继电保护课件PPT过电流

1、 第第 二二 章章 电流保护和方向性电流保护第一节第一节 单侧电源网络相间短路的电流保护单侧电源网络相间短路的电流保护一一、电磁型、晶体管型电流继电器、电磁型、晶体管型电流继电器 1 1电磁型过电流继电器电磁型过电流继电器 工作特性：工作特性： （a a）动作特性：）动作特性： ，过电流继电器动作（触点闭合），过电流继电器动作（触点闭合） （b b）返回特性：）返回特性： ，过电流继电器返回（触点打开），过电流继电器返回（触点打开） 动作电流动作电流 : : 使继电器动作的最小电流使继电器动作的最小电流 返回电流返回电流 : : 使继电器恢复原位的最大电流使继电器恢复原位的最大电流 返回系数返

2、回系数JdzJII.JhJII.1.JdzJhhIIK 过电流继电器符号JdzI.JhI. 继电器的工作特性曲线继电器的工作特性曲线“继电特性继电特性”：继电器的动作是明确的，例如触点只：继电器的动作是明确的，例如触点只能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电器不可能停留在某一个中间位置。器不可能停留在某一个中间位置。返回系数：1.JdzJhhIIK1、时间继电器 作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻 辑关系。 延时动作。线圈通电后主触点经过一段延时后闭合。 瞬时返回。对正在动作的继电器，一旦线圈所加电压消 失，则迅速返回原始状态。2

3、、中间继电器 起中间桥梁作用 触点容量大，可直接用作于跳闸。 触点数目多其它几种常见的继电器3、信号继电器 作为装置动作的信号指示，标示所处的状态，或 接通灯光信号（音响）回路。信号继电器的触点 自保持，由值班人员手动复归或电动复归。二、三段式电流保护二、三段式电流保护1. 1. 电流速断保护（电流电流速断保护（电流段）段） 定义：仅反映电流增大而定义：仅反映电流增大而瞬时动作瞬时动作的保护。的保护。包括： 1、电流速断保护（电流段）； 2、限时电流速断保护（电流段）； 3、定时限过电流保护（电流段）。 特点：在保证选择性的前提下，动作（跳闸）速度越快越好。为提高系统运行的稳定性，保证向重要用

4、户的可靠供电，防止短路电流损坏故障设备，要求各种电气设备必须配备电流速断保护，以快速切除故障。电流速断保护中的过电流继电器I1反映一次线路侧电流I增大而动作，跳开断路器QF。电流速断保护（电流段）的单相原理接线图（1）电流速断保护（电流段）的动作原理从电流段保护的单相接线图可见，决定保护动作的关键因素是过电流继电器I1，过电流继电器I1触点闭合则断路器跳闸线圈TQ通过电流，断路器QF断开。过电流继电器I1的动作电流 就是电流速断保护（电流段）的起动电流值。JdzI. 过电流继电器I1的动作电流如何整定（计算）？ 必须根据所保护范围内的短路故障电流来整定，即保证其保护范围内所有地点发生短路，其都

5、可以动作。a 三相短路电流计算 E - 系统等效电源的相电势 - 短路点至保护安装处的阻抗 保护安装处到系统等效电源之间的系统阻抗线路相间短路电流计算dSdZZEI)3(dZSZb 两相相间短路电流计算 线路相间短路电流计算)3()2(2323ddSdIZZEI相同地点发生两相相间短路是三相短路电流的 倍。23希望电流速断保护2的保护范围包括线路AB的整个范围。但是当线路AB段的末端d1点短路时的短路电流 ，和线路BC段的首端d2点（BC线路出口处）短路时的短路电流 基本是相等的。因为 非常小。为了满足选择性，电流速断保护2的保护范围不能包括线路AB全长，只能保护本线路AB首端一部分。1.dd

