電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第2版教學(xué)教案

課程教案

（2022—2023學(xué)年第2學(xué)期）

課程名稱：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

授課學(xué)時(shí)：48

授課班級(jí)：

任課教師：

課程編號(hào)1901091-40-0電與工程及

授課學(xué)生

其自動(dòng)化90

課程名稱電力系統(tǒng)繼電保護(hù)班級(jí)人數(shù)

20-K2

課程類型學(xué)科基礎(chǔ)課（）；專業(yè)方向課程（J）：公選課程（）；

考試（J）

授課方式理論（J）實(shí)驗(yàn)（J）實(shí)習(xí)（）考核方式

考查（）

課程總學(xué)時(shí)48學(xué)分3

學(xué)時(shí)分配課堂講授40學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)課程8學(xué)時(shí)

教材名稱電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第二版）

1.劉學(xué)軍主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù).機(jī)械工業(yè)出版社，2012

2.劉學(xué)軍主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)學(xué)習(xí)指導(dǎo).中國(guó)電力出版社，2016

教3.賀家李等編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理（第五版）.中國(guó)電力出版社，

2018

學(xué)4.張保會(huì)，尹項(xiàng)根主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理.中國(guó)電力出版社，2023

5.劉學(xué)軍主編.繼電保護(hù)原理（第三版）.中國(guó)電力出版社，2023

參6.江蘇省電力公司編電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及實(shí)用技術(shù)，中國(guó)電力H

版社,2006

考

書

授課教師劉學(xué)軍職稱教授電氣部電氣工程

授課時(shí)間2023年3月3日

第1周第1次課2021年3月3日教學(xué)時(shí)數(shù)2

章節(jié)：第一章緒論

教學(xué)目的及要求：1.了解電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)、作用

2.理解繼電保護(hù)的基本要求

3.了解繼電保護(hù)裝置工作原理、構(gòu)成及分類。

教學(xué)重點(diǎn)：維電保護(hù)的基本要求

教學(xué)難點(diǎn)：理解繼電保護(hù)四性即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性之間的辯證關(guān)系。建

立主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)的基本概念。

教學(xué)手段：多媒體課件

教學(xué)方法：教師啟發(fā)式講述，關(guān)鍵問題和學(xué)生共同討論解決，對(duì)于較好理解的部分，如

教學(xué)目的3可以學(xué)生自學(xué)為主，教師輔導(dǎo)。

作業(yè)（習(xí)題）：1-3；1-4；1-5

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時(shí)間分配（min）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和作用1.由電力系統(tǒng)故障引出

（1）電力系統(tǒng)的故障及不正常工作狀態(tài)10繼電保護(hù)裝置，引出繼電

（2）繼電保護(hù)裝置5保護(hù)裝置的基本任務(wù)。

（3）繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)52.對(duì)繼電保護(hù)基本要求

2.第二節(jié)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求主要講述清楚選擇性，其

（1）選擇性；（2）速動(dòng)性；15它三性好理解。3.繼電保

（3）靈敏性（4）可靠性10護(hù)工作原理用過流保護(hù)

3.第三節(jié)繼電保護(hù)的工作原理、構(gòu)成及分類的模型說明，繼電保護(hù)裝

（1）繼電保護(hù)工作原理20置以機(jī)電型為基礎(chǔ)，以整

（2）繼電保護(hù)裝置的分類即構(gòu)成10流型為主，以微機(jī)型為發(fā)

1）機(jī)電型；2）靜態(tài)型；3）繼電保護(hù)裝置構(gòu)成10展研窕方向4.課程特點(diǎn)

4.繼電保護(hù)課程的特點(diǎn)5講清首先要有預(yù)備知識(shí)，

同時(shí)注意理論和實(shí)踐并

重。

第1章緒論

第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)及作用

一、電力系統(tǒng)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)

電力系統(tǒng)短路故障引起嚴(yán)重后果，發(fā)生短路后iQ,ui

1.損壞電器設(shè)備，縮短使用年限0

2.部分地區(qū)電壓下降，影響供電電能質(zhì)量。

3.影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，擴(kuò)大事故，瓦解系統(tǒng)。

二、繼電保護(hù)裝置

由繼電器構(gòu)成的一種自動(dòng)裝置，“繼電保護(hù)”一詞即可指繼電保護(hù)技術(shù)或由繼電保護(hù)裝置組成的

繼電保護(hù)系統(tǒng)。

三、保護(hù)裝置任務(wù)

1.切除故障元件，保證其它非故障元件迅速恢復(fù):正常運(yùn)行。

2.反映電氣元件不正常工作狀態(tài)。

3.與其它自動(dòng)裝置配合，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

第二節(jié)對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求

四條：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。

1.選擇性

圖1-1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中有選擇性動(dòng)作的說明

1）實(shí)現(xiàn)選擇性：6點(diǎn)短路4動(dòng)作，1。/跳閘。/點(diǎn)短路鳥和心動(dòng)作，7。尸和5。戶跳閘。

2）后備保護(hù)：如WL5故障即《短路，［拒動(dòng)，則由6動(dòng)作，3Q“跳閘切除故障線路WL5,

故鳥稱為后備保護(hù)，因在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)又稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)。

