第三章输电线路电流电压保护

1、继电保护教学继电保护教学三峡电力职业学院三峡电力职业学院动力工程系动力工程系继电保护教学继电保护教学第三章第三章 输电线路电流电压保护输电线路电流电压保护3.1 3.1 单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护输电线路发生短路时，电流增大，电压降低。输电线路发生短路时，电流增大，电压降低。反映电流增大而动作的电流保护。反映电流增大而动作的电流保护。加装低电压元件构成低压过电流保护。加装低电压元件构成低压过电流保护。输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三套电流保护共同构成三段式电流保护。套电流保护共同构成三段式电流

2、保护。继电保护教学继电保护教学3.1.1 3.1.1 无时限电流速断保护无时限电流速断保护无时限电流速断保护又称无时限电流速断保护又称段电流保护，反映电段电流保护，反映电流增大而能流增大而能瞬时动作瞬时动作切除故障。切除故障。3.3.1.13.3.1.1无时限电流速断保护的工作原理和整定计算无时限电流速断保护的工作原理和整定计算当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗（忽略电阻）及短路类型有关。抗（忽略电阻）及短路类型有关。继电保护教学继电保护教学短路类型短路类型单

3、相接地短路，单相接地短路，两相不接地短路（相间短路），两相不接地短路（相间短路）， 短路电流最小短路电流最小两相接地短路两相接地短路 ，三相（接地）短路三相（接地）短路 短路电流最大短路电流最大 。) 1 , 1 (f)2(f) 1 (f)3(f继电保护教学继电保护教学流过保护安装地点的短路电流：流过保护安装地点的短路电流：ES和和XS是常数，短路点距离电源越远（是常数，短路点距离电源越远（L越大），越大），短路电流越小。短路电流越小。最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式最大运行方式用于计算，最大运行方式用于计算，最小运行方式用于校验。最小运行方式用于校验。lZXEISSK1)3(

4、lXXEISSK1)2(23继电保护教学继电保护教学继电保护教学继电保护教学无时限电流速断保护的动作电流，应按大无时限电流速断保护的动作电流，应按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定。大短路电流来整定。保证在相邻线路上发生短路故障时，保护不保证在相邻线路上发生短路故障时，保护不会误动作。不过必然不能保护线路全长。会误动作。不过必然不能保护线路全长。)3(max.11KBreopIKI继电保护教学继电保护教学最大运行方式（三相短路）时，保护范围最大；最大运行方式（三相短路）时，保护范围最大；最小运行方式（两相短路）时，保护范围最小。最小运行方

5、式（两相短路）时，保护范围最小。继电保护教学继电保护教学1min1max.23opSSIlXXE最小保护区末端发生短路故障最小保护区末端发生短路故障)23(1max.11minSopSXIEXl 校验校验最小保护范围最小保护范围Lmin不应小于线路全长的不应小于线路全长的15%20%。继电保护教学继电保护教学1max1min.opSSIlXXE最大保护区末端发生短路故障最大保护区末端发生短路故障)23(1min.11maxSopSXIEXl 校验校验最大保护范围最大保护范围Lmax不应小于线路全长的不应小于线路全长的50%。继电保护教学继电保护教学3.1.1.23.1.1.2线路线路变压器组瞬

6、时电流速断保护变压器组瞬时电流速断保护无时限电流速断保护一般只能保护线路的无时限电流速断保护一般只能保护线路的一部分，但是在终端上采用线路一部分，但是在终端上采用线路变压器变压器组的接线方式时，可以延伸到被保护线路组的接线方式时，可以延伸到被保护线路以外，使全线路都能瞬时切除故障。以外，使全线路都能瞬时切除故障。max.1KCCOopIKI动作电流整定可以按躲开变压器二次母线动作电流整定可以按躲开变压器二次母线上短路流过保护安装处最大短路电流来整上短路流过保护安装处最大短路电流来整定定继电保护教学继电保护教学3.1.1.33.1.1.3原理接线原理接线正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，正常

7、运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值小于动作电流，保护不动作。其值小于动作电流，保护不动作。发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，KA常开触点闭合，启动中间继电器常开触点闭合，启动中间继电器KM，KM触点闭合，触点闭合，启动信号继电器启动信号继电器KS，并通过断路器的常开辅助触点，并通过断路器的常开辅助触点，接到跳闸线圈接到跳闸线圈YT构成通路，断路器跳闸切除故障线路。构成通路，断路器跳闸切除故障线路。继电保护教学继电保护教学3.1.1 3.1.1 限时电流速断保护限时电流速断保护3.1.2.13.1.2.1限时电流速断保护的工作原理和整定计算限

8、时电流速断保护的工作原理和整定计算在无时限电流速断保护的基础上，增加一在无时限电流速断保护的基础上，增加一套带时限的电流速断保护，用以切除无时套带时限的电流速断保护，用以切除无时限电流速断保护范围以外的短路故障。这限电流速断保护范围以外的短路故障。这种带时限的电流速断保护，称为限时电流种带时限的电流速断保护，称为限时电流速断保护。速断保护。继电保护教学继电保护教学限时电流速断保护的保护范围必然要延伸限时电流速断保护的保护范围必然要延伸到相邻线路。为了满足选择性，必须增加到相邻线路。为了满足选择性，必须增加一定的时限。一定的时限。限时电流速断保护范围不超出相邻线路无时限时电流速断保护范围不超出相

