電網的電流保護1

1、第二章第二章 電網的電流保護電網的電流保護 第二節(jié) 電網相間短路的方向性電流保護第三節(jié) 中性點直接接地電網中接地短路的零序電流及方向保護第四節(jié) 中性點非直接接地電網中單相接地短路的零序電壓、電流及方向保護第一節(jié) 單側電源網絡相間短路的電流保護 基本要求基本要求 學習內容學習內容 習題與思考題習題與思考題第一節(jié) 單側電源網絡相間短路的電流保護基本要求1、掌握常用繼電器的構成原理、基本動作電流、返回電流、返回系數(shù)等基本概念及其內在聯(lián)系。 2、掌握三段式電流保護的基本工作原理和基本組成元件。 3、熟悉三種典型的電流保護的特點、整定原則、整定計算方法及其評價。 4、掌握相間短路保護電流回路的基本接線方

2、式及其特點與應用范圍。 5、通過三段式電流保護原理接線圖，了解并分析二次回路的原理圖和展開圖。第一節(jié) 單側電源網絡相間短路的電流保護一、電磁型繼電器一、電磁型繼電器 二、晶體管型繼電器 三、電流互感器 四、電壓互感器五、電流速斷保護 六、限時電流速斷保護七、定時限過電流保護 九、電流保護的接線方式 八、電流三段保護小結 十、反時限過電流保護繼電器的分類繼電器的分類按動作原理：按動作原理：電磁型、感應型、整流型、晶體電磁型、感應型、整流型、晶體管型、集成電路型、微機型等繼電器。管型、集成電路型、微機型等繼電器。按反應的物理量：按反應的物理量：電流繼電器、電壓繼電器、電流繼電器、電壓繼電器、功率方

3、向繼電器、阻抗繼電器和頻率繼電器等。功率方向繼電器、阻抗繼電器和頻率繼電器等。按作用：按作用：起動繼電器、時間繼電器、中間繼電起動繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器和出口繼電器等。器、信號繼電器和出口繼電器等。 繼電器繼電器是一種能自動斷續(xù)的控制器件，當其是一種能自動斷續(xù)的控制器件，當其輸入量達到一定值時，能使輸出回路的被控電量輸入量達到一定值時，能使輸出回路的被控電量發(fā)生預計的變化，是具有對被控電路實現(xiàn)發(fā)生預計的變化，是具有對被控電路實現(xiàn)“通通”、“斷斷”控制的執(zhí)行機構?？刂频膱?zhí)行機構。對繼電器的要求對繼電器的要求工作可靠。工作可靠。動作值誤差小。動作值誤差小。接點可靠。接點可靠。消

4、耗的功率要小。消耗的功率要小。動作迅速。動作迅速。熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定要好。熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定要好。安裝調試容易、運行維護方便、價格便宜。安裝調試容易、運行維護方便、價格便宜。一、電磁型繼電器一、電磁型繼電器(Electromagnetic Relays)電磁型繼電器基本結構型式有螺管線圈式，吸引銜鐵式和轉動舌片式三種，如下圖所示。 電流繼電器在電流保護中用作測量和起動元件，它是反應電流超過某一整定值而動作的繼電器。電磁型繼電器是利用電磁原理工作的，現(xiàn)以吸引銜鐵式繼電器為例進行分析，如下圖所示。 首先分析使繼電器觸點接通的力矩（即動作力首先分析使繼電器觸點接通的力矩（即動作力矩）。在線圈矩）。在線圈1

5、1中通以電流中通以電流I Ij j，則產生與其成正比則產生與其成正比的磁通的磁通，即，即 ，通過由鐵心，空氣隙和可，通過由鐵心，空氣隙和可動舌片而成的磁路，使舌片磁化與鐵心的磁極產生動舌片而成的磁路，使舌片磁化與鐵心的磁極產生電磁吸力，其大小與電磁吸力，其大小與2 2成正比，這樣由電磁吸引成正比，這樣由電磁吸引力作用到舌片上的電磁轉矩力作用到舌片上的電磁轉矩M Mdcdc可表示為可表示為 Mdc=K12=K2 jI2j2I 其次分析使繼電器觸點閉合的阻力矩。 正常情況下，繼電器不工作，彈簧對應于空氣隙長度1產生一初始力矩Mth1。由于彈簧的張力與伸長量成正比，因此，彈簧產生的反抗力矩為Mth=

6、Mth1+K3（ 1 2 ） 另外，在可動舌片另外，在可動舌片轉動的過程中，還必須轉動的過程中，還必須克服摩擦力矩克服摩擦力矩M Mm m。 因此，阻礙繼電器因此，阻礙繼電器動作的全部機械反抗力動作的全部機械反抗力矩為：矩為： M Mthth+M+Mm m 1、繼電器動作的條件：為使繼電器動作，必須增大電流Ij，以增大電流Ij，以增大電磁轉矩Mdc，使其滿足關系式： Mdc Mth+Mm222dzjdcIkM 2、動作電流：能夠滿足上述條件，使繼電器動作的最小電流值Ij，稱為繼電器的動作電流，記作IdzJ。對應此時的電磁轉矩為 3、繼電器的返回條件 繼電器動作后，當IJ減小時，彈簧的作用力矩M

7、th必須大于電磁力矩Mdc及摩擦力矩Mm之和，才能使繼電器返回，即 Mth Mdc+Mm或 MdcMth-Mm總結：當Ij Idzj時，繼電器不動作， 當 IjIdzjJ時，則繼電器動作，觸點閉合； 當減小Ij 使IjIhjJ時，繼電器又立即返回原位，觸點打開。 4、返回電流： 滿足上述條件，使繼電器返回原位的最大電流值稱為繼電器的返回電流，記為Ih.j. 5、返回系數(shù) 返回電流與起動電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)，可表示為 Kh= dzjhjII 在實際應用中，要求有較高的返回系數(shù)，如0.850.9。返回系數(shù)越大則保護裝置的靈敏度越高，但過大的返回系數(shù)會使繼電器觸點閉合不夠可靠。6、動作電流

