，使保护按一定逻辑关系工作，然后确定跳闸或发信号。3)执行部分:根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所承担的任务。工作原理举例说明

正常状态：

一次设备通过的电流为负载电流，KA流过的二次电流小于动作值

，KA不动作其接点不闭合断路器主、辅触点，保护不动作。电流继电器时间继电器电流互感器脱扣器中间继电器跳闸线圈过电流保护装置单相原理接线图图1-3线路过电流保护装置单相原理接线图（2）数字型微机继电保护

图1-4微机保护硬件部分原理接线微机继电保护装置由硬件部分和软件部分组成。微机保护硬件部分原理接线如图1-4所示。1）微机保护装置的硬件结构数据采集系统（模拟量输入系统）包括电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数转换等功能。完成将模拟量转换为数字量。微机主系统包括微处理器、只读存储器、随机存储器、定时器及并行口等。开关量输入输出通道。由若干并行口、光电耦合器件及中间继电器组成。通讯接口。包括通讯接口电路及接口。电源。供给微处理器、数字电路、模拟转换芯片及继电器所需弱电电压。2）微机保护的工作原理微机继电保护装置由硬件部分和软件部分组成。微机保护硬件部分原理接线如图1-4所示。被保护元件的模拟量（交流电压、电流）经电流互感器TA和电压互感器TV进入到微机继电保护的模拟量输入通道。由于需要同时输入多路电压或电流（如三相电压和三相电流），因此要配置多路输入通道。在输入通道中，电量变换器将电流和电压变成适用于微机保护用的低电压量（±5v～±10v）,再由模拟低通滤波器（ALF）滤除直流分量、低频分量和高频分量及各种干扰波后，进入采样保持电路（S/H），将一个在时间上连续变化的模拟量转换为在时间上的离散量，完成对输入模拟量的采样。2）微机保护的工作原理通过多路转换开关（MPX）将多个输入电气量按输入时间前后分开，依次送到模数转换器（A/D），将模拟量转换为数字量进入计算机系统进行运算处理，判断是否发生故障，通过开关量输出通道，经光电隔离电路送到出口继电器发出跳闸脉冲给断路器跳闸绕组YR，使断路器跳闸，切除系统故障部分。人机接口部件的作用是建立起微机型保护与使用者之间的信息联系。以便对装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。外部通信接口部件的作用是提供计算机局域通信网络以及远程通信网络的信息通道。2）微机保护的工作原理软件部分是根据保护工作原理和动作要求编制计算程序，不同原理的保护其计算程序不同。微机保护的计算程序是根据保护工作原理的数学模型即数学表达式来编制的。这种数学模型称为计算机继电保护的算法。通过不同的算法可以实现各种保护功能。各类型保护的计算机硬件和外围设备是通用的，只要计算程序不同，就可以得到不同原理的保护。而且计算机根据系统运行方式改变能自动改变动作的整定值，使保护具有更大的灵敏性。保护用计算机有自诊断能力，不断地检查和诊断保护本身的故障，并及时处理，大大地提高了保护装置的可靠性，并能实现快速动作的要求。1.4继电保护的发展简史1901年出现感应过流继电器1908年出现比较保护元件两端的差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用。1927出现高压线路高频载波电流的传送和比较输电线两端功率或相位的高频保护装置。19世纪90年代出现装与断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过流继电器。20世纪初，继电器开始广泛应用于电力系统的保护。20世纪50年代微波中继通讯开始应用于电力系统，出现利用微波传送和比较输电线两端故障电气量的微波保护。19世纪20年代初距离保护出现1.4继电保护的发展简史20世纪50年代出现半导体晶体管，20世纪70年代是晶体管保护装置大量采用。20世纪80年代后期是静态继电保护后期第一代（晶体管式）向第二代（集成电路式）发展过渡。20世纪60年代有人提出用小型计算机实现继电保护的设想，70年代后半期微机样机开始投入电力系统运行，80年代微机硬件和软件技术已趋于成熟并已在一些国家推广应用。20世纪90年代我国大量应用微机保护装置并成为继电保护装置的主要形式。预习习题1-6图1-5所示网络中，各断路器装有继电保护装置P1~P7,试回答下列问题。1、K1点短路，如6QF拒动，保护如何动作？2、K2点短路，保护如何动作？又如保护3拒动，由保护1动作跳开1QF，保护是否有选择性；如2QF拒动，由保护1动作，保护是否有选择性？

图1-5题1-6电网示意图电力系统继电保护

第二版刘学军编制第2章电网的电流、电压保护2.1单侧电源网络的相间短路电流、电压保2.2电网相间短路的方向性电流保护2.3电网的接地保护2.1.1电流保护用的

互感器及变换器2.1.1

互感器及变换器本小节基本要求1、重点掌握电流互感器和电磁式电压互感器的工作原理、接线方式及使用注意事项。2、掌握变换器的工作原理，重点掌握电抗变换器的工作原理，电抗变换器的转移阻抗KI是一个复数，在铁芯不饱和时，是一个常数；而电压变换器的变比KU是一个实数，当铁芯不饱和时是一个常数。2、重点掌握对称分量滤过器的工作原理、接线。设计滤过器的基本方法是通过移相和相量加减措施实现的。2.1.1

互感器及变换器1、电流互感器(TA)2、电压互感器(TV)3、变换器(U)电流互感器电压互感器2.1.1

互感器及变换器本小节基本要求1、重点掌握电流互感器和电磁式电压互感器的工作原理、接线方式及使用注意事项。2、掌握变换器的工作原理，重点掌握电抗变换器的工作原理，电抗变换器的转移阻抗KI是一个复数，在铁芯不饱和时，是一个常数；而电压变换器的变比KU是一个实数，当铁芯不饱和时是一个常数。2、重点掌握对称分量滤过器的工作原理、接线。设计滤过器的基本方法是通过移相和相量加减措施实现的。2.1.1

互感器及变换器1、电流互感器(TA)2、电压互感器(TV)3、变换器(U)电流互感器电压互感器2.1.1

互感器及变换器本小节基本要求1、重点掌握电流互感器和电磁式电压互感器的工作原理、接线方式及使用注意事项。2、掌握变换器的工作原理，重点掌握电抗变换器的工作原理，电抗变换器的转移阻抗KI是一个复数，在铁芯不饱和时，是一个常数；而电压变换器的变比KU是一个实数，当铁芯不饱和时是一个常数。2、重点掌握对称分量滤过器的工作原理、接线。设计滤过器的基本方法是通过移相和相量加减措施实现的。2.1.1

互感器及变换器互感器的作用及类型一.