9、邻线路无时限电流速断保护的保护范围，动作时限比相限电流速断保护的保护范围，动作时限比相邻线路的无时限电流速断保护长一个时限差邻线路的无时限电流速断保护长一个时限差继电保护教学继电保护教学211opreopIKI与线路保护配合与线路保护配合max.1KDcoopIKI与相邻变压器配合与相邻变压器配合取较大值取较大值继电保护教学继电保护教学tttttt2121限时电流速断保护动作时限要与相邻线路限时电流速断保护动作时限要与相邻线路的瞬时电流保护动作时限相配合。的瞬时电流保护动作时限相配合。取较大值取较大值s6 . 03 . 0t 继电保护教学继电保护教学继电保护教学继电保护教学5 . 13 . 1

10、IIK1opmin.Ksen系统在最小运行方式下线路末端两相短路系统在最小运行方式下线路末端两相短路时具有足够的反应能力。时具有足够的反应能力。 校验校验继电保护教学继电保护教学灵敏系数不能满足要求，可用降低保护动灵敏系数不能满足要求，可用降低保护动作电流的方法解决，即与相邻线路的限时作电流的方法解决，即与相邻线路的限时速断保护配合。速断保护配合。tttIKIopreop21211继电保护教学继电保护教学继电保护教学继电保护教学3.1.2.23.1.2.2限时电流速断保护的单相原理接线限时电流速断保护的单相原理接线正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值

11、小于动作电流，保护不动作。其值小于动作电流，保护不动作。发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，KA常开常开触点闭合，启动时间继电器触点闭合，启动时间继电器KT，KT触点延时闭合，启动触点延时闭合，启动信号继电器信号继电器KS，并通过断路器的常开辅助触点，接到跳，并通过断路器的常开辅助触点，接到跳闸线圈闸线圈YT构成通路，断路器跳闸切除故障线路。构成通路，断路器跳闸切除故障线路。继电保护教学继电保护教学限时电流速断保护可以作为本线路无限时电流速断保护可以作为本线路无时限电流速断保护的后备保护。两者时限电流速断保护的后备保护。两者配合使用。可以使全线路

12、范围的短路配合使用。可以使全线路范围的短路故障都在故障都在0.5s内动作于跳闸。组合构内动作于跳闸。组合构成线路的主保护。成线路的主保护。继电保护教学继电保护教学3.1.3 3.1.3 定时限过电流保护定时限过电流保护3.1.3.13.1.3.1定时限过电流保护的工作原理定时限过电流保护的工作原理定时限过电流保护是指按躲过最大负荷电定时限过电流保护是指按躲过最大负荷电流整定，并以动作时限保证其选择性的一流整定，并以动作时限保证其选择性的一种保护。不仅能保护本线路的全长，也能种保护。不仅能保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长。是本线路的近后备保护相邻线路的全长。是本线路的近后备和相邻线路的远

13、后备。和相邻线路的远后备。继电保护教学继电保护教学tttttt3221继电保护教学继电保护教学3.1.3.23.1.3.2定时限过电流保护的整定计算定时限过电流保护的整定计算电网正常运行时，过电流保护不动作，其电网正常运行时，过电流保护不动作，其启动电流必须大于被保护线路上流过的最启动电流必须大于被保护线路上流过的最大负荷电流大负荷电流max.LIopI继电保护教学继电保护教学为保证在外部故障切除后，保护能可靠地为保证在外部故障切除后，保护能可靠地返回，保护装置的返回电流赢大于故障切返回，保护装置的返回电流赢大于故障切除后流过保护装置的最大自启动电流除后流过保护装置的最大自启动电流.max.L

14、ssmax. sreIKIImax.1opILreSSrerereIKKKKI继电保护教学继电保护教学为保证选择性为保证选择性ttt21若本线路的下一级有多条线路，则本级过若本线路的下一级有多条线路，则本级过电流的动作时间应比下级保护中动作时间电流的动作时间应比下级保护中动作时间最长的多最长的多t。继电保护教学继电保护教学3.1.3.33.1.3.3灵敏系数校验灵敏系数校验opImin.KsenIK近后备和远后备要分别校验近后备和远后备要分别校验继电保护教学继电保护教学3.1.4 3.1.4 电流保护的接线方式电流保护的接线方式电流保护的接线方式，是指电流继电电流保护的接线方式，是指电流继电器

15、线圈与电流互感器二次绕组之间的器线圈与电流互感器二次绕组之间的连接方式。连接方式。继电保护教学继电保护教学3.1.4.13.1.4.1三相三继电器完全星形接线三相三继电器完全星形接线流入每个继电器线圈的电流就是其对应相流入每个继电器线圈的电流就是其对应相电流互感器的二次电流。电流互感器的二次电流。2rII1conK接线系数继电保护教学继电保护教学3.1.4.23.1.4.2两相两继电器不完全星形接线两相两继电器不完全星形接线不能反映不能反映B相上发生的单相接地短路。相上发生的单相接地短路。2rII1Kcon接线系数继电保护教学继电保护教学3.1.4.33.1.4.3两种接线方式在各种故障时的性