8、的調整方法（1） 改善繼電器線圈的匝數(shù)；（2）改變彈簧的張力；（3）改變初始空氣隙長度。 吸引銜鐵式結構的繼電器一般被用作中間繼電器，如DZ-10系列。螺管線圈式結構繼電器多被用作時間繼電器，如DS-100系列。 二、晶體管型繼電器二、晶體管型繼電器晶體管型繼電器的功能是由晶體管開關電路完成的。 1、晶體管型電流繼電器 （1）正常工作時：電流變換器的輸入電流小于繼電器的動作電流，UR30，晶體管VT1因正向偏置而導通，VT2完全截止。輸出電壓Usc接近于+E1，對應于繼電器不動作狀態(tài)。 （2）起動時：當輸入繼電器的電流大于繼電器的動作電流時，UR3增大，a點電位降低，致使VD5導通，VT1截止

9、，其集電極電位升高，使晶體管VT2導通，繼電器處于動作狀態(tài)。 當繼電器的輸入電流減小至返回電流時，UR3減小，a點電位增高使VD5截止，VT1重新導通，觸發(fā)器翻轉，繼電器返回，繼電器的返回電流小于繼電器的動作電流，其返回系數(shù)小于1。 2、晶體管型時間繼電器 在正常情況下，VT3飽和導通，電容器C被短接，電容器C上的電壓為VT3集電極與發(fā)射極之間的飽和壓降Uces1和二級管D8的正向壓降UD之和： UCD=UD+Uces10.6+0.2=0.8V其值小于穩(wěn)壓管D9的方向擊穿電壓，VT4截止，輸出電壓USC近于0V，表示繼電器延時輸出.三、電流互感器三、電流互感器(Current Transfor

10、mer) 電流互感器的作用是將高壓設備中的額定大電流變換成5A或1A的小電流，以便繼電保護裝置或儀表用于測量電流。電流互感器由鐵心及繞組組成。一、二次繞組磁勢有以下平衡關系：I1W1-I22=0 1 1221IIWW 在圖2-（a）中，一、二次繞組中感應電勢 及 同時為高電位點，稱同極性或對應端。一般用L、K表示或以“*”標注。1. 電流互感器的極性電流互感器的極性.1E.2E2.2.電流互感器的等值電路及相量圖電流互感器的等值電路及相量圖 電流互感器與普通變壓器的等值電路有著相同的形式。其等值電路如圖2-7（a）所示，圖中原邊的參數(shù)都已歸算到二次繞組。fZIU22.222XIjUULC.lc

11、lcLCjXUI lcIII212I1IILCLCIULC22IjX2UU1jX I11(1)電流誤差電流誤差 ：歸算到二次繞組的一次電流歸算到二次繞組的一次電流與二次繞與二次繞組電流組電流數(shù)量差數(shù)量差,一般用百分數(shù)表示，即一般用百分數(shù)表示，即I%=當當角比較小時角比較小時I%=而而結論：結論：電流互感器在正常運行時，電流誤差決定于勵電流互感器在正常運行時，電流誤差決定于勵磁電流磁電流的大小，而勵磁電流與電流互感器的負載阻抗的大小，而勵磁電流與電流互感器的負載阻抗Zf成正比，與勵磁阻抗成正比，與勵磁阻抗成反比。一般誤差小于成反比。一般誤差小于1%。3. 誤差分析.2I%100121III%10

12、0ICOSI1lc)XZ(fjX)ZjX(IIlcflcf22.lc.LCILCX.1IU12U2I1IjXI1122IjXILCLCIULC （2）穩(wěn)態(tài)短路電流引起的誤差）穩(wěn)態(tài)短路電流引起的誤差 當電流互感器原邊流過大當電流互感器原邊流過大的短路電流時，鐵心飽和，磁的短路電流時，鐵心飽和，磁阻增加，勵磁阻抗下降，勵磁阻增加，勵磁阻抗下降，勵磁電流增加，二次側電流將減小電流增加，二次側電流將減小且波形發(fā)生變化。且波形發(fā)生變化。 在鐵心未飽和時，二次側在鐵心未飽和時，二次側電流與原邊電流成正比增加，電流與原邊電流成正比增加，若電流互感器二次負載阻抗若電流互感器二次負載阻抗Zf較較大，鐵芯飽和更快

13、。大，鐵芯飽和更快。 圖中圖中m為短路電流倍數(shù)，為短路電流倍數(shù)， 1edIIm 按規(guī)定用于繼電保護按規(guī)定用于繼電保護的電流互感器，其穩(wěn)態(tài)電的電流互感器，其穩(wěn)態(tài)電流誤差不允許大于流誤差不允許大于10%，角誤差角誤差 不得大于不得大于7 。 電流互感器穩(wěn)態(tài)運行時的電流誤差實際是二次負載電流互感器穩(wěn)態(tài)運行時的電流誤差實際是二次負載阻抗阻抗Zf與短路電流倍數(shù)與短路電流倍數(shù)m的函數(shù)，可表示為的函數(shù)，可表示為 I%=f(Zf ,m) 在滿足在滿足10%誤差的條誤差的條件下，件下， 的關系的關系曲線叫電流互感器的曲線叫電流互感器的10%誤誤差曲線，它由廠家提供。差曲線，它由廠家提供。)(fZfm （3）暫態(tài)

14、短路電流引起的誤差。）暫態(tài)短路電流引起的誤差。 當發(fā)生短路時，電流互當發(fā)生短路時，電流互感器的原邊流有短路電流的感器的原邊流有短路電流的周期分量周期分量Id z和非周期分量和非周期分量Id .f。 Id z IlcI1f Izf。非周期分量的誤差非周期分量的誤差ifl。總誤差電流總誤差電流ifc。 從誤差曲線可以看出，從誤差曲線可以看出，最大誤差發(fā)生在短路后最大誤差發(fā)生在短路后35個個周波，短路回路非周期電流周波，短路回路非周期電流衰減以后，其值比穩(wěn)態(tài)短路衰減以后，其值比穩(wěn)態(tài)短路誤差大許多倍，且含有很大誤差大許多倍，且含有很大的直流成分。的直流成分。（4）減小電流互感器誤差的措施。）減小電流互