3）主保護(hù)：一般把反映被保護(hù)元件嚴(yán)重故障，快速動(dòng)作于跳閘的保護(hù)裝置稱為主保護(hù)，而把在

主保護(hù)系統(tǒng)失敗時(shí)備用的保護(hù)裝置稱為后備保護(hù)。

2.速動(dòng)性

快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，故障切除時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器。尸動(dòng)作時(shí)間之

和。

快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.06?0.12s,最快有0.02?0.045

一般斷路器動(dòng)作時(shí)間（）.（）6?（）.15.V,最快有0.02~0.06s

3.靈敏性K.（K,皿0最小靈敏性）

根據(jù)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或非正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障，不論

各種情況下都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。通常用靈敏系數(shù)Kp,反應(yīng)。

4.可靠性

在規(guī)定保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生它應(yīng)動(dòng)作的故障時(shí)不拒動(dòng)，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)不錯(cuò)誤動(dòng)

作。

以上四條基本要求，選擇性是關(guān)鍵，靈敏性必須足夠高，速動(dòng)性達(dá)到必要即可，最重要的是保

證可靠性。

第三節(jié)繼電保護(hù)的工作原理，構(gòu)成分類

一、繼電保護(hù)的原理

根據(jù)電力系統(tǒng)故障后電氣量變化特征構(gòu)成各種繼電保護(hù)。

（1）構(gòu)成電流保護(hù)，構(gòu)成電流速斷保護(hù)。

（2）J構(gòu)成低電壓俁護(hù)，電壓速斷保護(hù)。

（3）與〃之間相角變化構(gòu)成功率方向保護(hù)。

（4）Z,二與測(cè)量阻抗變化構(gòu)成距離保護(hù)

（5）被保護(hù)元件兩端電流相位、大小變化構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。

根據(jù)反應(yīng)非電氣量的保護(hù)如氣體（瓦斯）保護(hù)、過熱保護(hù)等。

二、繼電保護(hù)裝置的分類及構(gòu)成

（1）分類

機(jī)電型

模擬型

靜態(tài)型（晶體管及集成電路）

數(shù)字型（微機(jī)保護(hù)）

圖1-2模擬型繼電保護(hù)裝置原理框圖

如線路過電流保護(hù)裝置單相原理框圖如圖1-3

圖1-4微機(jī)繼電保護(hù)硬件部分原理框圖

主要由五部分組成：

1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持（S/"）、多路轉(zhuǎn)換

（MPX）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（4力）等功能。完成將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

2.微機(jī)主系統(tǒng)包括微處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、定時(shí)器及并行口等。

3.開關(guān)量輸入輸出通道。由若干并行口、光電耦合器件及中間繼電器組成。

4.通訊接LL包括通訊接口電路及接口。

5.電源。供給微處理器、數(shù)字電路、模擬轉(zhuǎn)換芯片及維電器所需弱電電壓。

第1周第2次課2009年3月4日教學(xué)時(shí)數(shù)1

章節(jié)：第2章2.1.1互感器

教學(xué)目的及要求：理解互感器工作原理、誤差、準(zhǔn)確度級(jí)和額定容量，掌握互感器極性和接

線方式及使用注意事項(xiàng)。了解電磁型繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理

教學(xué)重點(diǎn)：1.用向量圖、等值電路分析乜感器的極性、誤差、準(zhǔn)確度級(jí)、額定容

量

2.保護(hù)用電流互感器的四種接線。引入保護(hù)裝置接線系數(shù)。

教學(xué)難點(diǎn)：1.力4的10%誤差即允許二次負(fù)荷阻抗；

2.m的接線及接線系數(shù)3.7V的%/%/A接線，電壓變比與：學(xué)：學(xué)。

\/33

教學(xué)手段：板書，手工繪圖

教學(xué)方法：教師啟發(fā)性講述，重點(diǎn)內(nèi)容和學(xué)生一起討論，提問，等互動(dòng)和學(xué)生交流學(xué)習(xí)。

作業(yè)（習(xí)題）：2-1,2-6,2-8,2-12

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時(shí)間分配備注

1.電流互感器7X20

（1）工作原理5

（2）誤差5

1、互感器主要講TA的工作原理及接線。講

（3）準(zhǔn)確度級(jí)和額定容量5

清楚TA的接線系數(shù)。

（4）刀4極性及接線5

2、繼電器主要分析電磁型電流繼電器，理

（5）使用注意事項(xiàng)0

解繼電器的動(dòng)作電流，返回電流的物理意

20

義。其他純電器自學(xué)。

2.電壓互感器?5

3、講清楚繼電器的文字符號(hào)和圖形符號(hào)，

（1）工作原理5

繼電器常開、常閉接點(diǎn)，延時(shí)接點(diǎn)。

（2）誤差（3）接線5

3.TV,力4使用注意事項(xiàng)5

4.繼電器介紹

教后記：

2.1.1互感器及變換器

一、電流互感器（力4）

1.工作原理

同變壓器，相當(dāng)于工作在短路情況下的小容量升壓變E器。

電流變比：K7A=2二%

/叱

圖2-1原理圖

圖2-2等值電路圖2-3相量圖

2.誤差①電流誤差A(yù)/二，—xlOO%

/1

②相位誤差5=arg）=sin5=上半二1弧度

3.74準(zhǔn)確度級(jí)和二次額定容量

7X準(zhǔn)確度級(jí)有0.2、0.5、1、3、1（）、B.