16、能分析比较两种接线方式在各种故障时的性能分析比较当输电线路当输电线路L1和和L2上发生两点接地短路时，只切除离电上发生两点接地短路时，只切除离电源较远的线路源较远的线路L2 ，而不切除，而不切除L1 ，这样可以保证对变电，这样可以保证对变电所所B的正常供电。的正常供电。中性点不直接接地电网，允许在单相接地时继中性点不直接接地电网，允许在单相接地时继续运行两个小时。续运行两个小时。继电保护教学继电保护教学L1不停电，不停电，L2停电。停电。L1接地相别A A B B C CL2接地相别B C A C A B保护1动作 保护2动作停电线路数111111三相三继电器完全星形接线。三相三继电器完全星形

17、接线。继电保护教学继电保护教学发生六种不同相故障时，发生六种不同相故障时，2/3L1不停电不停电L2停电，停电，1/3L1、L2都停电，可见故障扩大了。都停电，可见故障扩大了。L1接地相别A A B B C CL2接地相别B C A C A B保护1动作 保护2动作 停电线路数211112两相两继电器不完全星形接线。两相两继电器不完全星形接线。继电保护教学继电保护教学L1停电，停电，L2停电。停电。L2接地相别A A B B C CL3接地相别B C A C A B保护2动作保护3动作停电线路数222222三相三继电器完全星形接线。三相三继电器完全星形接线。继电保护教学继电保护教学发生六种不同

18、相故障时，发生六种不同相故障时，1/3两条线路停电，两条线路停电，2/3一条线一条线路停电。可见停电范围缩小了。路停电。可见停电范围缩小了。L2接地相别A A B B C CL3接地相别B C A C A B保护2动作 保护3动作 停电线路数121121两相两继电器不完全星形接线。两相两继电器不完全星形接线。根据统计，根据统计，L1、L2发生两相接地短路的可能性发生两相接地短路的可能性小于小于L2、L3上发生两相接地短路的可能性。因上发生两相接地短路的可能性。因此，中性点不直接接地系统广泛采用两相两继此，中性点不直接接地系统广泛采用两相两继电器不完全星形接线。电器不完全星形接线。继电保护教学继

19、电保护教学3.1.4.43.1.4.4两相三继电器接线两相三继电器接线在两相两继电器的基础上，第三个继电器接在在两相两继电器的基础上，第三个继电器接在中性线上，流过的是中性线上，流过的是A、C两相电流互感器二次两相电流互感器二次电流的和，数值等于电流的和，数值等于B相电流的二次值。相电流的二次值。继电保护教学继电保护教学三角形接线，线电流等于三角形接线，线电流等于 倍的相电流；倍的相电流；星形接线，线电流等于相电流。星形接线，线电流等于相电流。3电力变压器广泛采用电力变压器广泛采用Y,d11型接线，两相短路时，变压器型接线，两相短路时，变压器内部三角形接线侧不发生短路的相也会有短路电流。内部三

20、角形接线侧不发生短路的相也会有短路电流。假设变压器变比为假设变压器变比为1（线电压之比），发生（线电压之比），发生a,b两相短路，两相短路，短路电流分布如图。短路电流分布如图。当变压器主保护不动作时，高压侧过电流保护当变压器主保护不动作时，高压侧过电流保护作为后备保护动作，作为后备保护动作，B相灵敏度提高一倍。相灵敏度提高一倍。继电保护教学继电保护教学3.1.5 3.1.5 线路相间短路的三段式电流保护线路相间短路的三段式电流保护无时限电流速断保护、限时电流速断保护无时限电流速断保护、限时电流速断保护采用两相两继电器不完全星形接线，定时采用两相两继电器不完全星形接线，定时限过电流保护采用两相三

21、继电器不完全星限过电流保护采用两相三继电器不完全星形接线。形接线。跳闸触点为并联关系；跳闸触点为并联关系；定时限过电流保护必须采用三继电器接线。定时限过电流保护必须采用三继电器接线。继电保护教学继电保护教学定时限过电流保护的动作时限按阶梯原则定时限过电流保护的动作时限按阶梯原则确定，离电源最远的保护首先确定，越靠确定，离电源最远的保护首先确定，越靠近电源，其定时限过电流保护的动作时限近电源，其定时限过电流保护的动作时限就越长。就越长。继电保护教学继电保护教学35kV单侧电源辐射网络，已知：单侧电源辐射网络，已知：1、变电所、变电所B、E中变压器连接组别为中变压器连接组别为Y，d11，并且装设差

22、动，并且装设差动保护；保护；2、线路、线路AB的最大传输功率的最大传输功率Pmax=9MW，功率因数，功率因数cos=0.9，系统中的发电机均装设了自动励磁调节器，自启动系数系统中的发电机均装设了自动励磁调节器，自启动系数1.3；3、图中电抗为归算至、图中电抗为归算至37kV电压级的有名值，各线路正序电抗电压级的有名值，各线路正序电抗为为X1=0.4/km；4、系统等值阻抗、系统等值阻抗Zs.max=9.4， Zs.min=6.3。解：选三段式电流保护作为线路解：选三段式电流保护作为线路AB的保护方案的保护方案（1）无时限电流保护的整定计算）无时限电流保护的整定计算B母线短路时流过线路母线短路