互感器的作用

二.互感器的类型

一.

互感器的作用

互感器包括电流互感器（TA）和电压互感器（TV）。是一次回路和二次回路的联络元件。用于分别向测量仪表、及继电器的电压绕组和电流绕组供电。，能够正确反映电气元件正常运行和故障情况。互感器互感器的作用是将一次回路的高电压和大电流变换为二次回路的标准低电压（100V）和小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化和小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于在屏内安装。并使二次设备和高压部分隔离。且互感器二次侧接地，从而保证了设备和人员的安全。

一.

互感器的作用1.将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使测量仪表和保护装置标准化。2.所有二次设备可用低电压、小电流的电缆连接，二次设备的绝缘水平能按低电压设计，结构轻巧，价格便宜。便于集中管理，可实现远方控制和测量。3.二次回路不受一次回路的限制4.使二次侧的设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧要有一点接地，保证二次系统设备和工作人员的安全。二.互感器的类型

互感器

1、电流互感器（1）电流互感器的误差（2）电流互感器的极性（3）电流互感器的接线方式（4）电流互感器使用注意事项1、电流互感器电磁式电流互感器的工作原理。相当于工作在短路条件下的小容量升压变压器。

KTA=I1N/I2N

≈N2/N1W1W2图2-1电流互感器结构图运行特点：二次回路不允许开路

正常工作时：磁动势NlIl-N2I2=NlIm,，NlIl和N2I2互相抵消一大部分，激磁磁势NlIm

，数值不大。1、电流互感器运行特点：二次回路不允许开路

二次电路开路时：

N2I2

等于零，激磁磁势猛增到NlIl，铁心中磁感应强度猛增，造成铁心磁饱和。铁心饱和致使随时间变化的磁通Ф的波形由正弦波变为平顶波，在磁通曲线Ф过零前后磁通Ф在短时间内从+Фm变为-Фm

，使dФ/dt值很大。1、电流互感器运行中二次回路开路可能造成的后果e2=-dФ/dt，磁通急剧变化时，二次绕组内将感应很高的尖顶波电势e2,危及工作人员的安全，威胁仪表和继电器以及连接电缆的绝缘。磁路的严重饱和还会使铁心严重发热，若不能及时发现和处理，会使电磁式电流互感器烧毁和电缆着火。在铁心中产生剩磁，影响互感器的特性。

1、电流互感器电流互感器二次开路时的变化曲线1、电流互感器（1）电流互感器的误差电流互感器的等效电路及相量图如图2-2所示。图2-2电流互感器的等效电路及相量图（1）电流互感器的误差

误差1电流误差

2相角误差电流互感器TA的10％误差曲线继电保护规程规定，用于保护的电流互感器，电流误差在最坏工作条件下不超过10%，角度误差不超过7°。为保证电流互感器误差不超过10%，一次电流I1′不能超过规定数值，习惯上用一次电流倍数m10=I1′/I1N表示。不同的负荷阻抗，对应于不同的规定限值，从而形成一条限制曲线，称为10%误差曲线。图2-3电流互感器的10%误差曲线电流互感器TA的10％误差曲线

保证电流误差不超过-10％的条件下，一次电流的倍数m10(m=I1′/I1N)与允许最大二次负荷阻抗Zf的关系曲线。（2）电流互感器的极性接线系数：电流互感器的极性图2-4电流互感器的极性及相量图(a)TA的减极性标示方式；（b）TA的相量图由式（2-19）可知和同相位。（2-6）（3）电流互感器的接线方式图2-5电流互感器的接线图(a)两相电流差式接线及电流相量图；（b）三相完全星形接线；（c）两相式不完全星形接线电流互感器的接线方式两相电流差接线。这种接线节省投资，但B相短路不能反映，对不同形式短路，其接线系数和灵敏系数不同。单相式接线。用于测量对称三相负荷的一相电流，可构成过负荷。三相星形接线和两相星形接线都能反应相间短路故障，不同的是三相星形接线还可以反应各种单相接地短路故障，而两相星形接线不能反应B相接地故障。另外，三相星形接线中性线电流。在正常运行和三相对称短路时为零，在单相接地短路时为三相星形接线和二相星形接线。这两种接线的接线系数在各种路情况下均为1。

两相电流差接线的接线系数1)正常或三相短路2）两相短路3）、两相短路图2-5(a)两相电流差式接线2.电流互感器的接线对三相星形接线及两相星形接线在各种相间短路故障时性能分析①对中性点接地和非直接接地电网中各种相间短路故障都能正确反应，接线系数为1。②中性点不接地或非直接接地电网（小接地电流电网）中的两点接地短路分析：两相星形接线的优点：在小接地电流电网中，允许单相接地时继续短时运行，希望只切除一个故障点。在并联线路发生不同相两点接地可以有2/3几率切除一条线路。两相星形接线的缺点：在串联线路发生不同相两点接地，只有2/3几率有选择性切除后一线路。