6、I2.ddI21.ddLZ（2）电流速断保护（电流段）的整定原则 起动电流整定值躲开本线路AB段末端（或相邻下一线路出口处）B处最大短路电流。即大于本线路末端（即母线B处） 的最大短路电流。 动作时限整定值max.2 .BdkdzIKI， 是电流段的可靠系数，取1.21.3kK秒02t对上图中的电流速断保护2进行整定计算。所以电流段只能保护本线路首端一部分。电流速断保护（电流段）的起动（动作）电流整定值以电流速断保护2为例。max.2 .BdkdzIKImax.,BdI是本线路末端B处最大短路电流。产生本线路末端B处最大短路电流的条件： 系统处于最大运行方式 系统的最大运行方式系统的最大运行方

7、式：流过该保护装置的短路电流最大：流过该保护装置的短路电流最大. 系统阻抗系统阻抗 最小。最小。 系统的最小运行方式系统的最小运行方式：流过该保护装置的短路电流最小：流过该保护装置的短路电流最小. 系统阻抗系统阻抗 最大。最大。 短路形式是三相短路 同一地点的三相短路电流大于 两相短路电流SZSZ)3()2(23ddII电流速断保护（电流段）的保护范围1、最大保护范围lmax%出现在系统最大运行方式下发生三相短路；2、最小保护范围lmin%出现在系统最小运行方式下发生两相短路。dSdZZEI)3()3()2(23ddII（3 3） 原理接线图原理接线图 电流速断保护的单相原理接线图电流速断保护

8、的单相原理接线图（4 4）电流速断保护的优缺点）电流速断保护的优缺点 优点优点: : 简单可靠简单可靠, ,动作迅速动作迅速 缺点缺点: : （1 1）不能保护本线路全长。）不能保护本线路全长。 （2 2）保护范围受影响）保护范围受影响： （a a）系统运行方式；）系统运行方式； （b b）故障类型。）故障类型。 在运行方式变化较大、短线路的情况下可能失去保护范围。在运行方式变化较大、短线路的情况下可能失去保护范围。特例：当线路与变压器组相连接时，电流速断保护可以特例：当线路与变压器组相连接时，电流速断保护可以保护线路的全长，并能够保护变压器的一部分保护线路的全长，并能够保护变压器的一部分2

9、2、限时电流速断保护（电流、限时电流速断保护（电流段）段） 定义：能够以较小的时限切除全线路范围以内的故障。定义：能够以较小的时限切除全线路范围以内的故障。 特点： 保护线路的全长； 具有较小的动作时限。（1 1）工作原理）工作原理以限时电流速断保护以限时电流速断保护2 2为例。为例。由于要求保护本线路全长，则保护范围必然延伸到下一线路出口。为了保证选择性，需带时限。比下一线路电流速断保护高t。 （2）限时电流速断保护（电流段）的整定原则 起动电流整定值起动电流整定值 限时电流速断保护2的保护范围不应超过保护1的段保护范围 （ 电流段可靠系数K k1.11.2 ） 动作时限动作时限 （ t0.

10、5s ） 时限特性时限特性（d2d2故障虽保护故障虽保护2 2限时电流速断起动但不动作）限时电流速断起动但不动作） 灵敏度校验 1 .2 .dzkdzIKI ttt 12秒5 . 02 t5 . 13 . 1lmK2 .min.dzBdlmIIK 保护的起动电流整定值路时的最小电流保护范围末端金属性短按照最小运行方式、末端两相相间短路时的短路电流进行校验。按照最小运行方式、末端两相相间短路时的短路电流进行校验。若不满足若不满足, ,考虑与保护考虑与保护1 1的限时电流速断（电流的限时电流速断（电流段）配合。段）配合。限时电流速断保护（电流段）的动作特性和时限特性 （3 3）原理接线图）原理接线

11、图 限时电流速断保护的单相原理接线图限时电流速断保护的单相原理接线图 （4 4）电流）电流段保护优缺点：段保护优缺点： 优点：灵敏度好，能保护线路全长。优点：灵敏度好，能保护线路全长。 缺点：缺点： 带带 0.5 秒左右的延时，速动性较差；秒左右的延时，速动性较差； 不能做下一段线路的远后备不能做下一段线路的远后备, , 加装定时限过电流保护。加装定时限过电流保护。 电流电流、段联合工作就可以保证全线路的故障段联合工作就可以保证全线路的故障在在0.50.5秒内予以切除，一般情况下能够满足速动秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为性的要求，可以作为“主保护主保护”。3.3.定时限

