第三章輸電線路電流電壓保護

1、繼電保護教學繼電保護教學三峽電力職業(yè)學院三峽電力職業(yè)學院動力工程系動力工程系繼電保護教學繼電保護教學第三章第三章 輸電線路電流電壓保護輸電線路電流電壓保護3.1 3.1 單側(cè)電源輸電線路相間短路的電流電壓保護單側(cè)電源輸電線路相間短路的電流電壓保護輸電線路發(fā)生短路時，電流增大，電壓降低。輸電線路發(fā)生短路時，電流增大，電壓降低。反映電流增大而動作的電流保護。反映電流增大而動作的電流保護。加裝低電壓元件構成低壓過電流保護。加裝低電壓元件構成低壓過電流保護。輸電線路電流保護采用階段式電流保護，采用三輸電線路電流保護采用階段式電流保護，采用三套電流保護共同構成三段式電流保護。套電流保護共同構成三段式電流

2、保護。繼電保護教學繼電保護教學3.1.1 3.1.1 無時限電流速斷保護無時限電流速斷保護無時限電流速斷保護又稱無時限電流速斷保護又稱段電流保護，反映電段電流保護，反映電流增大而能流增大而能瞬時動作瞬時動作切除故障。切除故障。3.3.1.13.3.1.1無時限電流速斷保護的工作原理和整定計算無時限電流速斷保護的工作原理和整定計算當系統(tǒng)電源電勢一定，線路上任一點發(fā)生短路故當系統(tǒng)電源電勢一定，線路上任一點發(fā)生短路故障時，短路電流的大小與短路點至電源之間的電障時，短路電流的大小與短路點至電源之間的電抗（忽略電阻）及短路類型有關?？梗ê雎噪娮瑁┘岸搪奉愋陀嘘P。繼電保護教學繼電保護教學短路類型短路類型單

3、相接地短路，單相接地短路，兩相不接地短路（相間短路），兩相不接地短路（相間短路）， 短路電流最小短路電流最小兩相接地短路兩相接地短路 ，三相（接地）短路三相（接地）短路 短路電流最大短路電流最大 。) 1 , 1 (f)2(f) 1 (f)3(f繼電保護教學繼電保護教學流過保護安裝地點的短路電流：流過保護安裝地點的短路電流：ES和和XS是常數(shù)，短路點距離電源越遠（是常數(shù)，短路點距離電源越遠（L越大），越大），短路電流越小。短路電流越小。最大運行方式最大運行方式最小運行方式最小運行方式最大運行方式用于計算，最大運行方式用于計算，最小運行方式用于校驗。最小運行方式用于校驗。lZXEISSK1)3(

4、lXXEISSK1)2(23繼電保護教學繼電保護教學繼電保護教學繼電保護教學無時限電流速斷保護的動作電流，應按大無時限電流速斷保護的動作電流，應按大于本線路末端短路時流過保護安裝處的最于本線路末端短路時流過保護安裝處的最大短路電流來整定。大短路電流來整定。保證在相鄰線路上發(fā)生短路故障時，保護不保證在相鄰線路上發(fā)生短路故障時，保護不會誤動作。不過必然不能保護線路全長。會誤動作。不過必然不能保護線路全長。)3(max.11KBreopIKI繼電保護教學繼電保護教學最大運行方式（三相短路）時，保護范圍最大；最大運行方式（三相短路）時，保護范圍最大；最小運行方式（兩相短路）時，保護范圍最小。最小運行方

5、式（兩相短路）時，保護范圍最小。繼電保護教學繼電保護教學1min1max.23opSSIlXXE最小保護區(qū)末端發(fā)生短路故障最小保護區(qū)末端發(fā)生短路故障)23(1max.11minSopSXIEXl 校驗校驗最小保護范圍最小保護范圍Lmin不應小于線路全長的不應小于線路全長的15%20%。繼電保護教學繼電保護教學1max1min.opSSIlXXE最大保護區(qū)末端發(fā)生短路故障最大保護區(qū)末端發(fā)生短路故障)23(1min.11maxSopSXIEXl 校驗校驗最大保護范圍最大保護范圍Lmax不應小于線路全長的不應小于線路全長的50%。繼電保護教學繼電保護教學3.1.1.23.1.1.2線路線路變壓器組瞬

6、時電流速斷保護變壓器組瞬時電流速斷保護無時限電流速斷保護一般只能保護線路的無時限電流速斷保護一般只能保護線路的一部分，但是在終端上采用線路一部分，但是在終端上采用線路變壓器變壓器組的接線方式時，可以延伸到被保護線路組的接線方式時，可以延伸到被保護線路以外，使全線路都能瞬時切除故障。以外，使全線路都能瞬時切除故障。max.1KCCOopIKI動作電流整定可以按躲開變壓器二次母線動作電流整定可以按躲開變壓器二次母線上短路流過保護安裝處最大短路電流來整上短路流過保護安裝處最大短路電流來整定定繼電保護教學繼電保護教學3.1.1.33.1.1.3原理接線原理接線正常運行時，流過線路的電流是負荷電流，正常

7、運行時，流過線路的電流是負荷電流，其值小于動作電流，保護不動作。其值小于動作電流，保護不動作。發(fā)生短路故障時，短路電流大于保護的動作值，發(fā)生短路故障時，短路電流大于保護的動作值，KA常開觸點閉合，啟動中間繼電器常開觸點閉合，啟動中間繼電器KM，KM觸點閉合，觸點閉合，啟動信號繼電器啟動信號繼電器KS，并通過斷路器的常開輔助觸點，并通過斷路器的常開輔助觸點，接到跳閘線圈接到跳閘線圈YT構成通路，斷路器跳閘切除故障線路。構成通路，斷路器跳閘切除故障線路。繼電保護教學繼電保護教學3.1.1 3.1.1 限時電流速斷保護限時電流速斷保護3.1.2.13.1.2.1限時電流速斷保護的工作原理和整定計算限