对三相星形接线及两相星形接线在各种相间短路故障时性能分析设并行线路WL2、WL3上保护具有相同时限，若采用三相星形接线，则百分之百切除两条线路，若采用两相星形接线，则保护有2/3几率切除一条线路，这正是两相星形接线的优点。图2-6小电流接地系统发生两点接地分析串联线路上发生两点短路时，只希望切除距电源较远那条线路WL2的KB点故障，而不切除线路WL1，这样可以继续保证对线路WL3供电。采用三相星形接线可以100%切除WL2，而采用两相星形只有2/3几率有选择性地切除后一条线路，这正是两相星形接线的缺点。图2-6小电流接地系统发生两点接地分析对三相星形接线及两相星形接线在各种相间短路故障时性能分析对Yd接线变压器后两相短路时采用两种接线工作性能分析

以Yd11变压器为例，设变比KT=1,当在侧发生两相短路，Y侧电流向量图如图2-15所示，Y侧电流向量图如图2-16所示。Y侧正序电流相位比侧滞后30°，Y侧负序电流相位比侧超前30°对Yd接线变压器后两相短路时采用两种接线工作性能分析图2-7Yd11联接降压变压器后相间短路时的电流分布和向量图Yd接线变压器后两相电路

b)三角侧电流相量图c)星形侧电流相量图

图2-7Yd11连接变压器后相间短路时电流分布和向量图b)c)Yd接线变压器后两相电路

当采用电流保护作为降压变压器相邻线路后备保护时，完全星形接线接于B相继电器电流比其他两相电流大一倍，故灵敏系数也提高一倍，如采用不完全星形接线由于B相无电流互感器则灵敏系数比完全星形接线低一倍，为提高灵敏系数不完全星形接线的中性线上接一只电流继电器。电流互感器外形及结构实例电流互感器外形及结构实例电流互感器外形及结构实例35KV电流互感器结构实例35KV电流互感器结构实例60、110、220kV电流互感器新型500kV电流传感器电流互感器使用注意事项１、电流互感器在工作时不允许开路。2、电流互感器二次侧有一端必须接地，以防止一、二次侧绕组绝缘击穿时，一次侧高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。3、电流互感器在接线时，必须注意端子极性。否则二次侧所接仪表、继电器中所流过的电流不是预想的电流，甚至会引起事故。（1）电磁式电压互感器

（2）电容式电压互感器2.电压互感器(1)电磁式电压互感器1）工作原理相当于工作在开路条件下的小容量降压变压器。其一、二侧额定电压之比为：KTV=U1N/U2N(1)电磁式电压互感器电压互感器一次侧的电压(即电网电压)不受互感器二次侧负荷的影响；接在电压互感器二次侧的阻抗很大，通过的电流很小，电压互感器的工作状态接近于空载状态，二次电压接近于二次电势值，并取决于一次电压值。(1)电磁式电压互感器电压互感器的额定变压比KTV=UN1/UN1=N1/N2UN1——电压互感器一次绕组的额定电压UN2——电压互感器二次线圈的额定电压1）电磁式电压互感器的测量误差

和准确度等级

图2-8电压互感器的等值电路和相量图电压误差相位误差δu1）电磁式电压互感器的测量误差

和准确度等级影响电压互感器误差的因素(1)互感器一、二次绕组的电阻和感抗；(2)激磁电流Im；(3)二次负荷电流I2

；(4)二次负荷的功率因数cosφ。1）电磁式电压互感器的测量误差

和准确度等级准确级和额定容量1.电压互感器的准确级：是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时误差的最大限值。2.额定容量对应于每个准确级，每台电压互感器规定一个额定容量。在功率因数为0.8(滞后)时，额定容量标准值为10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。

电压误差和相位差限值JCCl一110型串级式电压互感器的结构瓷外壳装在钢板做成的圆形底座上。原绕组的尾端、基本付绕组和辅助付绕组的引线端从底座下引出。原绕组的首端从瓷外壳顶部的油扩张器引出。油扩张器上装有吸潮器。220kV串级式电压互感器的原理接线图互感器由两个铁心组成，一次绕组分成匝数相等的四个部分，分别套在两个铁心上、下铁柱上，按磁通相加方向顺序串联，接在相与地之间。每一单元线圈中心与铁心相连。二次绕组绕在末级铁心的下铁柱上。

电压互感器结构实例2）电压互感器TV的接线电压互感器的接线方式电压互感器在三相电路中有四种常见接线方式（1）一个单相电压互感器的接线。（2）两个单相电压互感器接成V/V形。（3）三台单相电压互感器接成星形。（4）三个单相三线圈电压互感器接成或一台三相五柱式三线圈电压互感器接成星形和开口三角形连接。2）电压互感器TV的接线图2-9电压互感器的接线方式电磁式和电容式电压互感器的接线