15、感器誤差的措施。v注意！注意！ 電流互感器為恒流源，其副邊不應開路，電流互感器為恒流源，其副邊不應開路，在副邊不接負載時應將它短路。其副邊必須接地，以在副邊不接負載時應將它短路。其副邊必須接地，以免高電壓危及人身及設備的安全。免高電壓危及人身及設備的安全。減小電流互感器的勵磁電流。減小電流互感器的勵磁電流。 盡量加大電流互感器的勵磁電抗盡量加大電流互感器的勵磁電抗XLC，增大鐵心截面或用高，增大鐵心截面或用高導磁率的鈹莫合金做鐵芯。導磁率的鈹莫合金做鐵芯。 盡量減小電流互感器的二次側負載阻抗盡量減小電流互感器的二次側負載阻抗Zf，降低勵磁電壓。，降低勵磁電壓。 選擇同型號的電流互感器串聯(lián)使用，

16、使每個電流互感器的選擇同型號的電流互感器串聯(lián)使用，使每個電流互感器的勵磁電壓僅為負載壓降的一半。勵磁電壓僅為負載壓降的一半。 選擇大變比的電流互感器，以降低短路電流倍數(shù)。選擇大變比的電流互感器，以降低短路電流倍數(shù)。四、電壓互感器四、電壓互感器 電壓互感器的任務是將很高的電壓準確地變換至二電壓互感器的任務是將很高的電壓準確地變換至二次保護及二次儀表的允許電壓，使繼電器和儀表既能在次保護及二次儀表的允許電壓，使繼電器和儀表既能在低電壓情況下工作，又能準確地反映電力系統(tǒng)中高壓設低電壓情況下工作，又能準確地反映電力系統(tǒng)中高壓設備的運行情況。電壓互感器分為電磁式和電容式兩種。備的運行情況。電壓互感器分為

17、電磁式和電容式兩種。 （一）電磁式電壓互感器（一）電磁式電壓互感器 （二）電容式電壓互感器（二）電容式電壓互感器1. 工作原理工作原理 電磁式電壓互感器的工作原理與一般電力變壓器相電磁式電壓互感器的工作原理與一般電力變壓器相似。似。其等值電路與相量圖如下圖所示。以副邊電壓為參考其等值電路與相量圖如下圖所示。以副邊電壓為參考相量，依次畫出各支路的電流及各節(jié)點電壓的相量如下相量，依次畫出各支路的電流及各節(jié)點電壓的相量如下圖所示。圖所示。oU1LCU2UILC1I2II1Z12Z2I當原副邊電壓的相角差較小時，其電壓誤差可近似為： %100UZIZI%U11122=%100UZIZIZI11lc12

18、22 電 壓 互 感 器 的 電 壓 誤 差 是 指 歸 算 到 副 邊 的原 邊 電 壓.1U與 副 邊 實 際 電 壓.2U的 數(shù) 量 差 ， 用百 分 數(shù) 表 示 ： %100UUU%U121 2.電壓誤差分析電壓誤差分析 (二二)電容式電壓互感器電容式電壓互感器 電容式電壓互感器是利用電容分壓原理實現(xiàn)電壓變換電容式電壓互感器是利用電容分壓原理實現(xiàn)電壓變換的。最簡單的電容式電壓互感器如圖的。最簡單的電容式電壓互感器如圖2-12所示。所示。C1、C2為為分壓電容，分壓電容，T為隔離變壓器。二次開路時的電壓為為隔離變壓器。二次開路時的電壓為 由圖由圖2-12 （b） 等值電路并根據戴維南定理

19、可知，有等值電路并根據戴維南定理可知，有載時的輸出電壓為載時的輸出電壓為 = 調節(jié)調節(jié)X1，使，使j X1= , 則則 利用可調電感利用可調電感L補償分壓器容性電抗，大大降低電壓補償分壓器容性電抗，大大降低電壓互感器總電抗，使電壓互感器更接近理想恒壓源。提高了互感器總電抗，使電壓互感器更接近理想恒壓源。提高了電壓互感器的精確度。電壓互感器的精確度。1211.20UCCCU)(21.20.2CCjIXIjUUflf)(121.20.CCjjXIUlf)(121CCj20.2UU 五、電流速斷保護五、電流速斷保護(電流電流I段段)(Instantaneously Over-current Prot

20、ection)1、幾個基本概念、幾個基本概念系統(tǒng)最大運行方式系統(tǒng)最大運行方式：就是在被保護線路末端發(fā)生短路時，：就是在被保護線路末端發(fā)生短路時，系統(tǒng)等值阻抗最小，而通過保護裝置的短路電流為最大系統(tǒng)等值阻抗最小，而通過保護裝置的短路電流為最大的運行方式。的運行方式。系統(tǒng)最小運行方式：系統(tǒng)最小運行方式：就是被保護線路末端發(fā)生短路時，就是被保護線路末端發(fā)生短路時，系統(tǒng)等值阻抗最大，而通過保護裝置的短路電流為最小系統(tǒng)等值阻抗最大，而通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。的運行方式。電流速斷保護：反應電流增大而瞬時動作的電流保護。電流速斷保護：反應電流增大而瞬時動作的電流保護。最大短路電流：最大短路電

21、流：在最大運行方式下三相短路時，通過在最大運行方式下三相短路時，通過保護裝置的短路電流為最大。保護裝置的短路電流為最大。最小短路電流：最小短路電流：在最小運行方式下兩相短路時，通過在最小運行方式下兩相短路時，通過保護裝置的短路電流為最小。保護裝置的短路電流為最小。保護裝置的起動值：保護裝置的起動值：對應于電流升高而動作的電流對應于電流升高而動作的電流保護，使保護裝置起動的最小電流值稱為保護裝置的保護，使保護裝置起動的最小電流值稱為保護裝置的起動電流，記作起動電流，記作Idz.Bh。保護裝置整定：保護裝置整定：就是根據對繼電保護的基本要求，就是根據對繼電保護的基本要求，確定保護裝置起動值，靈敏系

22、數(shù)，動作時限等過程。確定保護裝置起動值，靈敏系數(shù)，動作時限等過程。2、工作原理工作原理 如右圖所示，如右圖所示，在輸電線路上發(fā)生在輸電線路上發(fā)生短路時，流過保護短路時，流過保護安裝地點的短路電安裝地點的短路電流可用下式計算：流可用下式計算： lXXEIsxd13min.)(max.lXXEIsxd1223max.)(min. 結論：結論：流過保護安裝地點的短路電流值隨短路點的位置流過保護安裝地點的短路電流值隨短路點的位置變化，變化， 且與系統(tǒng)的運行方式和短路類型有關。且與系統(tǒng)的運行方式和短路類型有關。 3. 整定計算整定計算 動作電流動作電流 為保證選擇性，保護裝置的起動電流應按躲開下一條為保

