继电保护 第二章电网相间短路的电流电压保护

1继电保护原理2绪论

互感器及变换器

电网相间短路的电流电压保护

电网相间短路的方向电流保护

四一二三五六七电网的接地保护

电网的距离保护

电力设备保护3常用继电器电压电流连锁速断保护反时限电流保护第三章无时限、带时限、定时限电流速断保护4常用继电器电压电流连锁速断保护反时限电流保护第三章无时限、带时限、定时限电流速断保护电磁型感应型静态型电磁型舌片式螺管式衔铁式电流、电压继电器时间继电器中间、信号继电器电磁型电流继电器的原理结构摩擦力矩弹簧力矩磁力矩转动舌片受力情况分析继电器动作必须：动作电流（起动电流）Iop,r：使得继电器动作的最小电流值动作后返回继电器返回必须：返回电流Ire,r：使得继电器返回的最大电流值继电特性：动作与返回都是明确的，不可能停留在中间位置返回系数：13常用继电器电压电流连锁速断保护反时限电流保护第三章无时限、带时限、定时限电流速断保护14线路故障对主、后备保护的要求带时限

定时限无时限15线路故障对主、后备保护的要求带时限

定时限无时限16无时限保护被保护线路保证选择性不需外加延时保护外短路电流小于动作电流

17整定原则躲开下一个出口处的最大短路电流第Ι段电流保护动作电流整定可靠系数1.2-1.3最大运行方式下的三相短路电流18最大运行方式

最小运行方式运行方式系统等值阻抗阻抗最小电流最大系统等值阻抗阻抗最大电流最小被保护末端发生短路电源等值计算的相电势系统阻抗线路单位正序阻抗思考：为什么整定时采用最大短路电流？灵敏度校验：动作时限：接线方式：25优点：简单可靠、动作迅速结论：当运行方式变化，或者保护线路很短，不能采用缺点：不能保护线路全长；保护范围受运行方式影响

评价26线路故障对主、后备保护的要求带时限

定时限无时限27带时限带时限保证速动性保证选择性另外保护切除

电流速断保护的后备保护工作原理：29保护范围必须延伸到下一条线路中速动性：保护范围不能超过下一条线路的无时限整定范围选择性：动作带有一定的时限

整定整定计算：动作电流：躲开下一条线路的速断保护动作电流可靠性系数：1.1-1.2下一条线路电流速断保护的动作值动作时限：断路器跳闸时间惯性时间裕量时间继电器时间，在微机保护中不考虑灵敏度校验：被保护电路末端两相短路时，流过限时电流速断保护的最小短路电流若灵敏度不符合要求，则可以降低动作电流接线：34优点一：简单可靠、动作可靠缺点：不能作为相邻元件的后备保护优点二：能保护本条线路全长

评价35线路故障对主、后备保护的要求带时限

定时限无时限三、定时限过电流保护定时限过电流保护的作用是做本线路主保护的近后备，并做相邻下一线路或元件的远后备，因此它的保护范围要求超过相邻线路或元件的末端。由于定时限过电流保护的动作值只考虑在最大负荷电流情况下保护不动作和保护能可靠返回的情况，而无时限电流速断保护和带时限电流速断保护的动作电流则必须躲过某一个短路电流，因此，电流保护第Ⅲ段的动作电流通常比电流保护第Ⅰ段和第Ⅱ段的动作电流小得多，其灵敏度比电流保护第Ⅰ、Ⅱ段更高。当网络中某处发生短路时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第Ⅲ段的电测量元件均可能动作。为了保证选择性，各线路第Ⅲ段电流保护均需增加延时元件，且各线路第Ⅲ段保护的延时必须互相配合。两相邻线路电流保护第Ⅲ段动作时间之间相差一个时间阶段的整定方式称为按阶梯原则整定。当定时限过电流保护灵敏度不满足要求时，可采用低电压启动的过电流保护。所谓低电压启动的过电流保护是指在定时限过电流保护中同时采用电流测量元件和低于动作电压动作的低电压测量元件来判断线路是否发生短路故障的保护。四、电流保护的接线方式所谓电流保护的接线方式是指电流互感器和电流测量元件间的连接方式。为能反映所有类型的相间短路，电流保护要求至少在两相线路上应装有电流互感器和电流测量元件。完全星形接线方式，一般用于大接地电流系统。不完全星形接线方式，一般用于小接地电流系统。两种接线方式均能反映所有的相间短路，两种接线方式的区别主要有：（1）两种接线的投资不同；（2）在大接地电流系统中，完全星形接线能反映所有单相接地故障，不完全星形接线不能反映B相接地故障；（3）在小接地电流系统中，在不同线路的不同相上发生两点接地时，不完全星形接线只有三分之一的机会切除两条线，而完全星形接线则均切除两条线，因此，不完全星形接线的供电可靠性高；在串联运行的两相邻线路上发生两点接地时，不完全星形接线方式的电流保护有三分之一的机会无选择性动作，而完全星型接线则百分之百有选择性动作。（4）对于绕组为星型-三角形联结的变压器后发生两相短路时，完全星型接线方式电流保护的灵敏度是不完全星型接线电流保护的灵敏度的二倍。电流保护的接线方式(a)