a)单相电压互感器：测量任意两相之间的线电压b）两只单相电压互感器接成

不完全星形接线(V—V形）测量线电压，不能测量相电压。这种接线广泛用于小接地短路电流系统中。

c）三只单相三绕组电压互感器接成

星形接线，且原绕组中性点接地

线电压和相对地电压都可测量。在小接地电流系统中，可用来监视电网对地绝缘的状况。d）三相三柱式电压互感器的接线

可用来测量线电压。不许用来测量相对地的电压，即不能用来监视电网对地绝缘，因此它的原绕组没有引出的中性点。e）三相五柱式电压互感器

测量线电压和相电压，可用于监视电网对地的绝缘状况和实现单相接地的继电保护其变比为：f）电容式电压互感器的接线

测量线电压和相电压，可用于监视电网对地的绝缘状况和实现单相接地的继电保护适用于110~500kV的中性点直接接地电网中。

3)对电压互感器接线的要求

电压互感器的电源侧要有隔离开关。在35kV及以下电压互感器的电源侧加装高压熔断器进行短路保护。电压互感器的负载侧也应加装熔断器，用来保护过负荷。60kV及以上的电压互感器，其电源侧可不装设高压熔断器。3)对电压互感器接线的要求三相三柱式电压互感器不能用来进行交流电网的绝缘监察。电压互感器副边的保安接地点不许设在副边熔断器的后边，必须设在副边熔断器的前边。凡需在副边连接交流电网绝缘监视装置的电压互感器，其一次侧中性点必须接地，否则无法进行绝缘监察。4）电压互感器使用注意事项TV在工作时不允许短路，因此TV一次侧、二次侧必须装设熔断器保护。TV二次侧有一端必须接地，防止一次侧高压窜入二次侧危及人身安全。TV连接时要注意其端子极性。三相TV一次绕组端子分别为A、X；B、Y；C、Z;二次侧绕组端子为a、x；b、y；c、z。A和a，B和b，C和c各为同极性端。(2)电容分压式电压互感器电容分压式电压互感器（CTV）用于110~500kV中性点直接接地系统，它是利用分压原理实现电压变换的，用超高压电容和一个电磁式电压互感器将电容分压输出的较高电压进一步变换成二次额定电压，并实现一次电路与二次电路隔离。

1.电容分压式电压互感器

工作原理UC2=KU1=其中：K—分压比，

K=U1—装置的相对地电压,改变C1和C2的比值，可得到不同的分压比。电容分压式电压互感器的原理接图图2-11电容分压式电压互感器的原理接线图原理接线图中各元件的作用L—补偿电抗，可补偿电容分压器的内阻抗。TV—中间变压器，将测量仪表经中间变压器TV后与分压器连接，减小分压器的输出电流以减少误差。rd—阻尼电阻，在TV付边单独设置一只线圈，接入阻尼电阻rd，用以抑制铁磁谐振过电压。

原理接线图中各元件的作用CK

—补偿电容器，用来补偿电磁式电压互感器TV的磁化电流和付边负荷电流的无功分量，亦能减小测量装置的误差。P1—放电间隙，用以保护TV的原绕组和补偿电抗器L，防止因受二次侧短路所产生的过电压而造成的损坏。电容式电压互感器的特点

供110kV级及以上中性点直接接地系统测量电压之用

优点：（1）除作为电压互感器用外，还可将其分压电容兼做高频载波通讯的耦合电容；（2）电容分压式电压互感器的冲击绝缘强度比电磁式电压互感器高；电容式电压互感器的特点（3）体积小，重量轻，成本低；（4）在高压配电装置中占地面积很小。

缺点：误差特性和暂态特性比电磁式电压互感器差，输出容量较小。本节内容结束电力系统继电保护刘学军编制2.1.1

互感器及变换器

3变换器常用变换器有电压变换器(UV),电流变换器(UA)，电抗变换器(UX)。一.

电压变换器二.电流变换器三.电抗变换器

（1）电压变换器电压变换器工作原理同电磁式电压互感器完全相同。二次绕组接负载电阻很大，接近开路状态。二次侧电压，式中为UV的变比系数，其值小于1，当忽略励磁电流影响，二次电压与一次侧电压同相位。利用电压变换器降压和移相，改变电阻R的大小，可使角改变。电压变换器一次侧绕组串接电阻图2-2电流互感器的等效电路及相量图a)接线图；b)相量图（2）

电流变换器3.将输入电流变成与其成正比的电压，UA的输出电压与输入电流成正比，且同相位。图2-16电流变换器的原理接线图UA的等值电路和向量图将输入电流折算到UA的输出侧为图2-14电流变换器的等值电路图2-14电流变换器的等值电路（3）电抗变换器UX图2-16电抗变换器原理接线图电抗变换器的作用是将由电流互感器输入的电流I1转换成与其成正比的输出电压U2。电抗变换器的结构如图示。(3)电抗变换器

等值电路及向量图

图2-16UX等值电路a)等值电路；b)相量图作用是将输入电流转换为与其成正比的输出

电压，其物理意义是其相当于一个电抗器

KI为电抗变换器的转移阻抗，是一个复数，当铁心未饱和时，是一个常数。电抗变换器物理意义分析如下：当W1、W2开路,UX空气隙较大磁阻Rm增大，Gm磁导减小即电感Lm减小，Zm减小；励磁电流Im则大大增加，由于UX的二次阻抗很大，负荷电流IL可以忽略不计，因此，可以认为一次电流全部流入励磁回路。即。故把UX看成一个电抗器。零序电流互感器接线为防止故障电流沿电缆铅皮由电缆头接地线入地，使继电器因无电流流过而拒绝动作。为此，电缆铅皮和铠装从电缆头至零序电流互感器一段应与地绝缘，电缆头接地线必须穿过零序电流互感器后接地。零序电压滤过器由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器构成零序电压滤过器当忽略电压互感器误差时，开口三角形绕组输出电压Umn为：正常运行时，三相电压对称，电压滤过器输出为零Umn=0,单相接地短路时输出零序电压3U0/KTV=100V

发电机中性点接地电压互感器构成零序电压滤过器G加法器构成零序电压滤过器本节内容结束作业本次课重点内容是电抗变换器零序、负序滤过器，要理解好电抗变换器、零序电压、电流滤过器的物理意义。课外作业：习题2-6，2-8，2-12预习第三章3-1、3-2电力系统继电保护刘学军编制2.1.1

互感器及变换器3、变换器常用变换器有电压变换器(UV),电流变换器(UA)，电抗变换器(UX)。一.