23、时流过线路AB的最大三相短路电流为的最大三相短路电流为线路线路AB的无时限电流速断保护的动作电流为的无时限电流速断保护的动作电流为其最大保护范围其最大保护范围)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校验，最小保护范围校验，最小保护范围最小保护范围满足要求。最小保护范围满足要求。%15%94.18%100257

24、4. 4%100)km(74. 4)4 . 916383/3700023(4 . 01)ZE23(Z1ABminmax. SS1minllIlop（2）限时电流速断保护的整定计算）限时电流速断保护的整定计算与变压器与变压器T1配合，按躲过变压器的低压侧母线三相短路时，配合，按躲过变压器的低压侧母线三相短路时，流过线路流过线路AB的最大三相短路电流整定，的最大三相短路电流整定，与相邻线路的电流速断保护相配合与相邻线路的电流速断保护相配合取较大值作为动作电流。取较大值作为动作电流。)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灵敏度校验。灵敏度校验。B母线短路时，流过线路母线短路时，流过线路AB的最小两相短路电流的最小两相短路电流灵敏系数为灵敏系数为灵敏系数不满足要求，改用与灵敏系数不满足要求，改用与T1低压侧母线配合，低压侧母线配合，动作时间动作时间灵敏系数满足要求灵敏系数满足要求)A(954)104 . 9(2100037ZZE23IABmax. SS)2(max.K3 . 188. 01085954I

26、K)2(min.KsenopIs 1t3 . 159. 1600954IK)2(min.KsenopI（3）定时限过电流保护的整定计算）定时限过电流保护的整定计算流过线路流过线路AB的最大负荷电流的最大负荷电流动作电流为动作电流为)A(1749 . 03595. 0310009Imax.L)A(31917485. 03 . 12 . 1IKKmax.LreSSre1opKI灵敏度校验。灵敏度校验。过电流保护作为本线路的近后备时过电流保护作为本线路的近后备时过电流保护作为相邻线路的远后备时过电流保护作为相邻线路的远后备时线路线路BC末端发生两相短路时流过线路末端发生两相短路时流过线路AB的最小两

27、相短路电流的最小两相短路电流5 . 199. 2319954IK)2(min.KsenopI2 . 185. 1319589IK)2(min.KsenopI)A(589)12104 . 9(237000ZZZE23IBCABmax. SS)2(max.K变压器变压器T1低压侧发生两相短路时，流过线路低压侧发生两相短路时，流过线路AB的最小两相短的最小两相短路电流（采用两相三继电器接线时）路电流（采用两相三继电器接线时）定时限过电流保护的灵敏系数均满足要求。定时限过电流保护的灵敏系数均满足要求。2 . 135. 1319432IK)2(min.KsenopI)A(43230104 . 93/37

28、000ZZZE2332I1TABmax. SS)2(max.K继电保护教学继电保护教学（1）三段式电流保护计算所需参数。）三段式电流保护计算所需参数。段：段：Zmax、Zmin、ES、X1、L段：段：Zmax、Zmin、ES、X1、L、XT、KSS段：段：P（S，Q）、）、cos（、sin）（2）最大短路电流用于整定计算，最小短路电）最大短路电流用于整定计算，最小短路电流用于校验。流用于校验。（3）全部参数均应折算至同一电压侧，或者使）全部参数均应折算至同一电压侧，或者使用标幺值计算（实际工程中首选）。用标幺值计算（实际工程中首选）。（3）三继电器接线，在发生两相短路时，校验）三继电器接线，在

29、发生两相短路时，校验用电流应该是低压侧最小短路电流的用电流应该是低压侧最小短路电流的 倍。倍。32继电保护教学继电保护教学解：解：无时限电流保护的整定计算无时限电流保护的整定计算B母线短路时流过线路母线短路时流过线路AB的最大三相短路电流为的最大三相短路电流为线路线路AB的无时限电流速断保护的动作电流为的无时限电流速断保护的动作电流为其最大保护范围其最大保护范围)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校验，最小保护范围校验，最小保护范围最小保护范围满足要求。最小保护范围满足要求。%15%88.22%1002572. 5%100)km(72. 5)916383/3700023(4 . 01)ZE23(Z1ABminmax. SS1minllIlop继电保护教学继电保护教学解：保护解：保护1的动作电流：的动作电流：保护保护2的动作电流的动作电流)(7982209 . 072. 22 . 1max.2AIKKKILressrelOP)(17503409 . 086. 32 . 1max.1AIKKKIL

31、ressrelOP继电保护教学继电保护教学保护保护2的动作时间的动作时间：)( 5 . 25 . 052stt保护保护1动作时间：动作时间：)( 5 . 45 . 045 . 031stt继电保护教学继电保护教学保护保护1为近后备时为近后备时：5.126.21750457023senK保护保护1为远后备时：为远后备时：2 .162.11750327023senK继电保护教学继电保护教学保护保护2为近后备时为近后备时：5 . 155. 3798327023senK保护保护2为远后备时：为远后备时：2.142.1798131023senK继电保护教学继电保护教学3.1.6 3.1.6 阶段式电流电