其對(duì)保護(hù)級(jí)（8過流保護(hù)用，。差動(dòng)保護(hù)用，5P、10P）74與測(cè)量級(jí)不同。

由7X10%誤差曲線查的最大允許負(fù)荷Z口，ZL?Z》則刈％，］。，7X準(zhǔn)確度級(jí)和誤差限值如

表2-1（片4頁）圖2-4為10%誤差曲線,為電流互感器的一次電流倍數(shù)。由〃？龍圖2-5,

用10%誤差曲線確定互感器二次負(fù)荷。

圖2-410%誤差曲線圖2-5用10%誤差曲線確定互感器二次負(fù)荷

圖2-7電流互感器極性表示及向量圖

圖2-6電流互感器二次回路

接線系數(shù)

,2

4.7X極性及接線方式

（1）極性（減極性標(biāo)示）

iNTyo

Sj，（K一的

LN2"KTJ'[G-NJ

（2）力4接線保護(hù)擁有四種接線

1）單相式接線

2）兩相甩流差接線

3）二相星形接線

4）三相星形接線圖2T0完全星形接線

兩相星形接線

2-9兩相電流差接線

2）AC兩相短路K.二2

（1）當(dāng)采用兩相電流差接線時(shí)：

3）43、3。兩相短路（?！岸?

1）正?；蛉喽搪?/p>

KlrGiaa

圖271不完全星彩接線

（2）三相完全星形接線，各種短路情況下K,,“=l

（3）二相不完全星形接線，各種短路情況下（加=1

lN=ia+ic=-ih

保護(hù)裝置二次動(dòng)作電流為：

5.電流互感器接線及應(yīng)用

（1）在小接地電流系統(tǒng)6~10kV采用兩相不完全星形接線。

（2）在110攵V及以上或變壓器保護(hù)中采用三相星形接線。

（3）在6~10AV線路及高壓電動(dòng)機(jī)采用兩相電流差接線。

6.（1）N4二次側(cè)不允許開路；I、=O/N=I°Ni,半TT在二次繞組產(chǎn)生過電壓。

dt

（2）力4二次側(cè)一端必須接地，防止高壓竄入二次側(cè)。

（3）Z4連線注意端子的極性。

二、電壓互感器（7V）

1、電磁式電壓互感器

1工作原理

同變壓器，相當(dāng)于工作在空載狀態(tài)下的小容量升壓變壓器。

圖2-14N相量圖

2(7|

2)電壓誤差:A(/=---X100%

5

3）角度誤差：S=arg2

U；

4）電壓互感器接線方式

（!）單相式?兩個(gè)單相V/V③三個(gè)單相接成星形％/X）@三個(gè)單相三繞組八/接成%/%/A

其變比為警詈與

（開口三角形）。

2.7V使用注意事項(xiàng)

（1）7V二次側(cè)不允許短路；

（2）7V一次和二次側(cè)必須裝置熔斷器保護(hù);

（3）7V二次側(cè)必須接地；

（4）連接時(shí)注意極性。

圖2-15三個(gè)單相三繞組”接成%/%/A（開口三角形）接線

第1周第2次課2009年3月10H教學(xué)時(shí)數(shù)1

章節(jié)：第2章

一、復(fù)習(xí)前課主要內(nèi)容

二、變換器

教學(xué)目的及要求：理解變換器的工作原理，了解其結(jié)構(gòu)。

教學(xué)重點(diǎn)：電抗變換器；

教學(xué)難點(diǎn)：電抗變換器的工作原理、特性、參數(shù)轉(zhuǎn)移電抗的物理意義。

教學(xué)手段：板書，手工繪圖

教學(xué)方法：重點(diǎn)內(nèi)容啟發(fā)式講授為主，對(duì)于部分內(nèi)容如其他分最濾過器學(xué)習(xí)采用以教師

輔導(dǎo)學(xué)生討論自學(xué)形式。

作業(yè)（習(xí)題）：2-6；2-8；2-12

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時(shí)間分配（分鐘）備注

1.前課回顧10靜態(tài)繼電器、微機(jī)繼電器需要弱電

2.電壓變換器10信號(hào)輸入，并與強(qiáng)電隔離，因此需要電

1.電流變換器10量變送器杷電流互感器、電壓互感器輸

2.電抗變換器10出的強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為弱電型號(hào)。

本次課小結(jié)5電流變換器、電壓變換器的工作原

理可用變壓器原理分析，。重點(diǎn)講解電

抗變換器。

教后記;