电压变换器二.电流变换器三.电抗变换器

（1）电压变换器电压变换器工作原理同电磁式电压互感器完全相同。二次绕组接负载电阻很大，接近开路状态。二次侧电压，式中为UV的变比系数，其值小于1，当忽略励磁电流影响，二次电压与一次侧电压同相位。利用电压变换器降压和移相，改变电阻R的大小，可使角改变。电压变换器一次侧绕组串接电阻图2-2电流互感器的等效电路及相量图a)接线图；b)相量图（2）

电流变换器3.将输入电流变成与其成正比的电压，UA的输出电压与输入电流成正比，且同相位。图2-16电流变换器的原理接线图UA的等值电路和向量图将输入电流折算到UA的输出侧为图2-14电流变换器的等值电路图2-14电流变换器的等值电路（3）电抗变换器UX图2-16电抗变换器原理接线图电抗变换器的作用是将由电流互感器输入的电流I1转换成与其成正比的输出电压U2。电抗变换器的结构如图示。(3)电抗变换器

等值电路及向量图

图2-16UX等值电路a)等值电路；b)相量图作用是将输入电流转换为与其成正比的输出

电压，其物理意义是其相当于一个电抗器

KI为电抗变换器的转移阻抗，是一个复数，当铁心未饱和时，是一个常数。电抗变换器物理意义分析如下：当W1、W2开路,UX空气隙较大磁阻Rm增大，Gm磁导减小即电感Lm减小，Zm减小；励磁电流Im则大大增加，由于UX的二次阻抗很大，负荷电流IL可以忽略不计，因此，可以认为一次电流全部流入励磁回路。即。故把UX看成一个电抗器。零序电流互感器接线为防止故障电流沿电缆铅皮由电缆头接地线入地，使继电器因无电流流过而拒绝动作。为此，电缆铅皮和铠装从电缆头至零序电流互感器一段应与地绝缘，电缆头接地线必须穿过零序电流互感器后接地。(2)零序电压滤过器由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器构成零序电压滤过器当忽略电压互感器误差时，开口三角形绕组输出电压Umn为：正常运行时，三相电压对称，电压滤过器输出为零Umn=0,单相接地短路时输出零序电压3U0/KTV=100V

发电机中性点接地电压互感器构成零序电压滤过器G加法器构成零序电压滤过器本节内容结束作业本次课重点内容是电抗变换器零序、负序滤过器，要理解好电抗变换器、零序电压、电流滤过器的物理意义。课外作业：习题2-6，2-8，2-12预习第三章3-1、3-2电力系统继电保护

第二版刘学军编制2.1.1

互感器及变换器3、变换器常用变换器有电压变换器(UV),电流变换器(UA)，电抗变换器(UX)。一.

电压变换器二.电流变换器三.电抗变换器

（1）电压变换器电压变换器工作原理同电磁式电压互感器完全相同。二次绕组接负载电阻很大，接近开路状态。二次侧电压，式中为UV的变比系数，其值小于1，当忽略励磁电流影响，二次电压与一次侧电压同相位。利用电压变换器降压和移相，改变电阻R的大小，可使角改变。电压变换器一次侧绕组串接电阻图2-2电流互感器的等效电路及相量图a)接线图；b)相量图（2）

电流变换器3.将输入电流变成与其成正比的电压，UA的输出电压与输入电流成正比，且同相位。图2-16电流变换器的原理接线图UA的等值电路和向量图将输入电流折算到UA的输出侧为图2-14电流变换器的等值电路图2-14电流变换器的等值电路（3）电抗变换器UX图2-16电抗变换器原理接线图电抗变换器的作用是将由电流互感器输入的电流I1转换成与其成正比的输出电压U2。电抗变换器的结构如图示。(3)电抗变换器

等值电路及向量图

图2-16UX等值电路a)等值电路；b)相量图作用是将输入电流转换为与其成正比的输出

电压，其物理意义是其相当于一个电抗器

KI为电抗变换器的转移阻抗，是一个复数，当铁心未饱和时，是一个常数。电抗变换器物理意义分析如下：当W1、W2开路,UX空气隙较大磁阻Rm增大，Gm磁导减小即电感Lm减小，Zm减小；励磁电流Im则大大增加，由于UX的二次阻抗很大，负荷电流IL可以忽略不计，因此，可以认为一次电流全部流入励磁回路。即。故把UX看成一个电抗器。零序电流互感器接线为防止故障电流沿电缆铅皮由电缆头接地线入地，使继电器因无电流流过而拒绝动作。为此，电缆铅皮和铠装从电缆头至零序电流互感器一段应与地绝缘，电缆头接地线必须穿过零序电流互感器后接地。(2)零序电压滤过器由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器构成零序电压滤过器当忽略电压互感器误差时，开口三角形绕组输出电压Umn为：正常运行时，三相电压对称，电压滤过器输出为零Umn=0,单相接地短路时输出零序电压3U0/KTV=100V

发电机中性点接地电压互感器构成零序电压滤过器G加法器构成零序电压滤过器本节内容结束作业本次课重点内容是电抗变换器零序、负序滤过器，要理解好电抗变换器、零序电压、电流滤过器的物理意义。课外作业：习题2-6，2-8，2-12预习第三章3-1、3-2教材配套电子教案电力系统继电保护

第二版刘学军编制机械工业出版社2.1.2电流保护用的继电器电流保护常用继电器有电磁型、静态型和感应型。1、电磁型继电器（1）电磁型继电器的结构和工作原理电磁型继电器按其结构分为螺管绕组式、吸引衔铁式和转动舌片式三种。