12、过电流保护定时限过电流保护 定义：作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷时的保护。其起动电流是按照躲开最大负荷电流来整定的。特点：（1）保护范围不仅包括本线路全长，也包括相邻下一线路全长，甚至更远。（2）为了保证选择性，动作时限一般较长。是一种后备保护。（1 1）定时限过电流保护的整定计算原则）定时限过电流保护的整定计算原则 起动电流整定值 起动电流整定值应满足： 大于最大负荷电流： 外部故障切除后保护装置能够可靠返回，即返回电流要满足MMABC2 3 415dmax. fImax.zqhII 以定时限过电流保护1为例。要求（a）

13、起动电流要躲开最大负荷电流（b）在外部故障切除后，电动机M发生自起动时仍然能够返回，即max.1 .fdzII max.1 .zqhII 可靠系数，可靠系数，1.15 1.15 1.251.25 返回系数，返回系数，0.85 自起动系数，与负荷性质与接线有关，大于自起动系数，与负荷性质与接线有关，大于1 动作时限动作时限 阶梯型阶梯型的时限特性：的时限特性： ，一般，一般max. max.max.fzqkhfzqzqhIKKIIKIIhfzqkhhdzKIKKKIImax. 1 .tttnn 1秒5 . 0t kKhKzqK所以，起动电流：，与相邻下一线路的电流段动作时限相配合。1、 处于电网

14、终端的保护装置，其过电流保护的动作时限为处于电网终端的保护装置，其过电流保护的动作时限为零。这种情况下过电流保护可作为主保护兼后备保护，不零。这种情况下过电流保护可作为主保护兼后备保护，不需装设电流速断保护和限时电流速断保护。需装设电流速断保护和限时电流速断保护。 保护保护3 3：设定时限过电流保护（电流：设定时限过电流保护（电流段），无延时动作。段），无延时动作。 保护保护2 2：设电流速断（电流：设电流速断（电流段）和过电流保护（电流段）和过电流保护（电流段）。段）。 保护保护1 1：按一般原则装设三段式电流保护。：按一般原则装设三段式电流保护。 2、 应与相邻多条线路中的最大动作时限配合

15、。应与相邻多条线路中的最大动作时限配合。定时限过电流保护的动作时限（2 2）灵敏度校验）灵敏度校验 最小运行方式，本线路（相邻线路）末端相间短路。最小运行方式，本线路（相邻线路）末端相间短路。 近后备：作为本线路近后备：作为本线路ABAB段的后备。段的后备。 远后备：作为相邻下一线路远后备：作为相邻下一线路BC段的后备。段的后备。 灵敏度应相互配合：越靠近故障点保护灵敏度应越高灵敏度应相互配合：越靠近故障点保护灵敏度应越高（3 3）原理接线）原理接线 同限时电流速断保护，时间继电器的时间整定值不同同限时电流速断保护，时间继电器的时间整定值不同（4 4）评价）评价 简单可靠。但越靠近电源端，保护

16、的动作时限越长简单可靠。但越靠近电源端，保护的动作时限越长5 . 13 . 11 .min. dzBdlmIIK2 . 11 .min. dzCdlmIIK 定时限过电流保护：定时限过电流保护：动作时限与短路电流的大小无关动作时限与短路电流的大小无关,动作时限是人为事先整定的。动作时限是人为事先整定的。 定时限过电流保护（电流定时限过电流保护（电流段）由于时限的配合原因，段）由于时限的配合原因，造成故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故造成故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故障的时间越长，这是其缺陷。障的时间越长，这是其缺陷。 反时限电流保护：反时限电流保护：也是一种过电流后