8、時電流速斷保護的工作原理和整定計算在無時限電流速斷保護的基礎上，增加一在無時限電流速斷保護的基礎上，增加一套帶時限的電流速斷保護，用以切除無時套帶時限的電流速斷保護，用以切除無時限電流速斷保護范圍以外的短路故障。這限電流速斷保護范圍以外的短路故障。這種帶時限的電流速斷保護，稱為限時電流種帶時限的電流速斷保護，稱為限時電流速斷保護。速斷保護。繼電保護教學繼電保護教學限時電流速斷保護的保護范圍必然要延伸限時電流速斷保護的保護范圍必然要延伸到相鄰線路。為了滿足選擇性，必須增加到相鄰線路。為了滿足選擇性，必須增加一定的時限。一定的時限。限時電流速斷保護范圍不超出相鄰線路無時限時電流速斷保護范圍不超出相

9、鄰線路無時限電流速斷保護的保護范圍，動作時限比相限電流速斷保護的保護范圍，動作時限比相鄰線路的無時限電流速斷保護長一個時限差鄰線路的無時限電流速斷保護長一個時限差繼電保護教學繼電保護教學211opreopIKI與線路保護配合與線路保護配合max.1KDcoopIKI與相鄰變壓器配合與相鄰變壓器配合取較大值取較大值繼電保護教學繼電保護教學tttttt2121限時電流速斷保護動作時限要與相鄰線路限時電流速斷保護動作時限要與相鄰線路的瞬時電流保護動作時限相配合。的瞬時電流保護動作時限相配合。取較大值取較大值s6 . 03 . 0t 繼電保護教學繼電保護教學繼電保護教學繼電保護教學5 . 13 . 1

10、IIK1opmin.Ksen系統(tǒng)在最小運行方式下線路末端兩相短路系統(tǒng)在最小運行方式下線路末端兩相短路時具有足夠的反應能力。時具有足夠的反應能力。 校驗校驗繼電保護教學繼電保護教學靈敏系數(shù)不能滿足要求，可用降低保護動靈敏系數(shù)不能滿足要求，可用降低保護動作電流的方法解決，即與相鄰線路的限時作電流的方法解決，即與相鄰線路的限時速斷保護配合。速斷保護配合。tttIKIopreop21211繼電保護教學繼電保護教學繼電保護教學繼電保護教學3.1.2.23.1.2.2限時電流速斷保護的單相原理接線限時電流速斷保護的單相原理接線正常運行時，流過線路的電流是負荷電流，正常運行時，流過線路的電流是負荷電流，其值

11、小于動作電流，保護不動作。其值小于動作電流，保護不動作。發(fā)生短路故障時，短路電流大于保護的動作值，發(fā)生短路故障時，短路電流大于保護的動作值，KA常開常開觸點閉合，啟動時間繼電器觸點閉合，啟動時間繼電器KT，KT觸點延時閉合，啟動觸點延時閉合，啟動信號繼電器信號繼電器KS，并通過斷路器的常開輔助觸點，接到跳，并通過斷路器的常開輔助觸點，接到跳閘線圈閘線圈YT構成通路，斷路器跳閘切除故障線路。構成通路，斷路器跳閘切除故障線路。繼電保護教學繼電保護教學限時電流速斷保護可以作為本線路無限時電流速斷保護可以作為本線路無時限電流速斷保護的后備保護。兩者時限電流速斷保護的后備保護。兩者配合使用。可以使全線路

12、范圍的短路配合使用?？梢允谷€路范圍的短路故障都在故障都在0.5s內(nèi)動作于跳閘。組合構內(nèi)動作于跳閘。組合構成線路的主保護。成線路的主保護。繼電保護教學繼電保護教學3.1.3 3.1.3 定時限過電流保護定時限過電流保護3.1.3.13.1.3.1定時限過電流保護的工作原理定時限過電流保護的工作原理定時限過電流保護是指按躲過最大負荷電定時限過電流保護是指按躲過最大負荷電流整定，并以動作時限保證其選擇性的一流整定，并以動作時限保證其選擇性的一種保護。不僅能保護本線路的全長，也能種保護。不僅能保護本線路的全長，也能保護相鄰線路的全長。是本線路的近后備保護相鄰線路的全長。是本線路的近后備和相鄰線路的遠

13、后備。和相鄰線路的遠后備。繼電保護教學繼電保護教學tttttt3221繼電保護教學繼電保護教學3.1.3.23.1.3.2定時限過電流保護的整定計算定時限過電流保護的整定計算電網(wǎng)正常運行時，過電流保護不動作，其電網(wǎng)正常運行時，過電流保護不動作，其啟動電流必須大于被保護線路上流過的最啟動電流必須大于被保護線路上流過的最大負荷電流大負荷電流max.LIopI繼電保護教學繼電保護教學為保證在外部故障切除后，保護能可靠地為保證在外部故障切除后，保護能可靠地返回，保護裝置的返回電流贏大于故障切返回，保護裝置的返回電流贏大于故障切除后流過保護裝置的最大自啟動電流除后流過保護裝置的最大自啟動電流.max.L

14、ssmax. sreIKIImax.1opILreSSrerereIKKKKI繼電保護教學繼電保護教學為保證選擇性為保證選擇性ttt21若本線路的下一級有多條線路，則本級過若本線路的下一級有多條線路，則本級過電流的動作時間應比下級保護中動作時間電流的動作時間應比下級保護中動作時間最長的多最長的多t。繼電保護教學繼電保護教學3.1.3.33.1.3.3靈敏系數(shù)校驗靈敏系數(shù)校驗opImin.KsenIK近后備和遠后備要分別校驗近后備和遠后備要分別校驗繼電保護教學繼電保護教學3.1.4 3.1.4 電流保護的接線方式電流保護的接線方式電流保護的接線方式，是指電流繼電電流保護的接線方式，是指電流繼電器

15、線圈與電流互感器二次繞組之間的器線圈與電流互感器二次繞組之間的連接方式。連接方式。繼電保護教學繼電保護教學3.1.4.13.1.4.1三相三繼電器完全星形接線三相三繼電器完全星形接線流入每個繼電器線圈的電流就是其對應相流入每個繼電器線圈的電流就是其對應相電流互感器的二次電流。電流互感器的二次電流。2rII1conK接線系數(shù)繼電保護教學繼電保護教學3.1.4.23.1.4.2兩相兩繼電器不完全星形接線兩相兩繼電器不完全星形接線不能反映不能反映B相上發(fā)生的單相接地短路。相上發(fā)生的單相接地短路。2rII1Kcon接線系數(shù)繼電保護教學繼電保護教學3.1.4.33.1.4.3兩種接線方式在各種故障時的性

