电力系统继电保护第3章输电线路的电流电压保护

1、第三章第三章 输电线路相间短路的电流电压保护输电线路相间短路的电流电压保护 第一节第一节 无时限电流速断保护无时限电流速断保护第二节第二节 带时限电流速断保护带时限电流速断保护第三节第三节 定时限过电流保护定时限过电流保护第四节第四节 三段式电流保护装置三段式电流保护装置第五节第五节 反时限过电流保护反时限过电流保护第六节第六节 电流电压联锁速断保护电流电压联锁速断保护第七节第七节 电流电压保护的评价与应用电流电压保护的评价与应用第一节第一节 无时限电流速断保护无时限电流速断保护一、基本概念一、基本概念1系统最大运行方式与最小运行方式 系统的最大运行方式指当被保护线路末端发生短路故障时，系统等

2、值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。 系统的最小运行方式就是指在同样的短路条件下，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。 图3-1 系统最大运行方式和最小运行方式说明图2最大短路电流和最小短路电流 在最大运行方式下发生三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大，称之为最大短路电流； 在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小，称之为最小短路电流。 3保护的动作电流 对反应电流增大而动作的电流保护来说，能使保护装置起动的最小电流称为保护装置的动作电流，保护装置的动作电流用电力系统的一次侧参数来表示。 4保护装置的整定 所谓整定就是根据对继电保护

3、的基本要求，确定保护装置的动作参数、灵敏度系数、动作时限等参数的过程。 二、无时限电流速断保护二、无时限电流速断保护1、构成依据、构成依据 线路出现相间短路故障时，流过保护安装处的短路线路出现相间短路故障时，流过保护安装处的短路电流增大电流增大2、工作原理、工作原理 1）0秒动作秒动作 2）为了保证选择性，在相邻线路出口处发生故障时，）为了保证选择性，在相邻线路出口处发生故障时，保护不动作，所以该保护一般情况下不能保护线路的保护不动作，所以该保护一般情况下不能保护线路的全长。全长。由下图说明：由下图说明： )3(max, 21krelopIKIrelK三、整定计算三、整定计算1）整定值：能够使

4、保护动作的最小电流值）整定值：能够使保护动作的最小电流值2）整定原则：按躲过本线路末端出现最大短路电流时确定整）整定原则：按躲过本线路末端出现最大短路电流时确定整定值，有下式：定值，有下式： ：电流保护：电流保护段的可靠系数，取段的可靠系数，取1.2-1.3%20%15%100min.llmp)23(123max,1 ,1min,min,1max.1 ,SIopphppsphIopXIEXllXXEI3) 保护的动作时间：保护的动作时间保护的动作时间：保护的动作时间=保护的固有动作时间保护的固有动作时间+整定时间整定时间4) 保护灵敏度检验：最小保护范围应该不小于线路全长的保护灵敏度检验：最小

5、保护范围应该不小于线路全长的15%-20%。即：。即：最小保护范围的计算方法：最小保护范围的计算方法：无时限电流速断保护动作时间：无时限电流速断保护动作时间：stI0 四、无时限电流速断保护的接线四、无时限电流速断保护的接线 五、特殊情况：五、特殊情况： 一般说，无时限电流速断保护不能保护线路全长，但在特一般说，无时限电流速断保护不能保护线路全长，但在特殊情况下，也能保护线路全长。殊情况下，也能保护线路全长。六、无时限电流速断保护的优缺点六、无时限电流速断保护的优缺点优点：简单可靠，动作迅速优点：简单可靠，动作迅速缺点：缺点： 为了保证选择性，牺牲了保护范围，所以瞬时电流速断保护为了保证选择性

6、，牺牲了保护范围，所以瞬时电流速断保护不能保护线路全长。不能保护线路全长。 受系统运行方式的影响较大受系统运行方式的影响较大 受线路长短的影响较大。线路较短时，线路始末端的短路电受线路长短的影响较大。线路较短时，线路始末端的短路电流变化不大，短路电流曲线变化平缓，当运行方式改变时，流变化不大，短路电流曲线变化平缓，当运行方式改变时，最小运行方式下的保护范围很小，达不到灵敏度的要求。最小运行方式下的保护范围很小，达不到灵敏度的要求。运行方式变化使保运行方式变化使保护范围减小护范围减小（a）长线路长度时的）长线路长度时的情况情况（b）短线路时的情）短线路时的情况况第二节第二节 带时限电流速断保护带

7、时限电流速断保护 以较短的时限动作于线路全长任意一点相间短路故障，是以较短的时限动作于线路全长任意一点相间短路故障，是反映电流增大而动作的过量保护反映电流增大而动作的过量保护 以短延时来保证选择性，保证在下一线路出口处发生故障以短延时来保证选择性，保证在下一线路出口处发生故障时，由下一线路的无时限电流速断保护来动作时，由下一线路的无时限电流速断保护来动作一、工作原理一、工作原理特性：保护线路全长和相邻线路一部分，但不会特性：保护线路全长和相邻线路一部分，但不会超出相邻线路超出相邻线路I段的保护范围段的保护范围IopIIrelIIopIKI21IIrelKIopI2 二、整定计算二、整定计算1）