17、备保护，其动作也是一种过电流后备保护，其动作时间是电流的函数。电流小时，动作时间长；电流大时，时间是电流的函数。电流小时，动作时间长；电流大时，动作时间短。动作时间短。opI是瞬时动作电流；opI是起动电流；bt是瞬时动作触点闭合时间。4.4.阶段式电流保护阶段式电流保护每一线路装设有三段式继电保护，段、段、段之间，并与相邻线路三段式继电保护共同构成了较完善的保护系统。 (1) 电流电流I段：由动作电流的整定来保证动作选择性，按躲开段：由动作电流的整定来保证动作选择性，按躲开某点的短路电流整定，动作迅速（无时限），但不能保护本某点的短路电流整定，动作迅速（无时限），但不能保护本线路全长，作为主

18、保护的一部分。线路全长，作为主保护的一部分。 (2) 电流电流II段：由动作电流整定与时限配合来保证动作选择性，段：由动作电流整定与时限配合来保证动作选择性，动作电流按躲开某点的短路电流整定，能保护本线路全长，动作电流按躲开某点的短路电流整定，能保护本线路全长，动作时限较小，作为主保护的另一部分（电流动作时限较小，作为主保护的另一部分（电流I段的补充）段的补充） (3) 电流电流III段：由动作时限的配合来保证动作的选择性，动段：由动作时限的配合来保证动作的选择性，动作电流按躲开负荷电流整定，其值较小，灵敏度较高，然而作电流按躲开负荷电流整定，其值较小，灵敏度较高，然而动作时限较长，且越靠近电

19、源短路，动作时限反而越长，一动作时限较长，且越靠近电源短路，动作时限反而越长，一般作为后备保护，但是在电网终端可作为主保护。般作为后备保护，但是在电网终端可作为主保护。三、电流保护的接线方式三、电流保护的接线方式接线方式：电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。接线方式：电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。主要有主要有2种接线方式种接线方式： （a）三相星形接线方式；）三相星形接线方式； （b）两相星形接线方式。）两相星形接线方式。（a a）三相星形接线方式；）三相星形接线方式； （b b）两相星形接线方式）两相星形接线方式 1）三相三继完全星形接线）三相三继完全星形接线 特点

20、特点:三相电流互感器二次绕组与三个电流继三相电流互感器二次绕组与三个电流继电器分别按相连接，三个继电器触点并联电器分别按相连接，三个继电器触点并联(2)两相两继电器接线两相两继电器接线特点特点:只有两相装设电流互感器，按相连接继电器。只有两相装设电流互感器，按相连接继电器。1.1.三相星形接线和两相星形接线的性能比较三相星形接线和两相星形接线的性能比较（1 1）相间短路相间短路 中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够正确动作，中性点直接接地电网和非直接接地电网，都能够正确动作，但动作的继电器数目不同。但动作的继电器数目不同。（2 2）中性点直接接地电网单相接地短路中性点直接接地电网单相接地

21、短路 两相星形接线不能反应中性点直接接地电网的两相星形接线不能反应中性点直接接地电网的B B相接地短路。相接地短路。 中性点直接接地电网中发生单相接地故障，接地相故障电流很大。 中性点非直接（不）接地电网中发生单相接地故障，接地相故障电流很小。（3 3）中性点非直接接地电网（异相）两点接地短路中性点非直接接地电网（异相）两点接地短路 由于中性点非直接接地电网中允许单相接地时继续短时运由于中性点非直接接地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。行，希望只切除一个故障点。串联线路串联线路辐射线路辐射线路性能比较性能比较结论在两回路上不同地点、不同相别发生两点接地在两回路上不同地点、

22、不同相别发生两点接地短路时，若保护具有相同的动作时间，采用两短路时，若保护具有相同的动作时间，采用两相式接线有相式接线有2/32/3的机会只切除一条回路，这是的机会只切除一条回路，这是两相式接线的优点。两相式接线的优点。若在串联线路上发生两点接地短路，有若在串联线路上发生两点接地短路，有1/31/3机机会误切除近电源的故障点，扩大了停电范围，会误切除近电源的故障点，扩大了停电范围，这是两相式接线的缺点。这是两相式接线的缺点。（4 4）作为作为Y/Y/ 1111接线变压器后面短路的远后备保护的接接线变压器后面短路的远后备保护的接线方式线方式 在变压器的联接组中在变压器的联接组中“Y Y”表示高压