16、能分析比較兩種接線方式在各種故障時的性能分析比較當輸電線路當輸電線路L1和和L2上發(fā)生兩點接地短路時，只切除離電上發(fā)生兩點接地短路時，只切除離電源較遠的線路源較遠的線路L2 ，而不切除，而不切除L1 ，這樣可以保證對變電，這樣可以保證對變電所所B的正常供電。的正常供電。中性點不直接接地電網(wǎng)，允許在單相接地時繼中性點不直接接地電網(wǎng)，允許在單相接地時繼續(xù)運行兩個小時。續(xù)運行兩個小時。繼電保護教學繼電保護教學L1不停電，不停電，L2停電。停電。L1接地相別A A B B C CL2接地相別B C A C A B保護1動作 保護2動作停電線路數(shù)111111三相三繼電器完全星形接線。三相三繼電器完全星形

17、接線。繼電保護教學繼電保護教學發(fā)生六種不同相故障時，發(fā)生六種不同相故障時，2/3L1不停電不停電L2停電，停電，1/3L1、L2都停電，可見故障擴大了。都停電，可見故障擴大了。L1接地相別A A B B C CL2接地相別B C A C A B保護1動作 保護2動作 停電線路數(shù)211112兩相兩繼電器不完全星形接線。兩相兩繼電器不完全星形接線。繼電保護教學繼電保護教學L1停電，停電，L2停電。停電。L2接地相別A A B B C CL3接地相別B C A C A B保護2動作保護3動作停電線路數(shù)222222三相三繼電器完全星形接線。三相三繼電器完全星形接線。繼電保護教學繼電保護教學發(fā)生六種不同

18、相故障時，發(fā)生六種不同相故障時，1/3兩條線路停電，兩條線路停電，2/3一條線一條線路停電?？梢娡ｋ姺秶s小了。路停電?？梢娡ｋ姺秶s小了。L2接地相別A A B B C CL3接地相別B C A C A B保護2動作 保護3動作 停電線路數(shù)121121兩相兩繼電器不完全星形接線。兩相兩繼電器不完全星形接線。根據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計，L1、L2發(fā)生兩相接地短路的可能性發(fā)生兩相接地短路的可能性小于小于L2、L3上發(fā)生兩相接地短路的可能性。因上發(fā)生兩相接地短路的可能性。因此，中性點不直接接地系統(tǒng)廣泛采用兩相兩繼此，中性點不直接接地系統(tǒng)廣泛采用兩相兩繼電器不完全星形接線。電器不完全星形接線。繼電保護教學繼

19、電保護教學3.1.4.43.1.4.4兩相三繼電器接線兩相三繼電器接線在兩相兩繼電器的基礎上，第三個繼電器接在在兩相兩繼電器的基礎上，第三個繼電器接在中性線上，流過的是中性線上，流過的是A、C兩相電流互感器二次兩相電流互感器二次電流的和，數(shù)值等于電流的和，數(shù)值等于B相電流的二次值。相電流的二次值。繼電保護教學繼電保護教學三角形接線，線電流等于三角形接線，線電流等于 倍的相電流；倍的相電流；星形接線，線電流等于相電流。星形接線，線電流等于相電流。3電力變壓器廣泛采用電力變壓器廣泛采用Y,d11型接線，兩相短路時，變壓器型接線，兩相短路時，變壓器內(nèi)部三角形接線側(cè)不發(fā)生短路的相也會有短路電流。內(nèi)部三

20、角形接線側(cè)不發(fā)生短路的相也會有短路電流。假設變壓器變比為假設變壓器變比為1（線電壓之比），發(fā)生（線電壓之比），發(fā)生a,b兩相短路，兩相短路，短路電流分布如圖。短路電流分布如圖。當變壓器主保護不動作時，高壓側(cè)過電流保護當變壓器主保護不動作時，高壓側(cè)過電流保護作為后備保護動作，作為后備保護動作，B相靈敏度提高一倍。相靈敏度提高一倍。繼電保護教學繼電保護教學3.1.5 3.1.5 線路相間短路的三段式電流保護線路相間短路的三段式電流保護無時限電流速斷保護、限時電流速斷保護無時限電流速斷保護、限時電流速斷保護采用兩相兩繼電器不完全星形接線，定時采用兩相兩繼電器不完全星形接線，定時限過電流保護采用兩相三

21、繼電器不完全星限過電流保護采用兩相三繼電器不完全星形接線。形接線。跳閘觸點為并聯(lián)關系；跳閘觸點為并聯(lián)關系；定時限過電流保護必須采用三繼電器接線。定時限過電流保護必須采用三繼電器接線。繼電保護教學繼電保護教學定時限過電流保護的動作時限按階梯原則定時限過電流保護的動作時限按階梯原則確定，離電源最遠的保護首先確定，越靠確定，離電源最遠的保護首先確定，越靠近電源，其定時限過電流保護的動作時限近電源，其定時限過電流保護的動作時限就越長。就越長。繼電保護教學繼電保護教學35kV單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡，已知：單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡，已知：1、變電所、變電所B、E中變壓器連接組別為中變壓器連接組別為Y，d11，并且裝設差

22、動，并且裝設差動保護；保護；2、線路、線路AB的最大傳輸功率的最大傳輸功率Pmax=9MW，功率因數(shù)，功率因數(shù)cos=0.9，系統(tǒng)中的發(fā)電機均裝設了自動勵磁調(diào)節(jié)器，自啟動系數(shù)系統(tǒng)中的發(fā)電機均裝設了自動勵磁調(diào)節(jié)器，自啟動系數(shù)1.3；3、圖中電抗為歸算至、圖中電抗為歸算至37kV電壓級的有名值，各線路正序電抗電壓級的有名值，各線路正序電抗為為X1=0.4/km；4、系統(tǒng)等值阻抗、系統(tǒng)等值阻抗Zs.max=9.4， Zs.min=6.3。解：選三段式電流保護作為線路解：選三段式電流保護作為線路AB的保護方案的保護方案（1）無時限電流保護的整定計算）無時限電流保護的整定計算B母線短路時流過線路母線短路