机械工业出版社电磁型继电器磁路结构电磁转矩螺管绕组式；(b)吸引衔铁式；(c)转动舌片式机械工业出版社继电器的文字符号及图形符号（1）电流继电器KADL-10（2）电压继电器KVDJ-131（3）时间继电器KTDS-100（4）中间继电器KMDZ-10（5）信号继电器KSDX-11机械工业出版社继电器的文字符号及图形符号机械工业出版社常用继电器和保护装置示例机械工业出版社常用继电器和保护装置示例机械工业出版社（2）电磁型电流继电器电流继电器在电流保护中用作测量和启动元件，它是反应电流超过某一定值而动作的继电器。在电流保护中常用DL-10系列电流继电器。它是一种转动舌片式的电磁继电器。其外形及结构见下图。机械工业出版社DL-10\11电流继电器机械工业出版社DL-10\11电流继电器机械工业出版社（2）电磁型电流继电器线圈通过电流时，产生电磁力，力矩表示为当转矩大于反作用力矩和摩擦力矩时，常开触点闭合。常闭触点断开。机械工业出版社电流继电器的动作电流及返回电流使继电器动作的最小电流，称为继电器的动作电流IOP。使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流，称为继电器的返回电流Ire。返回系数：DL型继电器取0.85~0.9GL型继电器取0.8~0.85机械工业出版社继电器的继电特性由于继电器在动作过程中存在很大的剩余转矩，所以继电器从起始位置至最终位置动作是突发性的，不可能停留在中间某一个中间位置上，这种动作特性称为继电器的继电特性。机械工业出版社DL-10型继电器内部接线

图3-5DL-10型继电器内部接线（a）动合触点，两绕组串联接法；(b)动合触点，两绕组并联接法机械工业出版社动作电流调整方法：

1)改变线圈的连接方式2)通过调整把手改变弹簧的反作用力矩3）改变舌片初始位置2468

13绕组串联4-6；绕组并联2-4，6-8机械工业出版社（3）电磁型电压继电器特点：结构与电流继电器相同，线圈匝数多，输入量为电压。电磁力矩为：返回系数:电压继电器分类：过电压继电器Kre<1、低电压继电器Kre>1。注意事项：低电压继电器动作、返回定义与过电压继电器不同。机械工业出版社（四）时间继电器作用：保护装置获得所要求时限。时间继电器结构与内部接线。机械工业出版社（5）时间继电器为了缩小继电器尺寸，它的绕组一般不按长期通电设计。如需要长时间（大于30秒）必需在绕组回路串一电阻R，如图3-9所示。在正常情况，电阻R被动断触点短接，继电器启动后该触点立即断开，电阻R串入绕组回路，以限制电流，提高继电器的热稳定性能。机械工业出版社DS-100时间继电器机械工业出版社DS-100时间继电器机械工业出版社（5）中间继电器特点：触点容量大，触点数量多，可直接接通跳闸回路。可实现小延时。直流操作的中间继电器如DZB-10系列有一个电压绕组和几个电流绕组。BZB-11B\DZB-12B\DZB-13B为电压启动电流保持的中间继电器，DZB-14B为电流启动电压保持的中间继电器。DZS-10B系列中间继电器在其绕组上面或下面装有阻尼环，用以阻碍主磁通的增加或减少，从而获得继电器的动作延时或返回延时。交流操作的中间继电器如ZJ5\ZJ6型电磁式中间继电器，器内部接线如图3—11所示。这种继电器可以直接接在电流互感器二次回路。它与直流中间继电器不同的是串联中间继电器绕组实际是经过桥式整流接入饱和变流器的二次回路。再由饱和变流器一次绕组接入电流互感器二次回路。所以流入继电器绕组的电流并非交流而是直流，故其动作情况和直流中间继电器相同。其饱和变流器的作用是使输出电流趋于稳定。为了削减电压峰值，在饱和变流器二次绕组两端并接一只电容器。饱和变流器具有两个二次绕组，串联时继电器动作电流为2.5A，并联时为5A机械工业出版社（5）中间继电器继电器启动可以由主继电器的动合触点或动触点控制。用动合触点，可接在端子11、13之间，可串入信号继电器。如用动断触点，则应接在端子7、9之间，并应将端子11、13短接或只接信号继电器。当主继电器的动合触点闭合或动断触点断开时，ZJ6继电器绕组通过整流后直流，使其动作。图3-11ZJ6型交流中间继电器内部接线机械工业出版社DZ-10中间继电器机械工业出版社DZ-10中间继电器机械工业出版社（6）信号继电器作用：保护装置动作的信号指示，接通声光信号回路。特点：动作后触点自保持，应手动复归。DX-11型信号继电器结构图机械工业出版社DXM-2A型信号继电器

图2-22DXM-2A型信号继电器工作原理图

1-干簧密封触点；2-工作绕组磁通；3-释放绕组磁通；

4-释放绕组；5-永久磁铁；6-工作绕组DXM-2A型信号继电器如图2-22所示。用磁力自保持代替机械自保持。用灯光指示代替信号掉牌，能实现远方复归。机械工业出版社DXM-2A型信号继电器

DXM-2A型信号继电器分为电流型和电压型两种。其内部接线如右图，电流型又称为串联型，通常串接在中间继电器或跳闸绕组回路中；电压型又称为并联型，常与两绕组并联。DXM-2A型信号继电器内部接线图机械工业出版社2、感应型电流继电器三、感应型电流继电器结构：由电磁元件和感应元件构成。GL-10型电流继电器，具有反时限动作特性，见右图。反时限特性曲线图本章内容结束教材配套电子教案电力系统继电保护

第二版刘学军编制2.1.3电网相间短路的电流电压保护第2章电网的电流电压保护2.1.3无时限电流速断保护（I段）一.无时限电流速断保护的工作原理及整定计算二.无时限电流速断保护的接线三.自适应无时限电流速断保护

研究单侧电源输电线路相间短路的电流保护利用电流突然增大使保护动作而构成的保护装置,称为电流保护。1、无时限电流速断保护的工作原理及整定计算瞬时电流速断保护，它是反映电流升高，不带时限动作的一种保护，也称第Ⅰ段电流保护。图形符号＞2.1.3无时限电流速断保护（I段）

无时限电流速断保护（I段）保护动作电流按保护区末端短路条件整定：求继电器的动作电流：保护装置动作电流：电流继电器动作电流:最大短路电流确定(1)系统运行方式；（2）短路点位置；（3）短路类型；（4）电网联接方式。