32、压连锁保护阶段式电流电压连锁保护当系统运行方式变化比较大时，线路电力保护当系统运行方式变化比较大时，线路电力保护段可能没有保护区，段可能没有保护区，段的灵敏系数难以满足要段的灵敏系数难以满足要求。为了在不延长保护动作时限的前提下提高保求。为了在不延长保护动作时限的前提下提高保护的灵敏性，可以采用电流电压连锁的保护装置。护的灵敏性，可以采用电流电压连锁的保护装置。线路上发生短路故障时，母线电压的变化一般比线路上发生短路故障时，母线电压的变化一般比短路电流的变化大，因此按躲开线路末端短路时，短路电流的变化大，因此按躲开线路末端短路时，保护安装处母线的残压来整定的电压速断保护在保护安装处母线的残压来

33、整定的电压速断保护在保护范围和灵敏性方面比电流速断保护好。保护范围和灵敏性方面比电流速断保护好。同一母线上引出的其他线路发生故障，或电压互同一母线上引出的其他线路发生故障，或电压互感器二次回路断线，低电压保护也会动作。因此感器二次回路断线，低电压保护也会动作。因此必须与电流保护相配合。必须与电流保护相配合。继电保护教学继电保护教学（1）无时限电流电压连锁速断保护；）无时限电流电压连锁速断保护；（2）限时电流电压速断保护；）限时电流电压速断保护；（3）低电压（复合电压）闭锁的过电流保护，）低电压（复合电压）闭锁的过电流保护，也称为低电压（复合电压）启动的过电流保护。也称为低电压（复合电压）启动的

34、过电流保护。电流电压连锁速断保护原理接线图电流电压连锁速断保护原理接线图电流元件采用两相不完全星形接线，电压元件为三个低电压电流元件采用两相不完全星形接线，电压元件为三个低电压继电器且分别接在相间。继电器且分别接在相间。当电压互感器回路发生断线时，低电压继电器将误动，一般当电压互感器回路发生断线时，低电压继电器将误动，一般应装设电压回路断线的信号装置。应装设电压回路断线的信号装置。继电保护教学继电保护教学低电压起动过电流保护的原理接线图低电压起动过电流保护的原理接线图与电流保护相比，电流电压连锁保护较为复杂，与电流保护相比，电流电压连锁保护较为复杂，所以只有当电流保护灵敏性不能满足要求时才采所

35、以只有当电流保护灵敏性不能满足要求时才采用。用。继电保护教学继电保护教学3.2 3.2 双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护K2点短路时，应该是点短路时，应该是QF3、QF4动作，但是在动作，但是在QF3出口处发生短路时流过出口处发生短路时流过QF2和和QF3的短路电流的短路电流一样大，一样大，QF2无时限电流速断保护可能误动作。无时限电流速断保护可能误动作。对于过电流保护，为了满足选择性，对于过电流保护，为了满足选择性，K1发生短路发生短路时，时，t2t3。无法满足要。无法满足要求。求。K1短路时，流过保护短路时，流过保护1和保护和保护2的功率方向是从

36、母的功率方向是从母线指向线路，流过保护线指向线路，流过保护3和保护和保护5的方向是从线路的方向是从线路指向母线。此时要求保护指向母线。此时要求保护1和保护和保护2动作断路器。动作断路器。K2短路时，流过保护短路时，流过保护3和保护和保护4的功率方向是从母的功率方向是从母线指向线路，流过保护线指向线路，流过保护2和保护和保护5的方向是从线路的方向是从线路指向母线。此时要求保护指向母线。此时要求保护3和保护和保护4动作断路器。动作断路器。短路功率从母线流向线路的保护，其动作具有选短路功率从母线流向线路的保护，其动作具有选择性；短路功率从线路流向母线的保护，其动作择性；短路功率从线路流向母线的保护，

37、其动作不具备选择性。不具备选择性。利用不同的短路功率方向构成具有选择性动作的利用不同的短路功率方向构成具有选择性动作的保护方式。在电流保护装置中加装一个判别功率保护方式。在电流保护装置中加装一个判别功率方向的元件，其触点与电流继电器触电组成方向的元件，其触点与电流继电器触电组成“与与”门。功率方向判别元件称为功率方向继电器。这门。功率方向判别元件称为功率方向继电器。这种保护装置称为方向电流保护。种保护装置称为方向电流保护。3.2.1 3.2.1 方向电流保护的工作原理方向电流保护的工作原理继电保护教学继电保护教学3.2.2 3.2.2 方向过电流保护的工作原理方向过电流保护的工作原理K1发生短

38、路时，流过保护发生短路时，流过保护2的短路功率为正方向，的短路功率为正方向，保护保护2动作，流过保护动作，流过保护3的短路功率为负方向，保的短路功率为负方向，保护护3不动作。电流保护不动作。电流保护段不会误动作。电流保段不会误动作。电流保护护段的时限不需要配合。段的时限不需要配合。箭头方向为各保护动作方向（正方向）。箭头方向为各保护动作方向（正方向）。K1发生短路时，流过保护发生短路时，流过保护2的短路功率为正方向，的短路功率为正方向，流过保护流过保护4的短路功率为正方向，为了使保护的短路功率为正方向，为了使保护4不不动作。电流保护动作。电流保护段时限需要配合。段时限需要配合。不同线路同一侧的