23、侧为星形接线；表示高压侧为星形接线；“d d”表示低压侧为三角形接线。表示低压侧为三角形接线。“1111”表示变压器低压侧的表示变压器低压侧的线电压线电压UabUab滞后高压侧滞后高压侧线电压线电压Uab330Uab330度（或超前度（或超前3030度）度） 变压器接线方式有变压器接线方式有4 4种基本连接形式：种基本连接形式：“YyYy”、“DyDy”、“YdYd”和和“DdDd”。我国只采用。我国只采用“YyYy”和和“YdYd”。由。由于于Y Y连接时还有带连接时还有带中性线中性线和不带和不带中性线中性线两种，不带两种，不带中性中性线线则不增加任何则不增加任何符号表符号表示，带中性线则在

24、字母示，带中性线则在字母Y Y后面加后面加字母字母N N表示。表示。 带中性线是为了防止发生短路故障时带中性线是为了防止发生短路故障时三相不平衡三相不平衡，110kV110kV以上以上电压等级电压等级电网运行中，采用电网运行中，采用中性点中性点直接接地直接接地方式，这样可以避免系统内发生短路故障时方式，这样可以避免系统内发生短路故障时三相不平三相不平衡衡运行。运行。三相不平衡三相不平衡运行在大电网运行中是不允许的。运行在大电网运行中是不允许的。 对于高、低压绕组为同类型接线的变压器，如对于高、低压绕组为同类型接线的变压器，如Y,yY,y或或D,dD,d接线方式，其组别号只能为双数，即接线方式，

25、其组别号只能为双数，即0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010。对于高、低压绕组为不同类型接线的变压器，如对于高、低压绕组为不同类型接线的变压器，如Y,dY,d或或D,yD,y接线方式接线方式, ,其组别号只能为单数，即其组别号只能为单数，即1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111。所以说不存在。所以说不存在Yd12Yd12联接组别的变压器。联接组别的变压器。(3)作为Y/接线变压器后面短路的远后备保护的接线方式 Y/-11接线T：正序：正序： 侧超前侧超前Y Y侧侧3030 负序：负序： 侧落后侧落后Y Y侧侧3030 现以Y/-11接线的降压变压器为例：假设低压侧（侧）发生

26、AB两相短路： 两相星形的Ksen比三相星形降低一半 提高两相星形接线Ksen的方法：在两相星形的中线上再接一个继电器3LJ. 两相短路时有： 3LJ中的电流: I3LJ反映了IB Klm 两相三继电器接线特点：特点：中性上的电流继电器测量到中性上的电流继电器测量到B B相电流。相电流。采用此接线的目的：为了提高采用此接线的目的：为了提高Y Y，d d变压器后发生变压器后发生两相短路的灵敏度两相短路的灵敏度。 因为变压器后两相短路，电源侧三相短路因为变压器后两相短路，电源侧三相短路电流大小不相等，最大相是最小相的电流大小不相等，最大相是最小相的2 2倍。倍。若采用两相两继电器接线，有可能无法测

27、若采用两相两继电器接线，有可能无法测量到最大相的电流，保护的灵敏度将受到量到最大相的电流，保护的灵敏度将受到影响。影响。结论：采用两相三继电器接线，可测量到采用两相三继电器接线，可测量到三相短路电流，所以灵敏度得到提高，广三相短路电流，所以灵敏度得到提高，广泛应用于泛应用于Y Y，d d接线变压器的远后备保护。接线变压器的远后备保护。小结小结：定时限过电流保护动作电流按最大负：定时限过电流保护动作电流按最大负荷电流条件整定，动作时间按阶梯原则确定。荷电流条件整定，动作时间按阶梯原则确定。电流保护三种接线应用条件 中性点直接接地系统应采用三相三继电器接线； 中性点不接地系统只能采用两相式接线； 作为Y，d变压器远后备保护，应采用两相三继接线。 三相星形接线：三相星形接线： 广泛应用于发电机、变压器等大型贵重设备的保护广泛应用于发电机、变压器等大型贵重设备的