无时限电流速断保护（I段）

无时限电流速断保护（I段）三相短路：两相短路：

无时限电流速断保护（I段）死区图2-30无时限电流速断保护的整定计算说明图灵敏度保护的灵敏度按保护区长度来衡量。要求最小保护区不应小于被保护线路全长的。最大保护区不应小于被保护线路全长的。

无时限电流速断保护（I段）最大保护区确定：最小保护区确定：（3）线路变压器组电流速断保护灵敏度按被保护线路末端短路有足够灵敏度。要求要大于等于1.2~1.5。

无时限电流速断保护原理接线图图2-31无时限电流速断保护原理接线对无时限电流速断保护的保护评价电流继电器KA作为启动元件。中间继电器KM的作用，触点容量大，增强电流。利用中间继电器的短延时（0.06~0.08s）作用，躲过避雷器短路线路的放电时间(10ms)。1）优点：动作迅速，简单可靠。2）缺点：不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且它的保护范围随运行方式的变化而变化。当运行方式变化很大、被保护的线路很短时，甚至没有保护区自适应无时限电流速断保护无时限电流速断保护不能保护线路全长，而且保护范围受系统运行方式影响，为克服这一缺点，可采用具有自适应功能的电流速断保护。自适应继电保护是根据电力系统运行方式和故障类型的变化，而实时地改变保护装置的动作特性，或整定值的一种保护。其目的是使保护装置适应这些变化，进一步改善保护性能。电流速断保护按最大运行方式选择动作电流整定值。3、带时限电流速断保护由于无时限电流速断保护不能保护本线路的全长，其保护范围外的故障必须由另外的保护来切除，为了保证速动性的要求，用尽可能短的时限切除该部分故障。可以增设第二套电流保护，即第II段电流速断保护，为了获得选择性，第II段电流保护必须带时限，以便和相邻的I段电流速断相配合。通常所带时限只比无时限电流速断保护大一个时限级差，它的保护范围不超过相邻线路I段或II段电流保护范围，即它的动作电流要躲过相邻线路I段或II段电流保护的动作值。（1）带时限电流速断保护工作原理要求：应能保护线路全长。

被保护线路末端短路有灵敏度，必然保护区要延伸到相邻线路、或相邻元件的一部分。

为满足选择性要求，保护动作带有一定的时限。图形符号＞图3-26带时限电流速断保护整定计算说明图（1）带时限电流速断保护工作原理保护动作电流为：2、带时限电流速断保护工作原理保护动作时限特性：保护动作时限特性：保护动作时间的确定：灵敏度：要求：大于等于1.3~1.5。二者取大值，一般取0.5s当灵敏度不满足要求时,可与相邻线路的带时限电流速断保护配合。带时限电流速断保护单相原理

接线图图2-38带时限电流速断保护原理接线图小结（1）瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分，动作的选择性依靠动作值来保证。对于线路变压器组，可使全线处于速动保护范围之内。（2）瞬时电流速断保护的灵敏度以保护区的长度来确定。（3）限时电流速断保护作为线路的主保护，要求应能保护被保护线路全长。为了缩短保护的动作时间，动作值与相邻线路、元件速断保护配合。小结（4）限时电流速断保护的选择性是依靠动作值、动作时间来保证。（5）当灵敏度不满足要求时，可与相邻线路带时限电流速断保护配合。三、分支系数

1．助增电流的影响

GG12流过故障点电流,被保护线路电流为：,分支电路相当于一个电源，使故障电路电流增大了，故称为助增电流，这样使增大了倍。1．助增电流的影响

分支电路相当于一个电源，使故障电路电流增大了，故称为助增电流，这样使增大了倍，将使保护范围缩短，所以在整定计算时要缩小倍。保护1的II段动作电流应用下式计算：——分支系数。GG122KI&2．汲出电流的影响G12当分支电路为并联电路，WL2的K点短路电流IK3=IK1-IK2小于IK1，并联支路WL1的存在，使故障线路电流减小了。故称为汲出电流。WL1WL22．汲出电流的影响减小IK1/IK3倍，从而使保护范围伸长，导致无选择性的误动作。因此在整定计算时，应增大IK1/IK3倍。保护1的II段动作电流应用下式计算：——分支系数。对电流保护第I段和第II段的评价对无时限电流速断保护的评价优点：动作迅速，简单可靠。缺点：不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且

它的保护范围随运行方式的变化而变化。当运行方式变化很大、被保护的线路很短时，甚至没有保护区。对带时限电流速断保护的评价

与瞬时电流速断保护相对照：优点：1.灵敏系数高

2.保护范围大缺点：只能较好地作为本线路的近后备保护，不能完全

作邻下一线路的远后备保护。课内习题2-14如图2-80所示双电源网络，两电源最大电抗为；最小电抗为，线路AB和BC的电抗为，。试确定母线C短路时，求AB线路A侧保护最大、最小分支系数。GG1图2-80题2-14的网络图本节内容结束教材配套电子教案电力系统继电保护

第二版刘学军编制第二章电网的电流电压保护2.1.4定时限过电流保护定时限过电流保护（电流保护III段）

定时限过电流保护定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？1.工作原理反应电流增大而动作,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，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。k

2.整定计算（1）动作电流按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定：

继电器的动作电流：k（２）灵敏度校验近后备:远后备:对保护1的定时限电流保护，其灵敏系数为：k

低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开。当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。正常运行时:KV触点打开，KA触点打开。最大负荷电流：KV触点打开，KA触点闭合。短路时：KV触点闭合，KA触点闭合。思考：当灵敏度不满足要求时，怎么办？

可以采用低电压闭锁的过电流保护。（3）时间整定

动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保护动作延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的动作时间长一个时限阶段△t:k（4）对定时限过电流保护的评价

优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能作为远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保护。

缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。

图2-31电压、电流联锁速断保护原理接线图3、电压、电流联锁速断保护2.1.6三段式电流保护装置

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，因此，必须采用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。1.三段式电流保护：

