线路相间短路电流保护分析
线路相间短路电流保护
Lm in
Lmax
I KN .m ax
端）短路故障时流过本保护的短路电流 0
Ioper
I3 K.N.max
无时限保护I不KN 能.m a x 保护线路全长,保护
有Ioper
KrelI
(3) K.N
.m
ax
Krel 可靠系数
范围随运行方式而 变化
IK(3.)N.ma最x 大运行方式下，被保护线路末端N发生金 属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。
EM ZMZK
源的相电动势
IK
流时保过:护保 动Z M源之护 作—I到间系1.K保的的统护正短等I安序o效路p装阻电e电r处抗流大于整Z定K短 序—的路 阻保动点 抗护作之安电间装的流处I正o至per
IK
最大运 行式下
M
最小运 行方下
为了保证选择性，电流速断保护的动作 电流应躲过下一线路首端（或本线路末
2012年继电保护
输电线路相间短路的电流保护
主要内容 一、无时限电流速断保护 二、限时电流速断保护 三、定时限过电流保护 四、电流保护的接线方式 五、 阶段式电流保护
第一节 无时限电流速断保护
1.工作原理
MI
IK
N
线路上发生三相短路时,流过E保M —护系1统的等效电
短路电流:
I(3) K
EM Z
II
I
Ia Ib
Ic
上页 下页 返回
两相两继电器不完全星接线方式
可以反 应各种 类型的 相间故 障和有 电流互 感器相 的接地 故障。
IA IB IC
II
Ia
Ic
上页 下页 返回
两相电流差接线方式
通过继电器的 电流为两相电 流之差.不同 故障类型和 短路相别下, 通过继电器 的电流和电 流互感器二 次电流之比 是不同的 .
电网相间短路的方向性电流保护
二、方向过电流保护单相原理接线图
方向过电流保护装置构成： 启动元件 功率方向元件 时限元件
四、功率方向继电器的接线方式
1.含义： 继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式。
2.基本要求 ➢ 保证选择性和较高的灵敏性 ➢ 保证继电器正方向故障时动作，反方时制动。
原因分析：
➢ 反方向故障时，对侧电源提供的短路电流引起保护误动。
解决方法：
➢ 加装方向元件----功率方向继电器，构成方向性电流保护， 仅当方向元件和电流测量元件均启动时才启动逻辑元件。 双侧电源系统保护变成针对两个单侧电源的子系统。
发生正方向故障时，保护启动，反方向故障时，保护闭锁。
3、方向性电流保护的工作原理
引入分支系数：
Kfz
I'BC IAB
故障线障线路流过的 前一级保护护所在线路流过的流
I II op1
K II rel
I
I op
2
K fz
当仅有助增时：
I
' BC
I AB
K fz 1
仅有外汲时：I
' BC
I AB
K fz 1
无分支时：
I
' BC
I AB
K fz 1
既有助增，又有外汲时，可能大于1也可能小于1
第二节 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
1、问题的提出
为提高供电可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源 或多电源网络。但在这样的网络中简单的电流保护不能满足 要求。分析如下：
电网相间短路阶段式电流保护“三配合”分析及整定计算案例
为配合系数， 反应
可靠 系数取 １ ． ２ ．
＞ １ ， 一般 取 ｌ ＿ １～ １ ． ２： 反应 测
灵 敏度 的校验可 以用 图解法 求出 电流第 １ 段保护 的保 护范 围， 即作 出短路 电流 曲线从而确 定 出最 小保 护范 围（ 最小保 护范
围不小于 线路全长 的 １ ５ ％ ， 即可装设 电流第 １段保护 ） 。 另一方法
・２ ３ ２・
学 术 交 流
Ｅ 电 Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ 子 Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ 测 Ｃ Ｔ Ｅ 试 Ｓ Ｔ
２ ０ 第 １ ３ ５ 年 期 ３ 月
设 ＤＪ ，Ｄｎ，Ｄｍ分别 为第 １段、 第１ Ｉ 段和 第１ Ⅱ段保护 的
整定值 ， 同 一 断 路 器 上
一
，
按躲过本线路末端故障时最大短路电流整定， 即
电
子
测
试
电网相 间短路阶段式 电流保 护“ 三配合 ＂ 分析及整 定计算案例
李莉 胡兴龙 顾凌云 白少锋
（ 银 川大学电力 系， 宁夏银川 ７ ５ ０ １ ０ ５ ； 中电投 宁夏能源铝 业有 限公 司， 宁夏青铜峡 ７ ５ １ ６ ０ ３ ）
摘要 ： 当前对于输 电线路相 间短路通常采用 阶段式 电流保护 。 阶段式保 护要解决的问题主要是配合 问题 ， 即保护范 围的配合 、 动 作时间的配合和整定值（ 边界 ） 的配合 。 本文先研究阶段式 电流保护各段保护 间保 护范围和 动作时间的配合， 再研 究各段 保 护 间整定值 的配合 ， 最后以实际案例研究各段 电流保护整定计算的方法 。 关键词 ： 相 间短路 ；阶段式 电流保护 ； “ 三配合 ” ； 整定计算 中图分类号 ： Ｔ Ｍ ９ １ １
三相短路分析及短路电流计算
三相短路分析及短路电流计算三相短路分析及短路电流计算是电力系统中一个重要的问题，在电力系统运行和设计中起着至关重要的作用。
理解和计算三相短路电流对于保护设备和系统的可靠性至关重要。
下面我将详细介绍三相短路分析及短路电流计算的内容。
1.三相短路分析三相短路是指三相电源之间或电源与负载之间发生短路故障，造成电流突然增加。
三相短路会导致电流剧增，电网负载增大，电网发电机负荷骤降。
因此，对于电力系统而言，短路是一种严重的故障。