23、時流過線路AB的最大三相短路電流為的最大三相短路電流為線路線路AB的無時限電流速斷保護的動作電流為的無時限電流速斷保護的動作電流為其最大保護范圍其最大保護范圍)A(1310254 . 03 . 63/100037ZZEIABmin. SS)3(max.K)A(1638131025. 1I)3(max.Kre1opKI%50%4 .67%1002585.16%100)km(85.16)3 . 616383/37000(4 . 01)ZE(Z1ABmaxmin. SS1maxllIlop校驗，最小保護范圍校驗，最小保護范圍最小保護范圍滿足要求。最小保護范圍滿足要求。%15%94.18%100257

24、4. 4%100)km(74. 4)4 . 916383/3700023(4 . 01)ZE23(Z1ABminmax. SS1minllIlop（2）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與變壓器與變壓器T1配合，按躲過變壓器的低壓側(cè)母線三相短路時，配合，按躲過變壓器的低壓側(cè)母線三相短路時，流過線路流過線路AB的最大三相短路電流整定，的最大三相短路電流整定，與相鄰線路的電流速斷保護相配合與相鄰線路的電流速斷保護相配合取較大值作為動作電流。取較大值作為動作電流。)A(46130103 . 63/100037ZZZEI1TABmin. SS)3(max.K)A(6004613 .

25、 1I)3(max.Kre1opKI)A(755304 . 0103 . 63/100037ZZZEIBCABmin. SS)3(max.K)A(108575525. 115. 1I)3(max.Kre1opKI靈敏度校驗。靈敏度校驗。B母線短路時，流過線路母線短路時，流過線路AB的最小兩相短路電流的最小兩相短路電流靈敏系數(shù)為靈敏系數(shù)為靈敏系數(shù)不滿足要求，改用與靈敏系數(shù)不滿足要求，改用與T1低壓側(cè)母線配合，低壓側(cè)母線配合，動作時間動作時間靈敏系數(shù)滿足要求靈敏系數(shù)滿足要求)A(954)104 . 9(2100037ZZE23IABmax. SS)2(max.K3 . 188. 01085954I

26、K)2(min.KsenopIs 1t3 . 159. 1600954IK)2(min.KsenopI（3）定時限過電流保護的整定計算）定時限過電流保護的整定計算流過線路流過線路AB的最大負荷電流的最大負荷電流動作電流為動作電流為)A(1749 . 03595. 0310009Imax.L)A(31917485. 03 . 12 . 1IKKmax.LreSSre1opKI靈敏度校驗。靈敏度校驗。過電流保護作為本線路的近后備時過電流保護作為本線路的近后備時過電流保護作為相鄰線路的遠后備時過電流保護作為相鄰線路的遠后備時線路線路BC末端發(fā)生兩相短路時流過線路末端發(fā)生兩相短路時流過線路AB的最小兩

27、相短路電流的最小兩相短路電流5 . 199. 2319954IK)2(min.KsenopI2 . 185. 1319589IK)2(min.KsenopI)A(589)12104 . 9(237000ZZZE23IBCABmax. SS)2(max.K變壓器變壓器T1低壓側(cè)發(fā)生兩相短路時，流過線路低壓側(cè)發(fā)生兩相短路時，流過線路AB的最小兩相短的最小兩相短路電流（采用兩相三繼電器接線時）路電流（采用兩相三繼電器接線時）定時限過電流保護的靈敏系數(shù)均滿足要求。定時限過電流保護的靈敏系數(shù)均滿足要求。2 . 135. 1319432IK)2(min.KsenopI)A(43230104 . 93/37

28、000ZZZE2332I1TABmax. SS)2(max.K繼電保護教學繼電保護教學（1）三段式電流保護計算所需參數(shù)。）三段式電流保護計算所需參數(shù)。段：段：Zmax、Zmin、ES、X1、L段：段：Zmax、Zmin、ES、X1、L、XT、KSS段：段：P（S，Q）、）、cos（、sin）（2）最大短路電流用于整定計算，最小短路電）最大短路電流用于整定計算，最小短路電流用于校驗。流用于校驗。（3）全部參數(shù)均應折算至同一電壓側(cè)，或者使）全部參數(shù)均應折算至同一電壓側(cè)，或者使用標幺值計算（實際工程中首選）。用標幺值計算（實際工程中首選）。（3）三繼電器接線，在發(fā)生兩相短路時，校驗）三繼電器接線，在

29、發(fā)生兩相短路時，校驗用電流應該是低壓側(cè)最小短路電流的用電流應該是低壓側(cè)最小短路電流的 倍。倍。32繼電保護教學繼電保護教學解：解：無時限電流保護的整定計算無時限電流保護的整定計算B母線短路時流過線路母線短路時流過線路AB的最大三相短路電流為的最大三相短路電流為線路線路AB的無時限電流速斷保護的動作電流為的無時限電流速斷保護的動作電流為其最大保護范圍其最大保護范圍)A(1310254 . 03 . 63/100037ZZEIABmin. SS)3(max.K)A(1638131025. 1I)3(max.Kre1opKI%50%4 .67%1002585.16%100)km(85.16)3 .

30、616383/37000(4 . 01)ZE(Z1ABmaxmin. SS1maxllIlop校驗，最小保護范圍校驗，最小保護范圍最小保護范圍滿足要求。最小保護范圍滿足要求。%15%88.22%1002572. 5%100)km(72. 5)916383/3700023(4 . 01)ZE23(Z1ABminmax. SS1minllIlop繼電保護教學繼電保護教學解：保護解：保護1的動作電流：的動作電流：保護保護2的動作電流的動作電流)(7982209 . 072. 22 . 1max.2AIKKKILressrelOP)(17503409 . 086. 32 . 1max.1AIKKKIL

31、ressrelOP繼電保護教學繼電保護教學保護保護2的動作時間的動作時間：)( 5 . 25 . 052stt保護保護1動作時間：動作時間：)( 5 . 45 . 045 . 031stt繼電保護教學繼電保護教學保護保護1為近后備時為近后備時：5.126.21750457023senK保護保護1為遠后備時：為遠后備時：2 .162.11750327023senK繼電保護教學繼電保護教學保護保護2為近后備時為近后備時：5 . 155. 3798327023senK保護保護2為遠后備時：為遠后備時：2.142.1798131023senK繼電保護教學繼電保護教學3.1.6 3.1.6 階段式電流電