由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护。2.1.6三段式电流保护装置图3-42三段式电流保护装置接线

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？

什么情况下可采用两段组成一套保护？三段式电流保护装置思考?2.三段式电流保护的保护范围及时限特性

图2-41三段式电流保护范围及时限特性优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。缺点：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。

3.三段式电流保护的评价4、例2-1例2-1：在图3-41所示的35kV单侧电源辐射形电网中，线路Ll和L2均装设三段式电流保护，采用两相星形接线。已知线路WLl的正常最大工作电流为170A，电流互感器变比为300/5,系统在最大运行方式及最小运行方式时，K1、K2、K3点三相短路电流值见表3-1。路Ll线路L2的过电流保护的动作时限为2s。表3-1例题中各点短路电流数值短路点K1K2K3最大运行方式下三相短路电流（A）34001310520最小运行方式下三相短路电流（A）22801150490解：

1、对线路保护1进行无时限电流速断保护的整定计算（1）保护1的一次侧动作电流（2）继电器动作电流（3）灵敏系数校验最小保护范围：继电器动作电流2、线路无时限电流速断保护(I段）

II段保护时限II段灵敏系数校验2、第II段动作电流(1)过流保护装置一次侧动作电流：（3）动作时限：(2)继电器动作电流：3、过流保护装置（第III段）

（4）灵敏系数校验1）近后备保护2）远后备保护35kVK2例2-2

例题2-2如图3-50所示网络中每条线路的断路器上均装有三段式电流保护。已知电源最大、最小等值阻抗为Xs.max=9Ω，Xs.min=6Ω，线路阻抗XAB=10Ω，XBC=24Ω，线路WL2过流保护时限为2.5S，线路WL1最大负荷电流为150A，电流互感器采用不完全星形接线,电流互感器的变比为300/5，试计算各段保护动作电流及动作时限，校验保护的灵敏系数，并选择保护装置的主要继电器。例2-2解：（1）计算K2点、K3点最大、最小运行方式下三相短路电流K2点：K3点1)保护装置一次侧动作电流IIop·1的计算

3）动作时限

例2-2解:1、电流保护I段整定计算2）继电器动作电流4）灵敏系数校验2、电流保护II段整定计算(1)II段动作电流：(2)II段保护时限（3）II段保护灵敏系数3.定时限电流保护(III段)整定计算（1）III段动作电流：

(2)III段保护灵敏度校验：近后备保护远后备保护（3）保护时限例2-2的时限特性曲线返回2.1.7反时限特性的过电流保护

1、反限过电流保护工作原理

2、接线图

3、反时限过电流保护应用范围

（1）工作原理

反应电流增大而动作，其延时与通入电流的平方成反比，一般可作6~10kV线路或电动机的保护。

（2）整定计算

动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即灵敏度校验：（1）工作原理反时限过电流保护的时间整定①两级反时限过电流保护的配合:若已知保护2反时限过电流保护的整定参数，其反时限动作曲线2。在保护1、保护2反时限过电流保护重叠保护区内，只要在d1处用动作延时保证选择性，重叠保护区的其他部分都能保证选择性，d1点叫配合点，在配合点的为已知，则②反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保护配合

已知1QF定时限过电流保护的整定参数，1QF过电流保护的保护范围到d1点，2QF反时限过电流保护的时间特性如下图中的t2QF所示。重叠保护区的末端d1叫配合点。在配合点d12.接线图

反时限过电流保护多用于10kV线路及电动机保护。电流互感器采用两相星型接线，如右图所示。

3.反时限过电流保护应用范围

优点：在线路靠近电源处短路时，短路电流大，动作时限短且保护接线简单。缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，或在最小运行方式下远处短路时，由于Ik较小，保护的动作时限可能较长。因此，反时限过电流保护主要用在6~10千伏的网络中，作为馈线和电动机的保护。对10千伏以上的网络，由于上述缺点一般都不采用。补充习题：1.在下图所示的网络中，试对线路AB进行三段式电流保护的整定计算。已知线路的最大负荷电流IL.max=100A，电流互感器变比为300/5，保护2的过电流保护动作时间为2.2S,母线A.B.C等处短路时流经线路AB的三相短路电流计算值如下表所示(单位:KA)

短路点ABC最大运行方式5.341.5250.562最小运行方式4.271.4240.5482.在下图所示网络中,试对保护1进行三段式电流保护的整定计算。计算中取K

rel=1.25,K"rel=1.15，Ⅲ段可靠系数K"

rel=1.2，返回系数Kre=0.85,自起动系数Kss=1.5，线路阻抗为0.4Ω/km。补充习题：本章内容结束电力系统继电保护

第二版刘学军编制２．２电网相间短路的方向

电流保护

主要内容§1方向电流保护的工作原理§2功率方向继电器§3相间短路保护中功率继电器的接线方式§4功率方向继电器的按相启动§5功率方向继电器的整定计算２.２.１方向电流保护的工作原理一、为什么在电流保护中装设方向性元件？（必要性）在双侧电源电网或单侧电源环形网中：1、对于I段保护，这时为了使保护在区外故障时不误动，其整定值不仅要躲过本线路末端短路时流经保护的最大短路电流，而且要躲过保护反方向故障时流经本保护的最大短路电流。

2、对于II段保护，这时不仅要下相邻下一线的第I段配合，而且还要与其在同一母线下的各条出线的第I段相配合。3、对于III段保护，这时仅靠时限的配合已无法获得选择性。上述问题的产生，皆因双侧电源电网和环形电网中，在保护安装处反方向短路时，有可能使保护动作的缘故。为了解决上述问题，我们提出在原有的电流保护基础上，加装一个能判断故障方向的元件即功率方向继电器。２.２.１方向电流保护的工作原理图2-44供电网络图2.2.1