第三節(jié)變換器

一、電壓變換器（UV）

1.工作原理同變壓器U『KUU\,KL\

2.電壓變換器一次繞組串接電阻Ro改變R的大小，可以改變。角的大小。6=0~90

圖2-9電壓變換器一次繞組串接電阻

（a）原理接線圖（b）相量圖

二、電流變換器（U4）

將輸入電流變成與其成正比的電壓U

U2=I2R=-^R=I；R=Kii}

圖2-10電流變換器原理接線及相量圖

三、電抗變換器

作用是將輸入電流（轉(zhuǎn)換為與其成正比的輸出電壓〃2,其物理意義是其相當(dāng)于一個(gè)電抗器

圖2-10電抗變換器的原理圖、等值電路和相量圖

LK-必

KJ，M

z,“

02='Zn=r\

勺一3-一一電抗變換器的轉(zhuǎn)移阻抗，是一個(gè)復(fù)數(shù)，當(dāng)鐵心未飽和時(shí)，是一個(gè)常數(shù)。電抗變

Kux

換器物理意義分析如下:

當(dāng)“、區(qū)開路，UX空氣隙較大，磁阻大此個(gè)磁導(dǎo)小G,”J即電感?。?

z,”J=〃+/x“tJ，勵(lì)磁電流則大大增加。T，由于ux二次阻抗很大，負(fù)荷電流可以忽略不計(jì),

因此，可以認(rèn)為一次電流全部流入勵(lì)磁1可路。即。故把UX看成一個(gè)電抗器。

第2周第3次課2009年3月11日教學(xué)時(shí)數(shù)2

章節(jié)：第2章電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護(hù)

2.1.2電流保護(hù)常用的繼電器；

2.1.3無時(shí)限電流速斷保護(hù)；

教學(xué)目的及要求：1、理解繼電器的分類。掌握電磁型、靜態(tài)型、感應(yīng)性、整流型和微

機(jī)型繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理。

教學(xué)重點(diǎn)：1電磁型繼電器的工作原理及結(jié)構(gòu)。電流繼電器的動(dòng)作電流、返回電流。返

回系數(shù)，繼電特性。

教學(xué)難點(diǎn)：無時(shí)限電流瞬斷保護(hù)的工作原理、結(jié)構(gòu)。

教學(xué)手段：利用繼電器實(shí)物講授其結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理。

教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)性講授，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)繼電器實(shí)物動(dòng)作演示。教具。乙D/,OS,OZ,QX

型繼電器。

作業(yè)（習(xí)題）：

時(shí)間

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）分配備注

（分）

2.1.2電流保護(hù)常用的繼電器

一、電磁型繼電器30

1.結(jié)構(gòu)及工作原理10

1、重點(diǎn)講述電磁型繼電器，主要講

2.電流繼電器10

述，電流繼電器，其他繼電器簡(jiǎn)

3.其他繼電器10

要介紹

二、靜態(tài)型繼電器30

2、介紹電流保護(hù)第一段，無時(shí)限電

微機(jī)型繼電器

流速斷保護(hù)。

三、到試驗(yàn)室觀看各種類型及電器，了解其30

結(jié)構(gòu)，動(dòng)作特性，圖形符號(hào)，工作原理

四、無時(shí)限電流速斷保護(hù)

教后記：

第2章2.1.2電流保護(hù)常用的繼電器

電流保護(hù)常用的繼電器有電磁型、靜態(tài)型、和感應(yīng)型三種。

一、電磁性繼電器

1.電磁型繼電器磁路結(jié)構(gòu)如圖3-1三種。

圖12T電磁型繼電器原理結(jié)構(gòu)圖

（a）螺管繞組式：（b）吸引銜鐵式；（c）轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式

I2

電磁轉(zhuǎn)矩為：M=KQ2=

e1-8

2.繼電器的文字符號(hào)及圖形符號(hào)

電流繼電器KADL-10

電壓繼電器KVDJ-131

時(shí)間繼電器KTDS-100

中間繼電器KMDZ-10

信號(hào)繼電器KSDX-11

4

2

1213

圖2-2DL-10型電流繼電器

圖2-3GLT0型電流繼電器

二、感應(yīng)型電流繼電器

結(jié)構(gòu)：由電磁元件和感應(yīng)元件構(gòu)成。如圖3-3GLT0型電流繼電器，具有反時(shí)限動(dòng)作特性，見圖3-4。

輸入電流。產(chǎn)生磁通直，在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)

電勢(shì)后丁產(chǎn)生感應(yīng)電流〃，產(chǎn)生短路磁通四

4TR1后長(zhǎng)f鼠T想

血二猴+〃

%=弧+耙

從圖3T向量圖中可以看出，族和。2

在空間相差一個(gè)電角度，而在時(shí)間上又相差一個(gè)