23、證選擇性，保護裝置的起動電流應按躲開下一條線路出口處短路時，通過保護的最大短路電流來整定。即線路出口處短路時，通過保護的最大短路電流來整定。即 IdzId.d2max=KK Id.Bmax 結論結論:電流速斷保護只能保護本條線路的一部分，而不能電流速斷保護只能保護本條線路的一部分，而不能保護全線路，其最大和最小保護范圍保護全線路，其最大和最小保護范圍Lmax和和Lmin。繼電器動作電流：繼電器動作電流：jxTAdzjdzKnIIKjx電流互感器的接線系數(shù)電流互感器的接線系數(shù) 保護范圍（靈敏度保護范圍（靈敏度KLm）計算（校驗）計算（校驗） 規(guī)程規(guī)程規(guī)定，在最小運行方式下，速斷保護范圍的規(guī)定，在

24、最小運行方式下，速斷保護范圍的相對值相對值 Lb%（15%20%）時，為合乎要求，即）時，為合乎要求，即 100%（1520）%由下圖可知由下圖可知 其中其中Xd=X1Lmin代入上式整理得代入上式整理得 = ABblllmin% dsxdzXXEImax.23)23(1max.1minsdzxXIEXl)2(1max.1sdzeXIUX 動作時限動作時限 無時限電流速斷保護沒有人為延時，只考慮無時限電流速斷保護沒有人為延時，只考慮繼電保護固有動作時間，由于動作時間較小可認繼電保護固有動作時間，由于動作時間較小可認為為t=0s。 4.電流速斷保護的接線圖電流速斷保護的接線圖 單相原理接線圖單相

25、原理接線圖 原理圖以整體形式表示原理圖以整體形式表示各二次設備之間的電氣聯(lián)接。各二次設備之間的電氣聯(lián)接。正常狀態(tài)：正常狀態(tài)：一次設備通過的電流為負載電流一次設備通過的電流為負載電流流過流過KA的電流小于動作值的電流小于動作值不發(fā)斷路器跳閘脈沖不發(fā)斷路器跳閘脈沖。KA不動作，其觸點不閉合不動作，其觸點不閉合短路故障時：短路故障時：流過流過KA的二次電流大于的二次電流大于KA動動作值作值KA觸點閉合觸點閉合KOM線圈得電線圈得電,其觸點閉合其觸點閉合KS起動，發(fā)出信號。起動，發(fā)出信號。QF跳閘，切除故障。跳閘，切除故障。4.電流速斷保護的接線圖電流速斷保護的接線圖 單相原理接線圖單相原理接線圖 展

26、開圖展開圖 展開圖以分散形式表示二次設備之間的電氣連接。展開圖以分散形式表示二次設備之間的電氣連接。分為交流回路和直流回路。分為交流回路和直流回路。 看二次回路方法：看二次回路方法：先交流后直流；交流看電源，先交流后直流；交流看電源，直流找線圈，抓住觸點不放松，一個一個全查清。直流找線圈，抓住觸點不放松，一個一個全查清。線路中管型避雷器放電時間為線路中管型避雷器放電時間為0.040.06S，在避雷器放電時速斷保護不應該動作，為此在速在避雷器放電時速斷保護不應該動作，為此在速斷保護裝置中加裝一個保護斷保護裝置中加裝一個保護出口中間繼電器出口中間繼電器。一。一方面擴大接點的容量和數(shù)量，另一方面躲過

27、管型方面擴大接點的容量和數(shù)量，另一方面躲過管型避雷器的放電時間，防止誤動作。避雷器的放電時間，防止誤動作。電流速斷保護裝置為什么要加電流速斷保護裝置為什么要加中間繼電器？中間繼電器？5、對電流速斷保護的評價、對電流速斷保護的評價 n優(yōu)點：優(yōu)點：簡單可靠，動作迅速。簡單可靠，動作迅速。n缺點：缺點：（1）不能保護線路全長；）不能保護線路全長；（2）運行方式變化較大時，可能無保護范圍。）運行方式變化較大時，可能無保護范圍。（3）在線路較短時，可能無保護范圍。）在線路較短時，可能無保護范圍。AB212AB1IdLIdL圖 2 16系 統(tǒng) 運 行 方 式 變 化 較 大 情 況 圖 2 17短 路 時

28、 保 護 范 圍 較 小 的 情 況 AB21IdLAB212AB1IdLIdL圖 2 16系 統(tǒng) 運 行 方 式 變 化 較 大 情 況 圖 2 17短 路 時 保 護 范 圍 較 小 的 情 況 特殊情況特殊情況 電流速斷可以保電流速斷可以保護線路全長。在采用護線路全長。在采用線路線路變壓器組的接變壓器組的接線方式的電網中，把線方式的電網中，把線路和變壓器可以看線路和變壓器可以看成是一個元件。速斷成是一個元件。速斷保護按躲開變壓器低保護按躲開變壓器低壓側短路出口處壓側短路出口處d1點點短路來整定，可以保短路來整定，可以保護線路的全長。護線路的全長。六、限時電流速斷保護六、限時電流速斷保護

29、(電流電流II段段) 電流速斷保護在許多情況下均能保證選擇性，且電流速斷保護在許多情況下均能保證選擇性，且接線簡單，動作迅速可靠。但是電流速斷保護不能保接線簡單，動作迅速可靠。但是電流速斷保護不能保護本線路的全長，怎么辦？護本線路的全長，怎么辦？ 解決辦法：解決辦法：增設一套新的保增設一套新的保護護限時電流速斷保護。限時電流速斷保護。 限時電流速斷保護：限時電流速斷保護： 按與相鄰線路電流速斷保護按與相鄰線路電流速斷保護相配合且以較短時限獲得選擇性相配合且以較短時限獲得選擇性的電流保護。的電流保護。1. 工作原理工作原理 （1）限時電流）限時電流速斷保護的保護范速斷保護的保護范圍必須延伸到下一