32、壓連鎖保護階段式電流電壓連鎖保護當系統(tǒng)運行方式變化比較大時，線路電力保護當系統(tǒng)運行方式變化比較大時，線路電力保護段可能沒有保護區(qū)，段可能沒有保護區(qū)，段的靈敏系數(shù)難以滿足要段的靈敏系數(shù)難以滿足要求。為了在不延長保護動作時限的前提下提高保求。為了在不延長保護動作時限的前提下提高保護的靈敏性，可以采用電流電壓連鎖的保護裝置。護的靈敏性，可以采用電流電壓連鎖的保護裝置。線路上發(fā)生短路故障時，母線電壓的變化一般比線路上發(fā)生短路故障時，母線電壓的變化一般比短路電流的變化大，因此按躲開線路末端短路時，短路電流的變化大，因此按躲開線路末端短路時，保護安裝處母線的殘壓來整定的電壓速斷保護在保護安裝處母線的殘壓來

33、整定的電壓速斷保護在保護范圍和靈敏性方面比電流速斷保護好。保護范圍和靈敏性方面比電流速斷保護好。同一母線上引出的其他線路發(fā)生故障，或電壓互同一母線上引出的其他線路發(fā)生故障，或電壓互感器二次回路斷線，低電壓保護也會動作。因此感器二次回路斷線，低電壓保護也會動作。因此必須與電流保護相配合。必須與電流保護相配合。繼電保護教學繼電保護教學（1）無時限電流電壓連鎖速斷保護；）無時限電流電壓連鎖速斷保護；（2）限時電流電壓速斷保護；）限時電流電壓速斷保護；（3）低電壓（復合電壓）閉鎖的過電流保護，）低電壓（復合電壓）閉鎖的過電流保護，也稱為低電壓（復合電壓）啟動的過電流保護。也稱為低電壓（復合電壓）啟動的

34、過電流保護。電流電壓連鎖速斷保護原理接線圖電流電壓連鎖速斷保護原理接線圖電流元件采用兩相不完全星形接線，電壓元件為三個低電壓電流元件采用兩相不完全星形接線，電壓元件為三個低電壓繼電器且分別接在相間。繼電器且分別接在相間。當電壓互感器回路發(fā)生斷線時，低電壓繼電器將誤動，一般當電壓互感器回路發(fā)生斷線時，低電壓繼電器將誤動，一般應裝設電壓回路斷線的信號裝置。應裝設電壓回路斷線的信號裝置。繼電保護教學繼電保護教學低電壓起動過電流保護的原理接線圖低電壓起動過電流保護的原理接線圖與電流保護相比，電流電壓連鎖保護較為復雜，與電流保護相比，電流電壓連鎖保護較為復雜，所以只有當電流保護靈敏性不能滿足要求時才采所

35、以只有當電流保護靈敏性不能滿足要求時才采用。用。繼電保護教學繼電保護教學3.2 3.2 雙側(cè)電源輸電線路相間短路的方向電流保護雙側(cè)電源輸電線路相間短路的方向電流保護K2點短路時，應該是點短路時，應該是QF3、QF4動作，但是在動作，但是在QF3出口處發(fā)生短路時流過出口處發(fā)生短路時流過QF2和和QF3的短路電流的短路電流一樣大，一樣大，QF2無時限電流速斷保護可能誤動作。無時限電流速斷保護可能誤動作。對于過電流保護，為了滿足選擇性，對于過電流保護，為了滿足選擇性，K1發(fā)生短路發(fā)生短路時，時，t2t3。無法滿足要。無法滿足要求。求。K1短路時，流過保護短路時，流過保護1和保護和保護2的功率方向是從

36、母的功率方向是從母線指向線路，流過保護線指向線路，流過保護3和保護和保護5的方向是從線路的方向是從線路指向母線。此時要求保護指向母線。此時要求保護1和保護和保護2動作斷路器。動作斷路器。K2短路時，流過保護短路時，流過保護3和保護和保護4的功率方向是從母的功率方向是從母線指向線路，流過保護線指向線路，流過保護2和保護和保護5的方向是從線路的方向是從線路指向母線。此時要求保護指向母線。此時要求保護3和保護和保護4動作斷路器。動作斷路器。短路功率從母線流向線路的保護，其動作具有選短路功率從母線流向線路的保護，其動作具有選擇性；短路功率從線路流向母線的保護，其動作擇性；短路功率從線路流向母線的保護，

37、其動作不具備選擇性。不具備選擇性。利用不同的短路功率方向構成具有選擇性動作的利用不同的短路功率方向構成具有選擇性動作的保護方式。在電流保護裝置中加裝一個判別功率保護方式。在電流保護裝置中加裝一個判別功率方向的元件，其觸點與電流繼電器觸電組成方向的元件，其觸點與電流繼電器觸電組成“與與”門。功率方向判別元件稱為功率方向繼電器。這門。功率方向判別元件稱為功率方向繼電器。這種保護裝置稱為方向電流保護。種保護裝置稱為方向電流保護。3.2.1 3.2.1 方向電流保護的工作原理方向電流保護的工作原理繼電保護教學繼電保護教學3.2.2 3.2.2 方向過電流保護的工作原理方向過電流保護的工作原理K1發(fā)生短

38、路時，流過保護發(fā)生短路時，流過保護2的短路功率為正方向，的短路功率為正方向，保護保護2動作，流過保護動作，流過保護3的短路功率為負方向，保的短路功率為負方向，保護護3不動作。電流保護不動作。電流保護段不會誤動作。電流保段不會誤動作。電流保護護段的時限不需要配合。段的時限不需要配合。箭頭方向為各保護動作方向（正方向）。箭頭方向為各保護動作方向（正方向）。K1發(fā)生短路時，流過保護發(fā)生短路時，流過保護2的短路功率為正方向，的短路功率為正方向，流過保護流過保護4的短路功率為正方向，為了使保護的短路功率為正方向，為了使保護4不不動作。電流保護動作。電流保護段時限需要配合。段時限需要配合。不同線路同一側(cè)的