8、为了保证选择性，要求保护）为了保证选择性，要求保护1的电流的电流II段的动作电流按躲段的动作电流按躲过下一线路过下一线路I段的整定值段的整定值:电流电流II段的可靠系数，取段的可靠系数，取1.11.15如果相邻上有多个元件，如果相邻上有多个元件， 应取其中最大值应取其中最大值。 ttttIII21t取0.5秒IIsKmin,2、 整定时间：比下一段线路整定时间：比下一段线路I段大一个时间阶梯段大一个时间阶梯 来整定，即来整定，即3 、1)灵敏度的定义：灵敏度的定义：2) 最小灵敏度定义：最小灵敏度定义：5 . 13 . 11)2(min,1IIopkIIsenIIK3) 灵敏度校验：灵敏度等于

9、本线路末端发生两相短路时流过灵敏度校验：灵敏度等于本线路末端发生两相短路时流过保护安装处的短路电流除以保护的整定值保护安装处的短路电流除以保护的整定值4) 如果与下一线路电流如果与下一线路电流I段配合时的灵敏度不能满足要求，则段配合时的灵敏度不能满足要求，则考虑与相邻线路的电流考虑与相邻线路的电流II段进行配合段进行配合IIopIIrelIIopIKI21tttIIII21 如果还不能满足要求时，则考虑采用其它保护如果还不能满足要求时，则考虑采用其它保护特点：与无时特点：与无时限电流速断保限电流速断保护相比，多了护相比，多了一个时间继电一个时间继电器，延时器，延时0.5S5、带时限电流速断保护

10、的接线方法、带时限电流速断保护的接线方法t第三节第三节 定时限过电流保护定时限过电流保护一、工作原理一、工作原理 按躲过最大负荷电流确定整定值按躲过最大负荷电流确定整定值 按阶梯原则整定动作时限，作为本线路的近后备保护，相按阶梯原则整定动作时限，作为本线路的近后备保护，相邻线路的远后奋保护邻线路的远后奋保护 保护动作比下一线路的各保护均大出至少一个时间阶递保护动作比下一线路的各保护均大出至少一个时间阶递max,LIIIopIIttttttttIIIIIIIIIIIIIII232132 二、整定计算二、整定计算1、整定值、整定值 躲过保护安装处的最大负荷电流躲过保护安装处的最大负荷电流2、动作时

11、限：比下一段线路、动作时限：比下一段线路III段保护大于一个时间阶梯段保护大于一个时间阶梯3、灵敏度校验：按其保护范围末端最小的短路电流进行、灵敏度校验：按其保护范围末端最小的短路电流进行灵敏度校验灵敏度校验1）当过流保护）当过流保护1作为近后备保护时，灵敏度系数：作为近后备保护时，灵敏度系数：5 . 13 . 11)2(min,IIIopBIIIsenIIK(近后备保护)2）当过流保护）当过流保护1作为远后备保护时，灵敏度系数：作为远后备保护时，灵敏度系数：2 . 11)2(min,IIIopCIIIsenIIK(远后备保护远后备保护) 过电流保护只有灵敏度系数和动作时限都能满足过电流保护只

12、有灵敏度系数和动作时限都能满足互相配合关系时，才能切实保证动作的选择性互相配合关系时，才能切实保证动作的选择性第四节第四节 三段式电流保护装三段式电流保护装一、三段式电流保护的构成一、三段式电流保护的构成 二、三段式电流保护的原理接线二、三段式电流保护的原理接线 三段式电流保护接线展开图三段式电流保护接线展开图三段式电流保护接线展开图三段式电流保护接线展开图三、三段式电流保护的计算实例三、三段式电流保护的计算实例1、计算共涉及、计算共涉及10个电气量：个电气量：I段：段： 整定值、动作时限、灵敏度校验整定值、动作时限、灵敏度校验II段：段： 整定值、动作时限、灵敏度校验整定值、动作时限、灵敏度

13、校验III段：整定值、动作时限、近后备保护灵敏度校验及远后备段：整定值、动作时限、近后备保护灵敏度校验及远后备保护灵敏度校验保护灵敏度校验2、计算原则、计算原则电流保护电流保护I段段 1) 整定值：躲过本线路末端最大短路电流整定值：躲过本线路末端最大短路电流2) 动作时限：保护的固有动作时限，约为动作时限：保护的固有动作时限，约为0秒，有时也取秒，有时也取0.1秒秒3) 灵敏度校验：线路最小保护范围不小于本于本线路全长的灵敏度校验：线路最小保护范围不小于本于本线路全长的15%20% 电流保护电流保护II段段 1)整定值：躲过下一段线路整定值：躲过下一段线路I段的整定值段的整定值2) 动作时限：