30、圍必須延伸到下一條線路中去。條線路中去。（2）限時電流）限時電流速斷保護的動作帶速斷保護的動作帶有一定的時限。有一定的時限。（3）為了保證速）為了保證速動性，時限應盡量動性，時限應盡量縮短?？s短。 2. 整定計算整定計算 （1）動作電流動作電流動作電流按躲開下一條線路無時限電流速斷保護動作電流按躲開下一條線路無時限電流速斷保護的動作電流進行整定：的動作電流進行整定： 下一線dzKdzIKI繼電器動作電流：繼電器動作電流：jxTAdzjdzKnII (2) 動作時限動作時限 為了保證選擇性，限時電流速斷保護比下一條線路為了保證選擇性，限時電流速斷保護比下一條線路無時限電流速斷保護的動作時限高出一

31、個時間階段無時限電流速斷保護的動作時限高出一個時間階段t，即即ttt2 1 影響影響 t的因素有：的因素有： 2QF的跳閘時間的跳閘時間tQF, 約為約為0.2s。 時間繼電器提前動作誤差時間繼電器提前動作誤差tt，電磁型的約為，電磁型的約為0.05s。 限時速斷保護的測量元件在外部故障切除后，限時速斷保護的測量元件在外部故障切除后，由于慣性而不能立即返回的慣性延時由于慣性而不能立即返回的慣性延時tg，電磁型的約，電磁型的約為為0.1s。 裕度時間裕度時間ty，取，取0.1s。故。故stttttygtQF50.(3)靈敏度校驗靈敏度校驗 Klm1.5，是因為考慮了以下不利于保護動作的因素。，是

32、因為考慮了以下不利于保護動作的因素。（a）可能存在非金屬性短路，使短路電流）可能存在非金屬性短路，使短路電流Id較??；較?。唬╞）實際的短路電流小于計算值；）實際的短路電流小于計算值；（c）電流互感器有負誤差，使短路時流入保護起動元件）電流互感器有負誤差，使短路時流入保護起動元件中的電流變??；中的電流變小；（d）繼電器的實際起動值可能有正誤差，使）繼電器的實際起動值可能有正誤差，使IdzJ變大；變大； (e) 考慮一定裕度?？紤]一定裕度。 512. )(mindzdlmIIK思考問題：靈敏性不滿足要求，怎么辦？思考問題：靈敏性不滿足要求，怎么辦？ （1 1）與下一條線路的限時電流速斷相配合）與

33、下一條線路的限時電流速斷相配合 下一線dzKdzIKI (2) 動作時限比動作時限比下一條線路時限電流下一條線路時限電流速斷保護的動作時限速斷保護的動作時限高出一個時間階段高出一個時間階段t，即即ttt 下一線本3、限時電流速斷保護的接線圖、限時電流速斷保護的接線圖 （）單相原理接線（）單相原理接線展開圖展開圖 4、對限時電流速斷保護的評價、對限時電流速斷保護的評價 優(yōu)點：優(yōu)點：限時電流速斷保護結構簡單，動作可靠，限時電流速斷保護結構簡單，動作可靠，能保護本條線路全長。能保護本條線路全長。缺點：缺點：不能作為相鄰元件（下一條線路）的后備不能作為相鄰元件（下一條線路）的后備保護保護,受系統(tǒng)運行方

34、式變化較大。受系統(tǒng)運行方式變化較大。七七. 定時限過電流保護（電流定時限過電流保護（電流III段）段） 定時限過電流保護定時限過電流保護定義：定義：其動作電流按躲過被保護線路的最其動作電流按躲過被保護線路的最大負荷電流整定，其動作時間一般按階梯原則大負荷電流整定，其動作時間一般按階梯原則進行整定以實現(xiàn)過電流保護的動作選擇性，并進行整定以實現(xiàn)過電流保護的動作選擇性，并且其動作時間與短路電流的大小無關。且其動作時間與短路電流的大小無關。思考問題：思考問題：無時限電流速斷保護只能保護本線路一部無時限電流速斷保護只能保護本線路一部分，限時電流速斷能保護本線路全長，但不能做為相分，限時電流速斷能保護本線

35、路全長，但不能做為相鄰線路的后備保護。要想實現(xiàn)遠后備保護，怎么辦？鄰線路的后備保護。要想實現(xiàn)遠后備保護，怎么辦？1、 工作原理工作原理反應電流增大而動作反應電流增大而動作,它要求能保護本條線路的全它要求能保護本條線路的全長和下一條線路的全長。作為近后備保護和遠后備保護，長和下一條線路的全長。作為近后備保護和遠后備保護，其保護范圍應包括下條線路或設備的末端。其保護范圍應包括下條線路或設備的末端。過電流保護過電流保護在最大負荷時，保護不應該動作。在最大負荷時，保護不應該動作。 2、整定計算、整定計算（1）動作電流）動作電流按躲開被保護線路的最大負荷電流，且在自起動電按躲開被保護線路的最大負荷電流，

36、且在自起動電流下繼電器能可靠返回進行整定：流下繼電器能可靠返回進行整定： max. fhzqKdzIKKKImaxmaxfzqzqIkImaxzqhIImax maxfzqkzqkhIKKIKI dzhhIIk 繼電器的動作電流：繼電器的動作電流：max. fTAhjxzqKdzInKKKKI（）靈敏度校驗（）靈敏度校驗近后備近后備512. .min.)(dzdlmIIK本末近）212. .min.)(dzdlmIIK下一末遠）遠后備遠后備 低電壓繼電器正常時（得電）常開觸點閉合，常閉觸點低電壓繼電器正常時（得電）常開觸點閉合，常閉觸點斷開。斷開。 當電壓低于整定值時，常開觸點斷開，常閉觸點閉

37、合。當電壓低于整定值時，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。正常運行時，正常運行時，KV觸點打開，觸點打開，KA觸點打開。觸點打開。最大負荷電流：最大負荷電流：KV觸點打開，觸點打開，KA觸點閉合。觸點閉合。短路時：短路時：KV觸點閉合，觸點閉合，KA觸點閉合。觸點閉合。思考：思考：當靈敏度不滿足要求時，怎么辦？當靈敏度不滿足要求時，怎么辦？ 可以采可以采 用低電壓閉鎖的過電流保護。用低電壓閉鎖的過電流保護。ttt 21（3） 時間整定時間整定 ttt max 下本 為保證保護動作的選擇性，過電流保護動作延時是按為保證保護動作的選擇性，過電流保護動作延時是按階梯原則階梯原則整定的，即本線路的過電流保護