39、保護構成一組。不同線路同一側(cè)的保護構成一組。A側(cè)電源，保護側(cè)電源，保護1、3、5為一組，為一組，t1t3t5；B側(cè)電源，保護側(cè)電源，保護2、4、6為一組，為一組，t6t4t2 。繼電保護教學繼電保護教學方向過電流保護構成：方向過電流保護構成：啟動元件（電流繼電器）；啟動元件（電流繼電器）；方向元件（功率方向繼電器）；方向元件（功率方向繼電器）；時間元件（時間繼電器）；時間元件（時間繼電器）；信號元件（信號繼電器）。信號元件（信號繼電器）。過電流保護動作時限長者可不裝設方向元件過電流保護動作時限長者可不裝設方向元件功率繼電器與電流繼電器觸點必須串聯(lián)。功率繼電器與電流繼電器觸點必須串聯(lián)。繼電保護教

40、學繼電保護教學3.2.3 3.2.3 功率方向繼電器的工作原理功率方向繼電器的工作原理功率方向繼電器的作用：判別短路功率的功率方向繼電器的作用：判別短路功率的方向，正方向故障，短路功率從母線流向方向，正方向故障，短路功率從母線流向線路時動作；反方向故障，短路功率從線線路時動作；反方向故障，短路功率從線路流向母線時不動作。路流向母線時不動作。功率方向繼電器：用以判別功率方向或測功率方向繼電器：用以判別功率方向或測定電流、電壓相位角的繼電器。定電流、電壓相位角的繼電器。繼電保護教學繼電保護教學保護保護3的正方向的正方向K1點短路時，流過保護點短路時，流過保護3的短路電的短路電流方向與規(guī)定正方向一致

41、。由于線路阻抗呈感性，流方向與規(guī)定正方向一致。由于線路阻抗呈感性，這時，接入功率方向繼電器的一次短路電流滯后這時，接入功率方向繼電器的一次短路電流滯后母線殘壓，角度為母線殘壓，角度為090。通過保護通過保護3的短路功率為的短路功率為0cosIUP1KresK保護保護3的反方向的反方向K2點短路時，流過保護點短路時，流過保護3的短路電的短路電流方向與規(guī)定正方向相反。接入功率方向繼電器流方向與規(guī)定正方向相反。接入功率方向繼電器的一次短路電流滯后母線殘壓的角度為的一次短路電流滯后母線殘壓的角度為180270。通過保護通過保護3的短路功率為的短路功率為0cosIUP1KresKPK0時動作，時動作，P

42、K0時不動作，就實現(xiàn)了方向性。時不動作，就實現(xiàn)了方向性。繼電保護教學繼電保護教學記住公式記住公式)cos(UIPU輸入繼電器的電壓；輸入繼電器的電壓；I輸入繼電器的電流；輸入繼電器的電流；電壓與電流的相角差；電壓與電流的相角差； 繼電器內(nèi)角。繼電器內(nèi)角。繼電保護教學繼電保護教學3.2.3.13.2.3.1相位比較式功率方向繼電器相位比較式功率方向繼電器判斷母線電壓和流入線路電流之間的相位角是否判斷母線電壓和流入線路電流之間的相位角是否在在-9090之間。之間。忽略繼電器內(nèi)角忽略繼電器內(nèi)角rrIUIUarg909090IUarg90rr考慮繼電器內(nèi)角考慮繼電器內(nèi)角rrIUIUarg909090I

43、Uarg90rr繼電保護教學繼電保護教學3.2.3.23.2.3.2幅值比較式功率方向繼電器幅值比較式功率方向繼電器比較兩個電氣量的幅值大小。由于電壓與電比較兩個電氣量的幅值大小。由于電壓與電流的單位不同，先轉(zhuǎn)換為輸入繼電器的電壓流的單位不同，先轉(zhuǎn)換為輸入繼電器的電壓rurruvIKDUKCDCBDCA正方向短路正方向短路BA反方向短路反方向短路BA繼電器動作繼電器動作繼電器不動作繼電器不動作繼電保護教學繼電保護教學3.2.4 3.2.4 功率方向繼電器接線功率方向繼電器接線功率方向繼電器的作用：判別短路功率的方功率方向繼電器的作用：判別短路功率的方向，正方向故障，短路功率從母線流向線路向，正

44、方向故障，短路功率從母線流向線路時動作；反方向故障，短路功率從線路流向時動作；反方向故障，短路功率從線路流向母線時不動作。母線時不動作。功率方向繼電器：用以判別功率方向或測功率方向繼電器：用以判別功率方向或測定電流、電壓相位角的繼電器。定電流、電壓相位角的繼電器。繼電保護教學繼電保護教學功率方向繼電器的接線方式：在三相系統(tǒng)功率方向繼電器的接線方式：在三相系統(tǒng)中繼電器電壓與電流的接入方式。中繼電器電壓與電流的接入方式。能正確反映故障的方向；能正確反映故障的方向；正方向故障時，加入繼電器的電壓與電流正方向故障時，加入繼電器的電壓與電流盡量大，并且相角差盡量接近最大靈敏角。盡量大，并且相角差盡量接近

45、最大靈敏角。繼電保護教學繼電保護教學)cos(UIP最大時P0最大靈敏角：當功率方向繼電器的輸入電壓和電最大靈敏角：當功率方向繼電器的輸入電壓和電流的幅值不變時，使輸出為最大時的流的幅值不變時，使輸出為最大時的 和和 的的相位差。用相位差。用 表示，等于繼電器的內(nèi)角。表示，等于繼電器的內(nèi)角。rUrIsen繼電保護教學繼電保護教學)cos(UIP死區(qū)：保護范圍內(nèi)繼電器不能動作的區(qū)域。死區(qū)：保護范圍內(nèi)繼電器不能動作的區(qū)域。時繼電器檢測不到故障0P電壓死區(qū)：電壓死區(qū)：U=0，斷路，斷路器出口處發(fā)生接地短路。器出口處發(fā)生接地短路。電流死區(qū)：電流死區(qū)：I=0，接地電，接地電阻極大時。阻極大時。相角死區(qū)：