完全星形接线；(b)不完全星形接线第三节多侧电源电网相间短路的方向性电流保护

一、方向性电流保护的工作原理

为了消除双侧电源网络中保护无选择性的动作，就需要在可能误动作的保护上加设一个功率方向元件。该元件当短路功率由母线流向线路时动作；当短路功率由线路流向母线时不动作。双测电源网络相间短路方向保护就是在单侧电源网络相间短路保护的基础上增加了方向判别元件，以保证其选择性的保护。双测电源网络方向保护有功率方向和阻抗方向两种。当双测电源网络上的保护装设方向元件后，就可以把他们拆开成两个单侧电源网络看待，两组方向保护之间不要求配合关系，其整定计算仍可按单侧电源网络保护原则进行。

二、相间短路方向继电器的90。接线方式为了减小和消除死区，相间短路的功率方向测量元件广泛采用非故障的相间电压作参考量去判别电流的相位，即90。接线方式。所谓90。接线方式是指系统在三相对称且功率因数为1的情况下，接入功率方向测量元件的电流超前所加电压90。的接线方式。90。接线方式的主要优点是：第一，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；第二，适当地选择继电器的内角后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。因此接线得到了广泛的应用。

第四节中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护

当中性点直接接地的电网中发生接地短路时，将出现很大的零序电流。我国110kV及以上的电力系统均为大电流接地系统。单相短路将产生很大的故障相电流和零序电流，必须装设接地短路的相应保护装置。接地短路时必有零序电流，而在正常负荷状态下，零序电流没有或很小，因此采用反应零序电流的接地保护将能取得较高灵敏度，而且三相只要一个电流继电器，使接地保护装置非常简单。

大接地电流系统中的多段式零序电流保护：零序电流速断（零序Ⅰ段）保护；零序电流限时速断（零序Ⅱ段）保护；定时限零序过电流（零序Ⅲ段）保护；零序电流滤过器零序电压滤过器方向性零序电流保护。在变压器接地数目比较多的复杂环形网络中，为了简化整定计算及保护之间相互的配合，并保证保护的选择性，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。在零序电流保护上增加功率方向元件，利用正方向和反方向故障时，零序功率方向的差别，来闭锁可能误动作的保护，才能保证动作的选择性。多段式方向零序电流保护的构成仅在零序电流保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各段中分别增加一个零序功率方向测量元件，并与零序电流测量元件构成与门，共同判别是否在保护线路正方向发生了接地短路。

第五节中性点非直接接地电网中单相接地故障的零序电压、电流及功率方向保护

电压为3～35kV的电网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式，统称为中性点非直接接地电网。中性点非直接接地电网发生单相接地故障时，虽然系统的中性点电位发生变化，相电压不对称，但相间电压却还保持对称状态，因此不影响供电，可维持电网在故障后短时间运行，不必立即跳该故障线路的断路器（在危及人身、设备安全时则应立即跳闸），但为了防止事故扩大，应发出报警信号以便运行人员及时检查和排除故障。一、中性点不接地电网发生单相接地时有以下特征：1、在发生单相接地时，全系统出现零序电压和零序电流；2、非故障线的零序电流为该线非故障相对地电容电流之和，方向为由母线指向线路且超前零序电压90。；3、故障点的电流为全系统非故障相对地电容电流之和，其相位超前零序电压90。；4、故障线的零序电流等于除故障线外的全系统中其他元件非故障相的电容电流之和，其值远大于非故障线的零序电流，且方向与非故障线电流的方向相反，由线路指向母线，且滞后零序电压90。；5、故障线的零序功率与非故障线的零序功率方向相反。

根据中性点不接地系统发生单相接地时的各种特征，这种系统可构成以下原理的接地短路保护方式。1、绝缘监视装置

2、零序电流保护

3、零序功率方向保护

二、中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点及保护方式。在中性点和大地之间接入一个带铁芯的电感线圈L，当发生单相接地故障时，在接地点就有一个电感分量的电流通过，此电流和原系统中的电容电流相抵消，就可以减少故障点的接地电流，因此称它为消弧线圈。

根据对电容电流补偿程度的不同，消弧线圈可以有下列三种补偿方式：完全补偿、欠补偿、过补偿。采用过补偿后，该系统中零序分量的特征如下：

1、全系统出现零序电压和零序电流；2、由于过补偿作用使流经故障点、故障线路的零序电流大大减小，因此它的大小与非故障线路的零序电流值差别不大，其次由于补偿系数不大，所以采用零序电流保护很难满足灵敏系数的要求；3、采用过补偿方式后故障线零序电流和零序功率方向与非故障线零序电流和零序功率方向相同，就无法利用零序功率方向保护来选择故障线路；4、在接地短路暂态过程中，接地电流中含有丰富的