電角度。根據(jù)電機(jī)學(xué)理論可知，兩個(gè)在空間、時(shí)

間上有目角差的磁勢(shì)必然合成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即

鋁盤被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割，相似于異步電動(dòng)機(jī)的籠型

Moc/；,/,反時(shí)限。

轉(zhuǎn)子的作用。故產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。

2.電磁元件

電磁元件由裝在電磁鐵上側(cè)銜鐵10和電磁鐵

芯、繞組構(gòu)成，銜鐵左端有搖把。由它瞬時(shí)閉合

觸點(diǎn)12。調(diào)整瞬動(dòng)電流倍數(shù)的螺絲（即調(diào)整磁

路空氣隙長(zhǎng)度）可改變瞬動(dòng)電流的大小。

瞬動(dòng)電流倍數(shù)為：

二2?8

opr

來自起

動(dòng)元件

圖2-5時(shí)間繼電器

圖3-4GL-10型電流繼電器時(shí)限特性

三、整流型電流繼電器

結(jié)構(gòu)：由電流變換器和晶體管整流濾波構(gòu)成。如

LLT0型反時(shí)限電流繼電器。

/,“一維電器的返回電流，使繼電器返【回的最最

大電流稱為繼電器的返回電流。

圖2-6信號(hào)繼電器

四、繼電器動(dòng)作特性由于繼電器在動(dòng)作過程中存在很大的剩余轉(zhuǎn)矩，

所以繼電器從起始位置至最終位置動(dòng)作是突發(fā)

/華,一繼電器的動(dòng)作電流，使繼電器動(dòng)作的最小

性的，不可能停留在中間某一個(gè)中間位置上，這

電流稱為繼電器的動(dòng)作電流。種動(dòng)作特性稱為繼電器的繼電特性。

/返回系數(shù)。DL型取0.85?0.9：GL型

^opr

取0.8~0.85。

五、改變電流繼電器動(dòng)作電流的方法。

(1)調(diào)整電流繼電器的把手，改變彈簧的反作用力。

(2)粗調(diào)改變繼電器線圈串、并聯(lián)。

如圖3-8所示，繞組串聯(lián)，4-6,兩繞組并聯(lián)2-4,6-8

圖2-8繼電器繞組線圈接法

第2周4次課2009年3月17日教學(xué)時(shí)數(shù)2

章節(jié)：2.1.3無時(shí)限電流速斷保護(hù)；

2.1.4帶時(shí)限的流速斷保護(hù)

教學(xué)目的及要求：掌握保護(hù)工作原理、接線及整定計(jì)算

教學(xué)重點(diǎn)：無時(shí)限速斷保護(hù)、帶時(shí)限速斷丟保護(hù)的工作原理、整定計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：保護(hù)范圍的確定、整定計(jì)算

教學(xué)手段：多媒體課件

教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)性講授法

作業(yè)（習(xí)題）；2-12,2-15

時(shí)間

教學(xué)內(nèi)容提

分配備注

要（教學(xué)過程）

分

復(fù)習(xí)回顧及提問10

1、計(jì)算輸電線路在系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的短路電流。最

無時(shí)限電流速斷30

大短路電流為三相短路電流，校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度時(shí)，用最小運(yùn)行

保護(hù)

發(fā)下的兩相短路電流。

帶時(shí)限電流速斷20

2、用無時(shí)限電流速斷保護(hù)，也稱為第一段電流保護(hù)。用第一段

保護(hù)10

保護(hù)整定計(jì)算說明圖，分析電流保護(hù)第一段動(dòng)作電流的整定，時(shí)

分支系數(shù)10

限，保護(hù)范圍。

本次課總結(jié)及布10

3、講解第一段電流速斷保護(hù)原理接線圖。

置作業(yè)

4、第一段電流保護(hù)有死區(qū)，為擴(kuò)大保護(hù)范圍，可以采用電壓、

電流連鎖保護(hù)。

5、自適應(yīng)無時(shí)限電流瞬斷保護(hù)不作要求。

6、第一段電流保護(hù)有死區(qū)，不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，根據(jù)選擇性要

求，引入第二段電流保護(hù)，即帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。用第二段

電流保護(hù)整定計(jì)算說明圖，分析電流保護(hù)第二段動(dòng)作電流的整

定，時(shí)限，保護(hù)范圍。

7、講解第二段電流速斷保護(hù)原理接線圖。要求掌握斷路器、繼

電器、電流互感器的圖形符號(hào)和文字符號(hào)。

教后記：

第2章2.L3無時(shí)限電流速斷保護(hù)

利用輸電線路發(fā)生短路故障時(shí)短路電流增大，電壓降低可以構(gòu)成電流、電壓保護(hù)。電流保護(hù)可

以分為三種。電流保護(hù)可以分為無時(shí)限電流速斷保護(hù)，稱為第I段；帶時(shí)限電流速斷保護(hù)，稱為第

II段；定時(shí)限（反時(shí)限）過流保護(hù)。

一、電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式

電力系統(tǒng)有最大、最小運(yùn)行方式。

圖2-9網(wǎng)絡(luò)圖

最小運(yùn)行方式

圖2-10(a)