46、相角死區(qū)： 90繼電保護教學繼電保護教學為了避免斷路器出口處發(fā)生單相接地短路時為了避免斷路器出口處發(fā)生單相接地短路時U=0而產(chǎn)生死區(qū)，功率方向繼電器不輸入相電壓，使而產(chǎn)生死區(qū)，功率方向繼電器不輸入相電壓，使用線電壓。用線電壓。90接線方式：系統(tǒng)三相對稱，接線方式：系統(tǒng)三相對稱，且功率因數(shù)且功率因數(shù) 的情況下，的情況下，加入繼電器的電流加入繼電器的電流 超前電壓超前電壓 為為90的接線方式的接線方式1cosrUrI繼電保護教學繼電保護教學)90cos(UIP采用采用90接線，有功功率的公式變?yōu)榻泳€，有功功率的公式變?yōu)闉榱吮ＷC在任何故障時繼電器都能動作為了保證在任何故障時繼電器都能動作6030通常

47、功率方向繼電器的內(nèi)角為通常功率方向繼電器的內(nèi)角為45和和30，稱為，稱為45 繼電器和繼電器和30 繼電器。繼電器。繼電保護教學繼電保護教學3.2.5 3.2.5 非故障相電流的影響與按相啟動非故障相電流的影響與按相啟動功率方向繼電器采用功率方向繼電器采用90接線，在線路上接線，在線路上發(fā)生任何正方向短路故障時，均能正確動發(fā)生任何正方向短路故障時，均能正確動作。但是當保護背后（反向）發(fā)生兩相短作。但是當保護背后（反向）發(fā)生兩相短路時，非故障相功率方向繼電器不能完全路時，非故障相功率方向繼電器不能完全保證動作的選擇性。保證動作的選擇性。繼電保護教學繼電保護教學故障相短路電流與負荷電流方向相反，而

48、非故障故障相短路電流與負荷電流方向相反，而非故障相電流從母線流向線路，會使保護誤動作。相電流從母線流向線路，會使保護誤動作?！鞍聪鄦影聪鄦印苯泳€：接入同接線：接入同名相電流的電流測量元件和名相電流的電流測量元件和方向元件的觸點直接串聯(lián)，方向元件的觸點直接串聯(lián)，然后再接入時間繼電器的線然后再接入時間繼電器的線圈。圈。繼電保護教學繼電保護教學3.2.6 3.2.6 方向電流保護的整定計算方向電流保護的整定計算由于方向電流保護加裝了方向元件，因此不必考由于方向電流保護加裝了方向元件，因此不必考慮反方向的故障，只需考慮同方向的保護（線路慮反方向的故障，只需考慮同方向的保護（線路同側(cè)的保護）相配合。

49、整定計算與單側(cè)電源輸電同側(cè)的保護）相配合。整定計算與單側(cè)電源輸電線路相間短路電流保護中的計算相同。線路相間短路電流保護中的計算相同。繼電保護教學繼電保護教學3.2.6.13.2.6.1方向過電流保護動作電流的整定方向過電流保護動作電流的整定方向過電流保護的動作電流整定：方向過電流保護的動作電流整定：（1）躲過被保護線路的最大負荷電流，要考慮）躲過被保護線路的最大負荷電流，要考慮開環(huán)時負荷電流的突然增加。開環(huán)時負荷電流的突然增加。正常運行時正常運行時QF6上流上流過閉環(huán)時的負荷電流，過閉環(huán)時的負荷電流，L1上發(fā)生短路，上發(fā)生短路，QF1和和QF2跳閘，跳閘，QF6上流上流過全部負荷電流。電過全部

50、負荷電流。電流整定應該按照開環(huán)流整定應該按照開環(huán)電流計算。電流計算。（2）同方向的保護，靈敏度應該相互配）同方向的保護，靈敏度應該相互配合。合。K2發(fā)生短路，短路電發(fā)生短路，短路電流有可能介于保護流有可能介于保護1和和保護保護3的整定值之間。的整定值之間。保護保護1會誤動作。為了會誤動作。為了避免誤動作，同方向避免誤動作，同方向的過電流應當逐級配的過電流應當逐級配合合op5op3op1IIIop2op4op6IIIop2Cop4IKI繼電保護教學繼電保護教學3.2.6.2 3.2.6.2 保護的相繼動作保護的相繼動作線路線路L1上靠近上靠近QF1處短路，此時短路電流幾乎全處短路，此時短路電流幾

51、乎全部通過部通過QF1，QF2上流過的短路電流很小，此時上流過的短路電流很小，此時保護保護2不動作，只有在不動作，只有在QF1跳閘后，保護跳閘后，保護2才動作才動作跳開跳開QF2。保護裝置的這種情況稱為保護裝置的這種情況稱為“相繼動作相繼動作”。相繼動作的線路長度稱為相繼動作的線路長度稱為“相繼動作區(qū)相繼動作區(qū)”。只要電流元件只要電流元件裝設了記憶回裝設了記憶回路，相繼動作路，相繼動作不會影響到保不會影響到保護的靈敏性，護的靈敏性，但是一定延長但是一定延長故障線路的切故障線路的切除時間。除時間。繼電保護教學繼電保護教學3.2.6.3 3.2.6.3 方向過電流保護靈敏系數(shù)的校驗方向過電流保護靈

52、敏系數(shù)的校驗方向過電流保護的靈敏系數(shù)注意取決于電流元件。方向過電流保護的靈敏系數(shù)注意取決于電流元件。其校驗方法與不帶方向元件的過電流保護相同，其校驗方法與不帶方向元件的過電流保護相同，但在環(huán)網(wǎng)中允許用相繼動作的短路電流在校驗靈但在環(huán)網(wǎng)中允許用相繼動作的短路電流在校驗靈敏度。敏度。繼電保護教學繼電保護教學3.2.6.4 3.2.6.4 助增電流的影響助增電流的影響涉及到與下一級線路保護相配合的情況，涉及到與下一級線路保護相配合的情況，均需考慮保護安裝地點與短路點之間有電均需考慮保護安裝地點與短路點之間有電源或線路（通稱分支電路）的影響。源或線路（通稱分支電路）的影響。分支電流分為：分支電流分為：