38、動作延時應比下整定的，即本線路的過電流保護動作延時應比下一條線路的電流一條線路的電流段的動作時間長一個時限階段段的動作時間長一個時限階段t: 3 3、接線圖、接線圖 電流電流段保護的原理接線、展開圖與電流段保護的原理接線、展開圖與電流段保段保護相同。護相同。 4、對定時限過電流保護的評價、對定時限過電流保護的評價 優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單，工作可靠，對單側電源的放射型結構簡單，工作可靠，對單側電源的放射型電網能保證有選擇性的動作。不僅能作本線路的近后備電網能保證有選擇性的動作。不僅能作本線路的近后備（有時作為主保護），而且能作為下一條線路的遠后備。（有時作為主保護），而且能作為下一條線路的遠后備。

39、在放射型電網中獲得廣泛應用，一般在在放射型電網中獲得廣泛應用，一般在35千伏及以下網千伏及以下網絡中作為主保護。絡中作為主保護。 缺點：缺點：動作時間長，而且越靠近電源端其動作動作時間長，而且越靠近電源端其動作時限越大，對靠電源端的故障不能快速切除。時限越大，對靠電源端的故障不能快速切除。 八、電流三段保護小結八、電流三段保護小結 電流速斷保護只能保護線路的一部分，限時電流速斷電流速斷保護只能保護線路的一部分，限時電流速斷保護能保護線路全長，但卻不能作為下一相鄰線路的后備保護能保護線路全長，但卻不能作為下一相鄰線路的后備保護，因此，必須采用定時限過電流保護作為本條線路和保護，因此，必須采用定時

40、限過電流保護作為本條線路和下一段相鄰線路的后備保護。下一段相鄰線路的后備保護。1、三段式電流保護：、三段式電流保護： 由電流速斷保護，限時電流速斷保護及定時限過電由電流速斷保護，限時電流速斷保護及定時限過電流保護相配合構成的一整套保護。流保護相配合構成的一整套保護。 思考：思考：是不是所有的線路都要裝設三段式電流保護？是不是所有的線路都要裝設三段式電流保護？ 什么情況下過電流保護作為主保護？什么情況下過電流保護作為主保護？ 什么情況下可采用兩段組成一套保護？什么情況下可采用兩段組成一套保護？2、電流三段式保護的保護特性及時限特性、電流三段式保護的保護特性及時限特性 保護方式無時限電流速斷 限時

41、電流速斷 過 電 流 保 護 一般過流低電壓閉鎖過流 單相原理接線圖單相原理接線圖 起動電流起動電流 動作時限動作時限 保護范圍保護范圍 靈敏度靈敏度)(max.minsdzeXIUXL211 下一線dzKdzIKImax. fhzqKdzIKKKIehKdzIKKI edzUU70.ttt2 1ttt 21ttt 21ttt 21512. )(min dzdlmIIK 下一線dzKdzIKI51. .min.(dzdlmIIK本末近）2 . 1 .min.(dzdlmIIK下一末遠）本線路全長及本線路全長及下一條相鄰線下一條相鄰線路無時限速斷路無時限速斷保護范圍的一保護范圍的一部分部分.I

42、dz =KK Id.Bmaxt=0s 0.5s線 路 的 一 部線 路 的 一 部分分本線路全長及本線路全長及下一條相鄰線下一條相鄰線路全長路全長.不滿足要求不滿足要求:3、電流三段式保護接線圖、電流三段式保護接線圖 （1）單相原理接線圖）單相原理接線圖（2）展開圖。）展開圖。QFTA(a)7KA1KA(b)YT2KM4KA1KA4KA5KT7KA8KTKS3KS6KS92KM5KT8KT圖 2 25保 護 裝 置 接 線 展 開 圖（ a） 交 流 回 路 （ b） 直 流 回 路 優(yōu)點：優(yōu)點：簡單，可靠，并且一般情況下都能較快切除故簡單，可靠，并且一般情況下都能較快切除故障。一般用于障。一

43、般用于35千伏及以下電壓等級的單側電源電網中。千伏及以下電壓等級的單側電源電網中。缺點：缺點：靈敏度和保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式和短路靈敏度和保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式和短路類型的影響，此外，它只在單側電源的網絡中才有選擇性。類型的影響，此外，它只在單側電源的網絡中才有選擇性。 4、三段式電流保護的評價、三段式電流保護的評價例例2-1如下圖所示網絡，試對保護如下圖所示網絡，試對保護1進行電流速斷，進行電流速斷，限時電流速斷和定時限過電流保護整定計算（起動限時電流速斷和定時限過電流保護整定計算（起動電流，動作時限和靈敏系數(shù)），并畫出時限特性曲電流，動作時限和靈敏系數(shù)），并畫出時限特性曲線。（計算

44、電壓取線。（計算電壓取115KV）。）。解：解： 1、對保護、對保護1進行電流速斷保護的整定計算進行電流速斷保護的整定計算 （1）起動電流）起動電流 )3(maxdbKdzIKI =1.3 3780=4914 (A) 取取1.3 （2）靈敏度校驗：）靈敏度校驗： ABsedBXXUImax.)3(min3ABdBesXIUX)(minmax.3376430035503101153.=12.5 ( km)minL)(max.sdzeXIUX2110%100%minABblll=41.67%15% 符合要求符合要求（3）動作時限：）動作時限：電流速斷保護動作時限近似為零，即電流速斷保護動作時限近似

45、為零，即 t=0s2、限時電流速斷保護的整定計算、限時電流速斷保護的整定計算 （1 1）起動電流：）起動電流： . 下一線dzKdzIKI)3(max.dCKdzIKI下一線)3(max dCKKdzIKKI=1.2 1.3 1250=1950(A) （2 2）靈敏度校驗：）靈敏度校驗： =1.581.5符合要求符合要求 )2(mindzdBlmIIK1950355023 （3）動作時限）動作時限 sttt5021. 3.定時限電流保護整定計算定時限電流保護整定計算（1 1）起動電流：）起動電流：max. fhzqKdzIKKKI=794.12(A) (2) 靈敏度校驗：靈敏度校驗： 近后備保