39、保护构成一组。不同线路同一侧的保护构成一组。A侧电源，保护侧电源，保护1、3、5为一组，为一组，t1t3t5；B侧电源，保护侧电源，保护2、4、6为一组，为一组，t6t4t2 。继电保护教学继电保护教学方向过电流保护构成：方向过电流保护构成：启动元件（电流继电器）；启动元件（电流继电器）；方向元件（功率方向继电器）；方向元件（功率方向继电器）；时间元件（时间继电器）；时间元件（时间继电器）；信号元件（信号继电器）。信号元件（信号继电器）。过电流保护动作时限长者可不装设方向元件过电流保护动作时限长者可不装设方向元件功率继电器与电流继电器触点必须串联。功率继电器与电流继电器触点必须串联。继电保护教

40、学继电保护教学3.2.3 3.2.3 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的作用：判别短路功率的功率方向继电器的作用：判别短路功率的方向，正方向故障，短路功率从母线流向方向，正方向故障，短路功率从母线流向线路时动作；反方向故障，短路功率从线线路时动作；反方向故障，短路功率从线路流向母线时不动作。路流向母线时不动作。功率方向继电器：用以判别功率方向或测功率方向继电器：用以判别功率方向或测定电流、电压相位角的继电器。定电流、电压相位角的继电器。继电保护教学继电保护教学保护保护3的正方向的正方向K1点短路时，流过保护点短路时，流过保护3的短路电的短路电流方向与规定正方向一致

41、。由于线路阻抗呈感性，流方向与规定正方向一致。由于线路阻抗呈感性，这时，接入功率方向继电器的一次短路电流滞后这时，接入功率方向继电器的一次短路电流滞后母线残压，角度为母线残压，角度为090。通过保护通过保护3的短路功率为的短路功率为0cosIUP1KresK保护保护3的反方向的反方向K2点短路时，流过保护点短路时，流过保护3的短路电的短路电流方向与规定正方向相反。接入功率方向继电器流方向与规定正方向相反。接入功率方向继电器的一次短路电流滞后母线残压的角度为的一次短路电流滞后母线残压的角度为180270。通过保护通过保护3的短路功率为的短路功率为0cosIUP1KresKPK0时动作，时动作，P

42、K0时不动作，就实现了方向性。时不动作，就实现了方向性。继电保护教学继电保护教学记住公式记住公式)cos(UIPU输入继电器的电压；输入继电器的电压；I输入继电器的电流；输入继电器的电流；电压与电流的相角差；电压与电流的相角差； 继电器内角。继电器内角。继电保护教学继电保护教学3.2.3.13.2.3.1相位比较式功率方向继电器相位比较式功率方向继电器判断母线电压和流入线路电流之间的相位角是否判断母线电压和流入线路电流之间的相位角是否在在-9090之间。之间。忽略继电器内角忽略继电器内角rrIUIUarg909090IUarg90rr考虑继电器内角考虑继电器内角rrIUIUarg909090I

43、Uarg90rr继电保护教学继电保护教学3.2.3.23.2.3.2幅值比较式功率方向继电器幅值比较式功率方向继电器比较两个电气量的幅值大小。由于电压与电比较两个电气量的幅值大小。由于电压与电流的单位不同，先转换为输入继电器的电压流的单位不同，先转换为输入继电器的电压rurruvIKDUKCDCBDCA正方向短路正方向短路BA反方向短路反方向短路BA继电器动作继电器动作继电器不动作继电器不动作继电保护教学继电保护教学3.2.4 3.2.4 功率方向继电器接线功率方向继电器接线功率方向继电器的作用：判别短路功率的方功率方向继电器的作用：判别短路功率的方向，正方向故障，短路功率从母线流向线路向，正

44、方向故障，短路功率从母线流向线路时动作；反方向故障，短路功率从线路流向时动作；反方向故障，短路功率从线路流向母线时不动作。母线时不动作。功率方向继电器：用以判别功率方向或测功率方向继电器：用以判别功率方向或测定电流、电压相位角的继电器。定电流、电压相位角的继电器。继电保护教学继电保护教学功率方向继电器的接线方式：在三相系统功率方向继电器的接线方式：在三相系统中继电器电压与电流的接入方式。中继电器电压与电流的接入方式。能正确反映故障的方向；能正确反映故障的方向；正方向故障时，加入继电器的电压与电流正方向故障时，加入继电器的电压与电流尽量大，并且相角差尽量接近最大灵敏角。尽量大，并且相角差尽量接近

45、最大灵敏角。继电保护教学继电保护教学)cos(UIP最大时P0最大灵敏角：当功率方向继电器的输入电压和电最大灵敏角：当功率方向继电器的输入电压和电流的幅值不变时，使输出为最大时的流的幅值不变时，使输出为最大时的 和和 的的相位差。用相位差。用 表示，等于继电器的内角。表示，等于继电器的内角。rUrIsen继电保护教学继电保护教学)cos(UIP死区：保护范围内继电器不能动作的区域。死区：保护范围内继电器不能动作的区域。时继电器检测不到故障0P电压死区：电压死区：U=0，断路，断路器出口处发生接地短路。器出口处发生接地短路。电流死区：电流死区：I=0，接地电，接地电阻极大时。阻极大时。相角死区：