最大運(yùn)行方式

圖2-10(b)

圖2-10(c)供電網(wǎng)絡(luò)短路電流曲線

最大運(yùn)行方式短路阻抗：XKX.M=X5.max+XM+X.「

最小運(yùn)行方式短路阻抗：

X^,min=X5.min+XWL/2+XT/2

E

短路電流：⑴最小運(yùn)行方式/以而=——⑵最大運(yùn)行方式

aKEmaxY

八KEmin

二、無時(shí)限電流速斷保護(hù)(電流保護(hù)I段)工作原理、接線及整定計(jì)算

(一)工作原理

以單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象。

無時(shí)限電流速斷保護(hù)整定計(jì)算說明

從圖2Toe可看出短路電流為/￡)=——爐=/(ZK)NZKJ4)T。

Xs+XJ

1.動(dòng)作電流整定為保證相鄰線路出口處點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1不誤動(dòng)作，則保護(hù)1第1段動(dòng)作電流

/加A霖2，引入可靠系數(shù)鼠，則保護(hù)1第1段動(dòng)作電流為：/皿=七1%皿。式中可靠

系數(shù)K「e/DL繼電器型取1.2?1.3,GL繼電器型取1.5?1.6。

2.靈敏系數(shù)校驗(yàn)

第1段電流保護(hù)有死區(qū)，不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，保護(hù)的靈敏性用保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度與被保護(hù)線路全長(zhǎng)的百分

比表示。

m=-^xlOO%

加隨系統(tǒng)運(yùn)行方式和短路類型改變而改變，要求在最大運(yùn)行方式下〃[25()%,在最小運(yùn)行方式

下。加之15%?20%。

1(￡、

最大保護(hù)范圍：=—六-X,g

A>I，研?,

最小保護(hù)范圍：—X'

A>\2lop\J

3.無時(shí)限電流速斷保護(hù)接線

圖2Tl.無時(shí)限電流速斷保護(hù)單相接線原理接線圖

(1)電流繼電器KA作為啟動(dòng)元件。

(2)中間繼電器KM的作用，觸點(diǎn)容量大，增強(qiáng)電流。利用中間繼電器的短延時(shí)(0.062.08s)作

用，躲過避雷器短路線路的放電時(shí)間(10ms)。

4.無時(shí)限電流速斷保護(hù)的保護(hù)評(píng)價(jià)

1)優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作迅速，簡(jiǎn)單可靠。

2)缺點(diǎn)：不能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，故不能單獨(dú)使用，而且它的保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式的變化而

變化。當(dāng)運(yùn)行方式變化很大、被保護(hù)的線路很短時(shí)，甚至沒有保護(hù)區(qū)

--------------------------------------------------------------------

圖2-13被保護(hù)線路不同長(zhǎng)度對(duì)無時(shí)限電流速斷保護(hù)的影響。

00

圖2-14被保護(hù)線路不同長(zhǎng)度對(duì)無時(shí)限電流速斷保護(hù)的影響。

5.線路一變壓器組電流速斷保護(hù)

把線路和變壓器看成一個(gè)整體，當(dāng)變壓器故障時(shí)，切除變壓器和切除線路的后果是一樣的，因

此變壓器故障時(shí)可以用線路速斷保護(hù)切除，此時(shí)保護(hù)可以保護(hù)線路的全長(zhǎng)。

動(dòng)作電流：按躲過變壓器二次母線在最大運(yùn)行方式下三相短路電流整定。

0=&慮2

2.1.4帶時(shí)限電流速斷保護(hù)

電流保護(hù)I段有死區(qū)，不能保護(hù)餞路全長(zhǎng)，為了保證速動(dòng)性，用盡可.能短的時(shí)間切除故障?？梢?/p>

增設(shè)第二套保護(hù)即電流速斷保護(hù)H段。為了獲得選擇性，II段速斷電流保護(hù)帶時(shí)限，以便與相鄰

的I段電流速斷保護(hù)相配合。

一、II段速斷電流保護(hù)的工作原理及整定計(jì)算

1.帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖

電流保護(hù)II段單相原理接線圖如圖2-15

2.II段保護(hù)的工作原理

如圖3T7所示，II段保護(hù)范圍包括線路全長(zhǎng)并

延伸到相鄰線路一部分，但不會(huì)超出相鄰線路保

護(hù)I段保護(hù)范圍，更不會(huì)進(jìn)入相鄰線路保護(hù)II信號(hào)

段范圍。它的動(dòng)作時(shí)限大于I段一個(gè)時(shí)限級(jí)差

△，，從而保證了他們之間的選擇性。

2.保護(hù)動(dòng)作電流：

%=K*（K；C）

K胃-可靠系數(shù),取1.1」.15

時(shí)限：

圖2-15帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖

&=%+母0.5$

12

圖2-16帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算說明圖

三、分支系數(shù)