46、護近后備保護 ： )2(mindzdBlmIIK =3.871.5 符合要求符合要求 遠后備遠后備保護：保護： )2(mindzdClmIIK =1.261.2 符合要求符合要求 (3) 動作時限：動作時限：stttt241 時限特性曲線九、電流保護的接線方式九、電流保護的接線方式 1.相間短路電流保護的主要接線形式相間短路電流保護的主要接線形式 2. 各種接線方式在不同故障時的性能分析各種接線方式在不同故障時的性能分析3. 各種接線方式的應用范圍各種接線方式的應用范圍 電流保護的接線方式：電流保護的接線方式：指保護中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的聯(lián)系方式。 1. 相間短路電流保護的主要

47、接線形式相間短路電流保護的主要接線形式 (1)三相星形三相星形接線 (2)兩相星形接線 三相星形接線方式的保護對各種故障都能動作。三相星形接線方式的保護對各種故障都能動作。兩相星形接線的保護能反應各種相間短路，但兩相星形接線的保護能反應各種相間短路，但B相發(fā)生相發(fā)生單相短路時，保護裝置不會動作。單相短路時，保護裝置不會動作。（3） 兩相電流差接線兩相電流差接線三相短路時流過繼電器電流是三相短路時流過繼電器電流是倍的短路電流；倍的短路電流；ICBAICIBIAIaIcTAaTAc圖 2 28 兩 相 電 流 差 接 線 的 原 理 接 線 圖 3AC兩相短路時流過繼電器電流是兩相短路時流過繼電器

48、電流是倍的短路電流；倍的短路電流；AB或或CB兩相短路時流過繼電器電流是兩相短路時流過繼電器電流是倍的短路電流。倍的短路電流。21IJIJ=caII三相短路三相短路:IJ= Ia3 故對兩相電流差接線方式，在對稱運行或三相短路故對兩相電流差接線方式，在對稱運行或三相短路時時，Kjx= ； 3 接線系數(shù)接線系數(shù)Kjx ：流過繼電器的電流：流過繼電器的電流IJ與電流互感器與電流互感器二次側短路電流之比，數(shù)值為二次側短路電流之比，數(shù)值為2TAjjxIIK 在在AC兩相短路時，兩相短路時，Kjx=2； 在在AB或或BC兩相短路時兩相短路時，Kjx=1。 對于三相和兩相星形接線方式任何短路型式對于三相和

49、兩相星形接線方式任何短路型式Kjx=1. 2. 各種接線方式在不同故障時的性能分析各種接線方式在不同故障時的性能分析 （1）中性點直接接地或非直接接地電網中的各種相間短路）中性點直接接地或非直接接地電網中的各種相間短路前述三種接線方式均能反應這些故障。前述三種接線方式均能反應這些故障。（2）中性點非直接接地電網中的兩點接地短路）中性點非直接接地電網中的兩點接地短路在中性點非直接接地電網中，某點發(fā)生兩點接地故障，在中性點非直接接地電網中，某點發(fā)生兩點接地故障，希望只切除一個故障點。希望只切除一個故障點。 串聯(lián)線路上兩點接地情況串聯(lián)線路上兩點接地情況 放射性線路上兩點接地情況放射性線路上兩點接地情

50、況 串聯(lián)線路上兩點接地情況串聯(lián)線路上兩點接地情況 如下圖所示，在如下圖所示，在dA點和點和dB點發(fā)生接地短路。點發(fā)生接地短路。若保護若保護1和保護和保護2均采用三相星形接線時，均采用三相星形接線時，100%地地只只切除線路故障。切除線路故障。如采用兩相星形接線，只能有如采用兩相星形接線，只能有2/3的機會有選擇地切的機會有選擇地切除后面的一條線路除后面的一條線路。AB：AC： BA： BC： CA： CB： 放射性線路上兩點接地情況放射性線路上兩點接地情況 如下圖所示，在如下圖所示，在dA、dB點發(fā)生接地短路時：點發(fā)生接地短路時：如采用三相星形接線時，兩套保護均將起動。如采用三相星形接線時，兩

51、套保護均將起動。如采用兩相星形接線，則保護有如采用兩相星形接線，則保護有2/3的機會只切除任一線的機會只切除任一線路。路。AB： AC： BA： BC： CA： CB： 因此，在放射性的因此，在放射性的線路中，兩相星形比三線路中，兩相星形比三相星形應用較廣相星形應用較廣。 （3） 對對Y，d11接線變壓器后面的兩相短路接線變壓器后面的兩相短路當當側發(fā)生側發(fā)生AB兩相兩相短路時，分析該側電流相短路時，分析該側電流相量圖和量圖和Y側電流相量圖側電流相量圖。ABCD1DE1E234526178DE143A52B6D2C718E2(a)(b)圖231 Y,d11變壓器后面的兩相短路示意圖 1A32BD

52、ABCII(2)結論結論:三相星形接線比兩三相星形接線比兩相星形接線靈敏系數(shù)增相星形接線靈敏系數(shù)增大一倍。大一倍。A2IB1IBIB2IA1IC2IIAIC1C1YIIYAIYCIYC2=IYBIYA2=IYA1IYB2IYB1 過電流保護接于降壓變壓器的高壓側（過電流保護接于降壓變壓器的高壓側（Y側）以作側）以作為低壓側（為低壓側（側）線路故障的后備保護時，不同接線形側）線路故障的后備保護時，不同接線形式的保護有其不同的特點。式的保護有其不同的特點。 （a）采用三相星形接線時，則）采用三相星形接線時，則B相上繼電器中的電相上繼電器中的電流較其它兩相大一倍。因此靈敏系數(shù)增大一倍流較其它兩相大一

53、倍。因此靈敏系數(shù)增大一倍 。 （b）采用兩相星形接線時，使）采用兩相星形接線時，使B相的電流遺失，不相的電流遺失，不能使保護的靈敏度得到充分提高。故在兩相星形接線的能使保護的靈敏度得到充分提高。故在兩相星形接線的中線上再接入一個繼電器，從而提高了這個繼電器的靈中線上再接入一個繼電器，從而提高了這個繼電器的靈敏度。敏度。 （c）采用兩相電流差）采用兩相電流差接線時，流入繼電器的接線時，流入繼電器的電流為零，保護不動作。電流為零，保護不動作。因此，這種接線方式不因此，這種接線方式不能用來保護變壓器。能用來保護變壓器。3. 各種接線方式的應用范圍各種接線方式的應用范圍 (1)三相星形接線方式三相星形