53、（1）助增電流；）助增電流；（2）外汲電流。）外汲電流。繼電保護教學繼電保護教學K點發(fā)生短路時，流過線路點發(fā)生短路時，流過線路NP的電流大于的電流大于流過線路流過線路MN的電流，這種使故障線路電的電流，這種使故障線路電流增大的現(xiàn)象，稱為助增。流增大的現(xiàn)象，稱為助增。1KKbIIK分支系數(shù)Krelop2IKI2的電流段保護op2bre1Kre2bre1Krelre1op1IKKIKKKIKKI1的電流段保護繼電保護教學繼電保護教學助增分支系數(shù)不必計算短路電流。助增分支系數(shù)不必計算短路電流。最小值用于整定計算，最大值用于校驗。最小值用于整定計算，最大值用于校驗。NNMNMKKbZZZZIIK分支系

54、數(shù)其他線路并聯(lián)阻抗所求線路阻抗推導到一般情況1Kb繼電保護教學繼電保護教學K1點發(fā)生短路時，流過線路點發(fā)生短路時，流過線路BC的電流小于流過的電流小于流過線路線路AB的電流，這種使故障線路電流減小的現(xiàn)的電流，這種使故障線路電流減小的現(xiàn)象，稱為外汲。象，稱為外汲。1KKbIIK分支系數(shù)Krelop2IKI2的電流段保護op2bre1Krelbre1Krelre1op1IKKIKKKIKKI1的電流段保護繼電保護教學繼電保護教學外汲分支系數(shù)不必計算短路電流。外汲分支系數(shù)不必計算短路電流。最小值用于整定計算，最大值用于校驗。最小值用于整定計算，最大值用于校驗。212BCBCBCKKbZZZIIK分支

55、系數(shù)所有并聯(lián)線路阻抗和所求線路阻抗推導到一般情況bK繼電保護教學繼電保護教學（1）線路）線路MN和和NP均裝設有三段式電流保護，其最大負荷電均裝設有三段式電流保護，其最大負荷電流分別為流分別為120A和和100A，負荷電動機自啟動系數(shù)為，負荷電動機自啟動系數(shù)為1.8；（2）可靠系數(shù)）可靠系數(shù)（3）電源）電源EM的阻抗的阻抗 ；電源；電源EN的阻抗為的阻抗為 ；線路阻抗為；線路阻抗為計算線路計算線路MN（M側(cè)）各段保護的動作電流及靈敏系數(shù)。側(cè)）各段保護的動作電流及靈敏系數(shù)。20Z,15Zmax.Mmin.M85. 02 . 115. 125. 1rere1re1re1KKKK返回系數(shù)，25Z,2

56、0Zmax.Nmin.Nkm/4 . 0Z1解：參數(shù)計算解：參數(shù)計算線路線路MN阻抗：阻抗：線路線路NP阻抗：阻抗：（1）無時限電流速斷保護）無時限電流速斷保護N母線短路時流過線路母線短路時流過線路MN的最大短路電流（此時電源的最大短路電流（此時電源EM阻抗阻抗最?。鹤钚。篗母線短路時流過線路母線短路時流過線路MN的最大短路電流（此時電源的最大短路電流（此時電源EN阻抗阻抗最?。鹤钚。壕€路線路MN（M側(cè)）無時限電流速斷保護的動作電流為：側(cè)）無時限電流速斷保護的動作電流為：)(401004 . 0ZMN)A(120740153/115000I)3(max.K)(24604 . 0ZNP)

57、A(110740203/115000I)3(max.K)A(8 .1508120725. 1op.MI最大保護范圍最大保護范圍滿足要求滿足要求最小保護范圍最小保護范圍滿足要求滿足要求)km(5 .72)158 .15083/115000(4 . 01maxl%50%5 .72%100MNmaxll)km(27.45)208 .15083/11500023(4 . 01minl%20%27.45%100MNminll（2）限時電流速斷保護）限時電流速斷保護P母線短路的最大三相短路電流母線短路的最大三相短路電流線路線路NP的無時限速斷電流的無時限速斷電流最小分支系數(shù)最小分支系數(shù)線路線路MN（M側(cè)）

58、限時電流保護動作電流側(cè)）限時電流保護動作電流)A(3 .7712 . 33 .214615. 1op.MI)A(2146171725. 1op.NPI2 . 325251540ZZZZKmax.Nmax.Nmin.MMNmin. b)A(17172420)4015(20)4015(3/115000I)3(max.KN母線短路的最小兩相短路電流母線短路的最小兩相短路電流線路線路MN（M側(cè)）限時電流速斷的靈敏系數(shù)側(cè)）限時電流速斷的靈敏系數(shù)（3）定時限過電流保護）定時限過電流保護近后備的靈敏系數(shù)近后備的靈敏系數(shù)遠后備的最大分支系數(shù)遠后備的最大分支系數(shù)24. 13 .77133.985Ksen)A(3

59、3.98540203/11500023(2)K.minI420202040ZZZZKmin.Nmin.Nmax.MMNmax. b23. 330533.985Ksen)A(30512085. 08 . 12 . 1op.MIP母線短路，考慮分支系數(shù)流過線路母線短路，考慮分支系數(shù)流過線路MN的最小兩相短路電流的最小兩相短路電流遠后備保護的靈敏系數(shù)遠后備保護的靈敏系數(shù)均滿足要求均滿足要求21. 130559.368Ksen)A(59.368412420)4020(20)4020(3/11500023(2)K.minI繼電保護教學繼電保護教學單電源環(huán)形網(wǎng)絡，在個斷路器上裝有過電流保護，已知時限級單電

60、源環(huán)形網(wǎng)絡，在個斷路器上裝有過電流保護，已知時限級差為差為0.5s。為保證動作的選擇性，確定各過電流保護的動作時。為保證動作的選擇性，確定各過電流保護的動作時間及哪些保護需要裝設方向元件。間及哪些保護需要裝設方向元件。繼電保護教學繼電保護教學解：首先開環(huán)，解：首先開環(huán)，1處開環(huán)，如圖處開環(huán)，如圖246810110s1s1.5s2s2.5s35s1s1.5s1s2s170.5s97531110s1.5s2s2.5s3s3.5s16151413121s0.5s1s0.5s2s170.5s10處開環(huán)，如圖處開環(huán)，如圖繼電保護教學繼電保護教學246810110s1s1.5s2