14、比下一段线路动作时限：比下一段线路I段动作时限大一个时间阶梯（取段动作时限大一个时间阶梯（取0.5秒）秒）3) 灵敏度校验：线路末端最小短路电流除以动作电流的值灵敏度校验：线路末端最小短路电流除以动作电流的值1.3电流保护电流保护III段段：1) 整定值：躲过线路末端最大负荷电流整定值：躲过线路末端最大负荷电流2) 动作时限：比下一段线路动作时限：比下一段线路III段动作时限大一个时间阶梯（取段动作时限大一个时间阶梯（取0.5秒）秒）3) 近后备灵敏度校验：线路末端最小短路电流除以动作电流的近后备灵敏度校验：线路末端最小短路电流除以动作电流的值值1.54) 远后备灵敏度校验：相邻线路末端最小短

15、路电流除以动作电远后备灵敏度校验：相邻线路末端最小短路电流除以动作电流的值流的值1.5第五节第五节 反时限过电流保护反时限过电流保护一、反时限过电流保护的工作原理及接线一、反时限过电流保护的工作原理及接线 反时限过电流保护的动作时间与故障电流大小成反比，反时限过电流保护的动作时间与故障电流大小成反比，即短路电流越大，动时时间越短。即短路电流越大，动时时间越短。 反时限过电流保护装置中所用的反时限电流继电器本身含反时限过电流保护装置中所用的反时限电流继电器本身含有测量启动结构、反时限机构、而且触点容量大，且本身有有测量启动结构、反时限机构、而且触点容量大，且本身有机械掉牌信号装置，只用一只继电器

16、就能完成保护功能机械掉牌信号装置，只用一只继电器就能完成保护功能. 反时限过电流保护动作电流的整定原则与定时限过电流反时限过电流保护动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即按躲过线路的最大负荷电流进行整定保护相同，即按躲过线路的最大负荷电流进行整定 .QFQFYRTAa+1KAII2KATAc_图3-14 反时限线过电流保护的三相原理接线图 二、动作电流整定及时限配合二、动作电流整定及时限配合图3-15 反时限过电流保护的动作时限配合(a) 短路点距离与动作时间的关系；(b) 继电器动作特性曲线 在线路靠近电源侧短路时，反时限过电流保护动作在线路靠近电源侧短路时，反时限过电流保护动作时限较

17、短，且接线简单，这是它的优点，缺点是时时限较短，且接线简单，这是它的优点，缺点是时限配合较复杂、困难，而且用于反时限过电流保护限配合较复杂、困难，而且用于反时限过电流保护的感应型电流继电器的各种误差也较大，因此，反的感应型电流继电器的各种误差也较大，因此，反时限过电流保护主要应用在较低电压线路及电动机时限过电流保护主要应用在较低电压线路及电动机电路的保护中。电路的保护中。第六节第六节 电流电压联锁速断保护电流电压联锁速断保护 在三段式电流保护中，当系统运行方式变化较大时，无时限在三段式电流保护中，当系统运行方式变化较大时，无时限电流速断保护作为第电流速断保护作为第I段电流主保护时，在最小运行方

18、式下其段电流主保护时，在最小运行方式下其保护范围很小，甚至没有保护范围。采用电流电压联锁速断保护范围很小，甚至没有保护范围。采用电流电压联锁速断保护代替无时限电流速保护作为三段式电流保护的第保护代替无时限电流速保护作为三段式电流保护的第I段保护段保护，可以在不增加保护动作时间的前提下，扩大保护范围。，可以在不增加保护动作时间的前提下，扩大保护范围。 反映电压量变化的保护称为电压保护，它又分为低电压反映电压量变化的保护称为电压保护，它又分为低电压保护和过电压保护两种。低电压保护是根据线路故障时电保护和过电压保护两种。低电压保护是根据线路故障时电压降低的原理而构成的；过电压保护是根据线路故障时电压

19、降低的原理而构成的；过电压保护是根据线路故障时电压升高的原理而构成的。压升高的原理而构成的。 一、电流电压联锁速断保护的接线原理图一、电流电压联锁速断保护的接线原理图实际应用中低电压保护最为常用，下面来介绍其工作原理。 一、电流电压联锁速断保护的接线原理图一、电流电压联锁速断保护的接线原理图12K1K2WL1MNopUremUlmin,remUminlmaxlAB图3-17 电压速断保护的动作电压整定及保护范围确定 二、电流电压联锁速断保护的整定原则二、电流电压联锁速断保护的整定原则WL11BAK11llKI)(remUlopUopI1lIopI1l 1l123456 图3-18 电流电压连锁速断保护工作原理 电压速断保护也不能保护本线路的全长，保护范围也受运行方式的影响，且在最大运行方式下，保护范围最小，刚好与电流速断保护相反。此外，由于线路短路时，母线残余电压的变化通常比短路电流的变化大，因此，电压速断保护的保护范围通常比电流速断保护范围大，且电压速断的保护范围总不会为零。 利用电流速断与电压速断在最大运行方式及最小运行方式下具有相反的特性，在整定计算动作值时，按系统经常出现的运行方式(即正常运行方式)来整定，而无须考虑系统极端运行方式。从而使保护在正常运行方式下，具有较大保护范围，而在最大、最小运行方式下外部故障时，保护又不会误动作。 与无时限电流速断保护相比，电