46、相角死区： 90继电保护教学继电保护教学为了避免断路器出口处发生单相接地短路时为了避免断路器出口处发生单相接地短路时U=0而产生死区，功率方向继电器不输入相电压，使而产生死区，功率方向继电器不输入相电压，使用线电压。用线电压。90接线方式：系统三相对称，接线方式：系统三相对称，且功率因数且功率因数 的情况下，的情况下，加入继电器的电流加入继电器的电流 超前电压超前电压 为为90的接线方式的接线方式1cosrUrI继电保护教学继电保护教学)90cos(UIP采用采用90接线，有功功率的公式变为接线，有功功率的公式变为为了保证在任何故障时继电器都能动作为了保证在任何故障时继电器都能动作6030通常

47、功率方向继电器的内角为通常功率方向继电器的内角为45和和30，称为，称为45 继电器和继电器和30 继电器。继电器。继电保护教学继电保护教学3.2.5 3.2.5 非故障相电流的影响与按相启动非故障相电流的影响与按相启动功率方向继电器采用功率方向继电器采用90接线，在线路上接线，在线路上发生任何正方向短路故障时，均能正确动发生任何正方向短路故障时，均能正确动作。但是当保护背后（反向）发生两相短作。但是当保护背后（反向）发生两相短路时，非故障相功率方向继电器不能完全路时，非故障相功率方向继电器不能完全保证动作的选择性。保证动作的选择性。继电保护教学继电保护教学故障相短路电流与负荷电流方向相反，而

48、非故障故障相短路电流与负荷电流方向相反，而非故障相电流从母线流向线路，会使保护误动作。相电流从母线流向线路，会使保护误动作。“按相启动按相启动”接线：接入同接线：接入同名相电流的电流测量元件和名相电流的电流测量元件和方向元件的触点直接串联，方向元件的触点直接串联，然后再接入时间继电器的线然后再接入时间继电器的线圈。圈。继电保护教学继电保护教学3.2.6 3.2.6 方向电流保护的整定计算方向电流保护的整定计算由于方向电流保护加装了方向元件，因此不必考由于方向电流保护加装了方向元件，因此不必考虑反方向的故障，只需考虑同方向的保护（线路虑反方向的故障，只需考虑同方向的保护（线路同侧的保护）相配合。

49、整定计算与单侧电源输电同侧的保护）相配合。整定计算与单侧电源输电线路相间短路电流保护中的计算相同。线路相间短路电流保护中的计算相同。继电保护教学继电保护教学3.2.6.13.2.6.1方向过电流保护动作电流的整定方向过电流保护动作电流的整定方向过电流保护的动作电流整定：方向过电流保护的动作电流整定：（1）躲过被保护线路的最大负荷电流，要考虑）躲过被保护线路的最大负荷电流，要考虑开环时负荷电流的突然增加。开环时负荷电流的突然增加。正常运行时正常运行时QF6上流上流过闭环时的负荷电流，过闭环时的负荷电流，L1上发生短路，上发生短路，QF1和和QF2跳闸，跳闸，QF6上流上流过全部负荷电流。电过全部

50、负荷电流。电流整定应该按照开环流整定应该按照开环电流计算。电流计算。（2）同方向的保护，灵敏度应该相互配）同方向的保护，灵敏度应该相互配合。合。K2发生短路，短路电发生短路，短路电流有可能介于保护流有可能介于保护1和和保护保护3的整定值之间。的整定值之间。保护保护1会误动作。为了会误动作。为了避免误动作，同方向避免误动作，同方向的过电流应当逐级配的过电流应当逐级配合合op5op3op1IIIop2op4op6IIIop2Cop4IKI继电保护教学继电保护教学3.2.6.2 3.2.6.2 保护的相继动作保护的相继动作线路线路L1上靠近上靠近QF1处短路，此时短路电流几乎全处短路，此时短路电流几

51、乎全部通过部通过QF1，QF2上流过的短路电流很小，此时上流过的短路电流很小，此时保护保护2不动作，只有在不动作，只有在QF1跳闸后，保护跳闸后，保护2才动作才动作跳开跳开QF2。保护装置的这种情况称为保护装置的这种情况称为“相继动作相继动作”。相继动作的线路长度称为相继动作的线路长度称为“相继动作区相继动作区”。只要电流元件只要电流元件装设了记忆回装设了记忆回路，相继动作路，相继动作不会影响到保不会影响到保护的灵敏性，护的灵敏性，但是一定延长但是一定延长故障线路的切故障线路的切除时间。除时间。继电保护教学继电保护教学3.2.6.3 3.2.6.3 方向过电流保护灵敏系数的校验方向过电流保护灵

52、敏系数的校验方向过电流保护的灵敏系数注意取决于电流元件。方向过电流保护的灵敏系数注意取决于电流元件。其校验方法与不带方向元件的过电流保护相同，其校验方法与不带方向元件的过电流保护相同，但在环网中允许用相继动作的短路电流在校验灵但在环网中允许用相继动作的短路电流在校验灵敏度。敏度。继电保护教学继电保护教学3.2.6.4 3.2.6.4 助增电流的影响助增电流的影响涉及到与下一级线路保护相配合的情况，涉及到与下一级线路保护相配合的情况，均需考虑保护安装地点与短路点之间有电均需考虑保护安装地点与短路点之间有电源或线路（通称分支电路）的影响。源或线路（通称分支电路）的影响。分支电流分为：分支电流分为：