圖2T7具有助增電流的電網(wǎng)

流過故障點(diǎn)電流/心，被保護(hù)線路電流為/右，/qA/口，分支電路相當(dāng)于一個(gè)電源，使故障

電路電流增大了，故稱為助增電流，這樣使增大了/心〃心倍，將使保護(hù)范圍縮短，所以在整定計(jì)

算時(shí)要縮小/心//燈倍。保護(hù)1的II段動(dòng)作電流應(yīng)用下式計(jì)算。

當(dāng)分支電路為并聯(lián)電路，WL2的K點(diǎn)短路電流=＜及1，并聯(lián)支路WL1的存在，

使故障線路電流減小了，故稱為汲出電流。減小了〃I〃K3倍，從而使保護(hù)范圍伸長(zhǎng)，導(dǎo)致無選擇

性的誤動(dòng)作c因此在整定計(jì)算時(shí)，應(yīng)增大/…//心倍.保護(hù)1的U段動(dòng)作電流應(yīng)用下式計(jì)算C

=-^----分支系數(shù)。

Ir1

第3周第5次課2009年3月19日教學(xué)時(shí)數(shù)2

章節(jié)：2.1.5定時(shí)限電流速斷保護(hù)；2.1.6三段式電流保護(hù)

教學(xué)目的及要求：掌握三段式電流保護(hù)的工作原理、接線及整定計(jì)算

教學(xué)重點(diǎn)：定時(shí)限電流保護(hù)的工作原理、接線及整定計(jì)算，時(shí)限特性。

教學(xué)難點(diǎn)：三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算及時(shí)限圖，展開圖、安裝圖的識(shí)讀：

教學(xué)手段：多媒體課件

教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)性講述

作業(yè)（習(xí)題）：3-18

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時(shí)間分配備注

復(fù)習(xí)回顧及提問101、復(fù)習(xí)電流保護(hù)第一、二段的工作原理.

1.定時(shí)限電流保護(hù)352、總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)根據(jù)選擇性引入定時(shí)限電流

工作原理、15保護(hù)即第三段電流保護(hù)。

接線及整定計(jì)算153、第一段、二段電流保護(hù)是根據(jù)短路電流大小

時(shí)限特性5實(shí)現(xiàn)選擇性，第三段電流保護(hù)是根據(jù)時(shí)間長(zhǎng)短

2.三段式電流保護(hù)35實(shí)現(xiàn)象征性的。

階段式電流保護(hù)的構(gòu)成原理104、三段式電流保護(hù)的工作原理如上所述，重點(diǎn)

1、展開圖、安裝圖的識(shí)讀；15講解他的應(yīng)用，整定計(jì)算。了解在什么情況下

2、線路保護(hù)整定計(jì)算。10設(shè)置三段式電流保護(hù)。

本次課總結(jié)及布置作業(yè)105、要求能夠讀懂三段式電流保護(hù)的原理接線圖

和咱開接線圖。這對(duì)于以后學(xué)生參加電力工程

工作到現(xiàn)場(chǎng)奠定基礎(chǔ)。

教后記;

2.1.4定時(shí)限過流保護(hù)

一、工作原理

定時(shí)限過流保護(hù)(電流保護(hù)III段)是按躲過線路最大負(fù)荷電流整定動(dòng)作電流的，并以時(shí)限保

證動(dòng)作的選擇性。不僅可以保護(hù)線路全長(zhǎng)，還可保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)。不僅作為本級(jí)線路的近后備

保護(hù)，還可以作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。

圖2-20定時(shí)限過流保護(hù)時(shí)限特性

t2=4十加

4=t2+Ar

=%+l)max+M.

保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流為則繼電器

r一一指相鄰下一級(jí)母線具有分支電路,

(n+1)max動(dòng)作電流為

其分支電路保護(hù)時(shí)限最長(zhǎng)的時(shí)限。

JHl_L?plK_KrdKssKgJ//mix

二、定時(shí)限過流保護(hù)的整定計(jì)算

1.動(dòng)作電流的整定A以人力

(D按躲過最大負(fù)荷電流整定2.動(dòng)作時(shí)限

〃〃.J

opL-max%+l>max+

3.靈敏系數(shù)校驗(yàn)

(2)過流保護(hù)的返回電流要大于故障切除

(1)近后備保護(hù)

后線路的自啟動(dòng)電流小。ft2)n

K/n==U,嗎@min21J~1.5

■Jnunjmjm

lop\lop-\

7A%即A=KSS〃3

(2)遠(yuǎn)后備保護(hù)

取〃腎=K“/Kss/^

二、三段式電流保護(hù)的接線圖

ylH_/Amin_人,訕、i9

ASmin-jlll-'Till-1"繼電保護(hù)的接線圖一般有框圖、原理圖、安

1op\1op\裝圖三種。對(duì)于采用機(jī)電型繼電器構(gòu)成的繼電保

護(hù)來說，用得最多的是原理圖和安裝圖。原理圖

4.各保護(hù)之間的配合又分為歸總式和分開原理圖。

如圖3-20K1點(diǎn)短路時(shí)，對(duì)同一個(gè)故障點(diǎn)而言,(-)歸總式原理圖

越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)應(yīng)具有越高的靈敏系數(shù)。該圖的目的是為了表示出保護(hù)的全部組

成元件和它們之間的聯(lián)系及其

</〃yin

八SminSA<^sin-2

m動(dòng)作原理。原理圖下所有組成元件都以完整的圖

形符號(hào)表示，便于閱讀，適于初學(xué)者閱讀.