54、接線方式能反應各種類型的故障，能反應各種類型的故障，用在中性點直接接地電網中，作為相間短路的保護，同用在中性點直接接地電網中，作為相間短路的保護，同時也可保護單相接地。時也可保護單相接地。(2)兩相星形接線方式兩相星形接線方式較為經濟簡單，能反應各較為經濟簡單，能反應各種類型的相間短路。主要應用在種類型的相間短路。主要應用在35千伏及以下電壓等千伏及以下電壓等級的中性點直接接地電網和非直接接地電網中，廣泛地級的中性點直接接地電網和非直接接地電網中，廣泛地采用它作為相間短路的保護。采用它作為相間短路的保護。（3）兩相電流差接線方式）兩相電流差接線方式接線簡單，投資少，但接線簡單，投資少，但是靈敏

55、性較差，這種接線主要用在是靈敏性較差，這種接線主要用在610千伏中性點不千伏中性點不接地系統(tǒng)中，作為饋電線和較小容量高壓電動機的保護。接地系統(tǒng)中，作為饋電線和較小容量高壓電動機的保護。十、反時限特性的過電流保護十、反時限特性的過電流保護 1、感應型電流繼電器、感應型電流繼電器 2、反限過電流保護、反限過電流保護 3、接線圖、接線圖 4、反時限過電流保護應用范圍、反時限過電流保護應用范圍 1、感應型電流繼電器、感應型電流繼電器 （1）繼電器結構）繼電器結構GL-10感應式電流繼電器的結構如下感應式電流繼電器的結構如下圖所示由感應系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)組成，它們分別構成反時限部圖所示由感應系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)組

56、成，它們分別構成反時限部和無時限部分。和無時限部分。 （2）工作原理）工作原理 當線圈通以交流電流當線圈通以交流電流I時，線圈的安時，線圈的安匝磁勢匝磁勢IW在鐵芯中產生磁通在鐵芯中產生磁通1，在鐵芯的一個分支上的，在鐵芯的一個分支上的短路環(huán)中的磁通短路環(huán)中的磁通2不能突變，不能突變，2滯后于滯后于1一個角度，在一個角度，在鋁盤產生鋁盤產生Mdc，當，當Mdc克服了彈簧的反轉矩克服了彈簧的反轉矩M1時，整個框架時，整個框架將繞軸將繞軸18順時針方向轉動。蝸輪蝸桿嚙合，這時稱為繼電順時針方向轉動。蝸輪蝸桿嚙合，這時稱為繼電器起動。所需的安匝數(shù)稱為繼電器的起動安匝。繼電器起器起動。所需的安匝數(shù)稱為

57、繼電器的起動安匝。繼電器起動以后，扇形輪隨蝸轉動而上升，扇形輪升高到一定程度動以后，扇形輪隨蝸轉動而上升，扇形輪升高到一定程度時，接點閉合。時，接點閉合。(3) 時限特性時限特性 扇形輪在最低位置與最高位置，繼電器動作時間與電扇形輪在最低位置與最高位置，繼電器動作時間與電流的關系曲線如下圖所示。流的關系曲線如下圖所示。當電流增大時，動作時限減少，如圖中當電流增大時，動作時限減少，如圖中ab部分部分,具有反具有反時限特性。時限特性。 當電流大到一定值時，當電流大到一定值時，鐵芯飽和，在圖上出現(xiàn)曲鐵芯飽和，在圖上出現(xiàn)曲線線1、2的平直部分，具有的平直部分，具有定時限特性。定時限特性。 當電流繼續(xù)增

58、大時，當電流繼續(xù)增大時，銜鐵瞬時被吸下，橫擔將銜鐵瞬時被吸下，橫擔將接點閉合，如圖中接點閉合，如圖中de部分，部分，具有速斷特性。具有速斷特性。 2. 反時限過電流保護反時限過電流保護 （1）工作原理）工作原理 反應電流增大而動作，其延時與通入電流的平方成反反應電流增大而動作，其延時與通入電流的平方成反比，一般可作比，一般可作610kV線路或電動機的保護。線路或電動機的保護。 max fhzqKdzIKKKI512. )(min.dzdlmIIK本末 （2）整定計算）整定計算 動作電流的整定原則與定時限過電流保護相同，即動作電流的整定原則與定時限過電流保護相同，即 靈敏度校驗靈敏度校驗 ：時間

59、整定時間整定兩級反時限過電流保護的配合兩級反時限過電流保護的配合:若已知保護若已知保護2反時限過電流保護的整定參數(shù)，其反反時限過電流保護的整定參數(shù)，其反時限動作曲線時限動作曲線2。在保護。在保護1、保護、保護2反時限過電流保護反時限過電流保護重疊保護區(qū)內，只要在重疊保護區(qū)內，只要在d1處用動作延時保證選擇性，處用動作延時保證選擇性，重疊保護區(qū)的其他部分都能保證選擇性，重疊保護區(qū)的其他部分都能保證選擇性，d1點叫配合點叫配合點，在配合點的點，在配合點的為已知，則為已知，則tttQFQF21QFt2 反時限過電流保護與電源側的定時限過電流保護配合反時限過電流保護與電源側的定時限過電流保護配合 已知

60、已知1QF定時限過電流保護的整定參數(shù)，定時限過電流保護的整定參數(shù)，1QF過電流過電流保護的保護范圍到保護的保護范圍到d1點，點，2QF反時限過電流保護的時間特反時限過電流保護的時間特性如下圖中的性如下圖中的t2QF所示。重疊保護區(qū)的末端所示。重疊保護區(qū)的末端d1叫配合點。叫配合點。在配合點在配合點d1 tttQFQF 1 23. 接線圖接線圖 反時限過電反時限過電流保護多用于流保護多用于10kV線路及電動機保護。線路及電動機保護。電流互感器采用兩電流互感器采用兩相星型接線，如右相星型接線，如右圖所示。圖所示。4、反時限過電流保護應用范圍、反時限過電流保護應用范圍 優(yōu)點：優(yōu)點：在線路靠近電源處短