53、（1）助增电流；）助增电流；（2）外汲电流。）外汲电流。继电保护教学继电保护教学K点发生短路时，流过线路点发生短路时，流过线路NP的电流大于的电流大于流过线路流过线路MN的电流，这种使故障线路电的电流，这种使故障线路电流增大的现象，称为助增。流增大的现象，称为助增。1KKbIIK分支系数Krelop2IKI2的电流段保护op2bre1Kre2bre1Krelre1op1IKKIKKKIKKI1的电流段保护继电保护教学继电保护教学助增分支系数不必计算短路电流。助增分支系数不必计算短路电流。最小值用于整定计算，最大值用于校验。最小值用于整定计算，最大值用于校验。NNMNMKKbZZZZIIK分支系

54、数其他线路并联阻抗所求线路阻抗推导到一般情况1Kb继电保护教学继电保护教学K1点发生短路时，流过线路点发生短路时，流过线路BC的电流小于流过的电流小于流过线路线路AB的电流，这种使故障线路电流减小的现的电流，这种使故障线路电流减小的现象，称为外汲。象，称为外汲。1KKbIIK分支系数Krelop2IKI2的电流段保护op2bre1Krelbre1Krelre1op1IKKIKKKIKKI1的电流段保护继电保护教学继电保护教学外汲分支系数不必计算短路电流。外汲分支系数不必计算短路电流。最小值用于整定计算，最大值用于校验。最小值用于整定计算，最大值用于校验。212BCBCBCKKbZZZIIK分支

55、系数所有并联线路阻抗和所求线路阻抗推导到一般情况bK继电保护教学继电保护教学（1）线路）线路MN和和NP均装设有三段式电流保护，其最大负荷电均装设有三段式电流保护，其最大负荷电流分别为流分别为120A和和100A，负荷电动机自启动系数为，负荷电动机自启动系数为1.8；（2）可靠系数）可靠系数（3）电源）电源EM的阻抗的阻抗 ；电源；电源EN的阻抗为的阻抗为 ；线路阻抗为；线路阻抗为计算线路计算线路MN（M侧）各段保护的动作电流及灵敏系数。侧）各段保护的动作电流及灵敏系数。20Z,15Zmax.Mmin.M85. 02 . 115. 125. 1rere1re1re1KKKK返回系数，25Z,2

56、0Zmax.Nmin.Nkm/4 . 0Z1解：参数计算解：参数计算线路线路MN阻抗：阻抗：线路线路NP阻抗：阻抗：（1）无时限电流速断保护）无时限电流速断保护N母线短路时流过线路母线短路时流过线路MN的最大短路电流（此时电源的最大短路电流（此时电源EM阻抗阻抗最小）：最小）：M母线短路时流过线路母线短路时流过线路MN的最大短路电流（此时电源的最大短路电流（此时电源EN阻抗阻抗最小）：最小）：线路线路MN（M侧）无时限电流速断保护的动作电流为：侧）无时限电流速断保护的动作电流为：)(401004 . 0ZMN)A(120740153/115000I)3(max.K)(24604 . 0ZNP)

57、A(110740203/115000I)3(max.K)A(8 .1508120725. 1op.MI最大保护范围最大保护范围满足要求满足要求最小保护范围最小保护范围满足要求满足要求)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）限时电流速断保护）限时电流速断保护P母线短路的最大三相短路电流母线短路的最大三相短路电流线路线路NP的无时限速断电流的无时限速断电流最小分支系数最小分支系数线路线路MN（M侧）

58、限时电流保护动作电流侧）限时电流保护动作电流)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母线短路的最小两相短路电流母线短路的最小两相短路电流线路线路MN（M侧）限时电流速断的灵敏系数侧）限时电流速断的灵敏系数（3）定时限过电流保护）定时限过电流保护近后备的灵敏系数近后备的灵敏系数远后备的最大分支系数远后备的最大分支系数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母线短路，考虑分支系数流过线路母线短路，考虑分支系数流过线路MN的最小两相短路电流的最小两相短路电流远后备保护的灵敏系数远后备保护的灵敏系数均满足要求均满足要求21. 130559.368Ksen)A(59.368412420)4020(20)4020(3/11500023(2)K.minI继电保护教学继电保护教学单电源环形网络，在个断路器上装有过电流保护，已知时限级单电

60、源环形网络，在个断路器上装有过电流保护，已知时限级差为差为0.5s。为保证动作的选择性，确定各过电流保护的动作时。为保证动作的选择性，确定各过电流保护的动作时间及哪些保护需要装设方向元件。间及哪些保护需要装设方向元件。继电保护教学继电保护教学解：首先开环，解：首先开环，1处开环，如图处开环，如图246810110s1s1.5s2s2.5s35s1s1.5s1s2s170.5s97531110s1.5s2s2.5s3s3.5s16151413121s0.5s1s0.5s2s170.5s10处开环，如图处开环，如图继电保护教学继电保护教学246810110s1s1.5s2