2.1.5三段式電流

保護(hù)

「、---有一卜

一、三段式電流保護(hù)的構(gòu)成

瞬時(shí)電流速斷保護(hù)只能作為線路首端一部分

的主保護(hù)，限時(shí)電流速斷保護(hù)可作為瞬時(shí)電流速

斷的近后備，且可作為線路末端的主保護(hù)，過電

流保護(hù)能作為本線路全長(zhǎng)的近后備，同時(shí)又可作比佃喃嘀你旭kn

為相鄰下一線路的遠(yuǎn)后備。然而動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)。

因此，為了迅速、可靠地切除被保護(hù)線路的故障，

可將上述三種電流保護(hù)組合在一起構(gòu)成一整套

保護(hù)，稱為階段式電流保護(hù)，一般是構(gòu)成三段式

電流保護(hù)，通常將瞬時(shí)電流速斷保護(hù)稱為I段，

限時(shí)電流速斷保護(hù)稱為II段,過電流保護(hù)稱III

段。I、II段共同構(gòu)成主保護(hù)，第III段作為后

備保護(hù)。特別地指出：階段式電流保護(hù)不一定都

用三段，也可以只用IsII段。

圖3-21示意出三段式電流保護(hù)各段動(dòng)作電圖2-22歸總式單相原理接線圖

流，保護(hù)范圍及動(dòng)作時(shí)限的配合情況。(-)展開圖

1.時(shí)限特性1、特點(diǎn)：將保護(hù)的交流電流電壓回路、

直流回路、信號(hào)回路分開繪制。

軍濰電器的線圈和觸點(diǎn)分開，分別畫在它們各自

所屬的回路中。同一元件在同一圖上為同一符

號(hào)。

2、閱讀方法：堅(jiān)持“同一圖上同一元

件同一符號(hào)”原則，一般按先交

流后直流，由上而下，從左到右的順序閱讀。

-------7

At

圖2-21

例1：在圖2-21所示的35kV單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)中，線路L1和L2均考慮裝設(shè)三段式電流保

護(hù)。已知線路L1長(zhǎng)20Km,線路L2長(zhǎng)55Km,均為架空線路，線路的正序電抗為0.4。/Km。系統(tǒng)的

等值電抗為：最大運(yùn)行方式時(shí)Xvmin=5.5。,最小運(yùn)行方式時(shí)X,max7.50。線路L1的最大負(fù)荷

電流為150A,負(fù)荷的自起動(dòng)系數(shù)為1.5。線路L2的過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為2s。各短路點(diǎn)以37KV

為基準(zhǔn)的三相短路電流數(shù)值見表2-3。

表2-3例題中各點(diǎn)短路電流數(shù)值

短路點(diǎn)K1K2K3

最大運(yùn)行方式下三相

39001585.4602.3

短路電流（A）

最小運(yùn)行方式下三相

2836.41375.7569.3

短路電流（A）

試計(jì)算線路L1三段式電流保護(hù)的動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)限，并校驗(yàn)保護(hù)的靈敏系數(shù)。

圖2-21三段式電流保護(hù)整定計(jì)笄舉例

解（1）第I段瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。保護(hù)裝置的動(dòng)作電流按躲過線路L1末端K2點(diǎn)短路時(shí)的最

大短路電流整定，即

=^.7^=1.3x1585.4=2061(/1)

動(dòng)作時(shí)限為

保護(hù)范圍為

r37000

11

Lfnax一X$min=—x—5.5=12.2(匕〃)

XiH0.42061

122

ax100%=100%=61%>50%

L,20

'37000

7_111V36

Es

L———x—■——X-=---x—x------

mm*2I1.vmax0.422061

1\/

-^-xl00%=—xl00%=18.5%>15%

20

Li

（2）第II段限時(shí)電流速斷保護(hù)。

要計(jì)算線路\A的第II段動(dòng)作電流，必須首先算出線路1.2的第1段的動(dòng)作電流。j2按躲過線

路L2末端K3點(diǎn)短路時(shí)的最大短路電流整定，即

/；2=^^ax=1.3x6O2.3=783(A)

2=K，/j2=Llx783=861.3(A)

動(dòng)作時(shí)限為=t\+A/=0.5(s)

靈敏系數(shù)按線路L1末端K2點(diǎn)短路來校瞼。

ar(2)

■7-X^2min—X1375.7