短路的原因主要有以下几种：-外部因素，如雷击、设备故障等；-人为因素，如误操作、设备维护不当等。
短路的位置主要有以下几种：-发电机绕组内部；-输电线路中；-终端设备终端内部。
短路的类型主要有以下几种：-对地短路（单相接地短路、双相接地短路）；-相间短路；-相对地短路；-三相短路。
短路电流是指在短路发生时，电路中的电流值。
短路电流的计算是电力系统设计、保护设备选择、线路容量选择的重要依据。
正确计算短路电流能够保证系统的安全运行。
短路电流的计算包括以下步骤：-确定故障位置和类型；-确定电路参数，包括发电机额定电流、负载电流、接地电阻等；-选择合适的计算方法，如对称分量法、复杂网络法、解耦法等；-根据选定的计算方法进行计算，并考虑系统运行时的各种条件，如电源电压波动、电源短路容量等；-对计算结果进行验证和分析，确保结果的准确性。
在进行短路电流计算时，还需要考虑以下几个因素：-各种设备的短路容量，包括母线、断路器、继电器等；-系统的整体阻抗和电流限制；-瞬时电流和持续电流的功率损耗；-预测设备短路容量的变化趋势。
总之，三相短路分析及短路电流计算对于电力系统的正常运行和设备的保护至关重要。
准确计算短路电流能够帮助电力系统工程师定位和解决故障，从而确保系统的安全运行。
相间短路的阶段式电流保护
相间短路的阶段式电流保护相间短路通常仅考虑两相短路和三相短路的情况。
电力系统发生相间短路的主要特征是电流明显增大，利用这一特点可以构成反应电流增大的阶段式电流保护。
一、瞬时电流速断保护1、瞬时电流速断保护的工作原理从故障切除时间考虑，原则上继电保护的动作时间越短越好，即在被保护元件或设备上装设快速保护，瞬时电流速断保护就是这样的快速保护。
下面用如图3-1所示单电源线路，说明瞬时电流速断保护的工作原理。
对于图3-1所示单侧有电源的辐射形电网，电流保护装设在线路始端，当线路发生三相短路时，短路电流计算如下k s k X X E I +=ϕ)3( （3-3）式中ϕE ——系统等效电源的相电动势； sX ——系统电源到保护安装点的电抗； k X ——短路电抗（保护安装点到短路点的电抗。
则Xs+Xk 为系统电源至短路点之间的总电抗。
显然，当短路点距离保护安装点越远时，Xk 越大，短路电流越小；当系统电抗越大时，短路电流越小；而且短路电流与短路类型有关，同一点)2()3(k k I I 〉。
短路电流与短路点的关系如图3-1的)(L f I k =曲线，曲线1为最大运行方式（系统电抗为m in .s X ，短路时出现最大短路电流）下三相短路故障时的)(L f I k =，曲线2为最小运行方式（系统电抗为max .s X ，短路时出现最小短路电流）下两相短路故障时的)(L f I k =。
瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作，例如图3-1的保护1必须只反应线路Ll 上的短路，而对L1以外的短路故障均不应动作。
这就是保护的选择性要求，瞬时电流速断保护是通过对动作电流的合理整定来保证选择性的。
2．整定计算一般把对继电保护装置动作值、动作时间的计算和灵敏度的校验称为继电保护整定计算，将计算条件称为整定原则。
按照选择性要求，图3-1保护1的动作电流，应该大于线路L2始端短路时的最大短路电流。
电流保护-相间短路电流保护
I
I set
3 Eϕ = 2 Zs max + Z1 Lmin
I
I set
=K
I rel
Eϕ Zs min + Z A− B
Z1为每公里线路阻抗，即ZA-B=Z1*L 两公式相等，可得：保护范围校验：
⎡ ⎤ 3 K rel Zs max − Zs min ⎥ 1 ⎢ 3 Lmin 2 100% = − ⎢ ⎥ × 100% ≥ (15" 20)% L K rel ⎢ 2 Z1 L ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦
4。三段式电流保护的应用及特点 •保护应用： ¾在末端设备上用0秒动作的过电流保护作主保护。 ¾一般线路采用电流速断I段作主保护，用过电流保护III段 作后备保护。 ¾近电源端因III段时间延时较大，采用I、II、III段的三段 式保护。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
六、反时限过电流保护
1。反时限过电流保护特点
Krel 可靠系数1.15 ～1.25；返回系数0.85；自起动系数2 ～7。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
3。定时限过电流保护（电流保护III段） 2）按选择性要求整定 在多段线路的各个段上均装有过电流保护，各按躲过最大 负荷电流整定。当某段线路发生故障时，电源与短路点之 间的各个过电流保护均会起动。 按选择性要求，应只有故 障线路的过电流保护动作切 除故障，采用不同动作时限 的方法，保证选择性，在故 障线路的过电流保护动作切 除故障后，其它已启动的过 电流保护立即返回。
区别：动作电流值不同；动作时间不同。
第二章 电网的电流保护
上海电力学院
电力系统短路电流与系统运行方式及故障类型的关系：
输电线路相间短路电流保护课件
电流保护的可靠性也受到电流互感器误差、二次回路断线等因素的影响 ，可能导致保护装置误动作或拒动作。
Part
03
输电线路相间短路电流保护装 置
电流保护装置的构成
STEP 01
电流互感器
STEP 02
继电器
用装置提供信号。
动作执行
在发生相间短路时，继电 器触发断路器执行跳闸操 作，切除故障线路。
电流保护装置的配置与整定
配置
根据输电线路的电压等级、输送 容量、线路长度等因素，选择合 适的电流保护装置并进行配置。
整定
根据输电线路的实际运行情况，对 电流保护装置的整定值进行设定， 以确保保护装置能够准确判断故障 并快速切除故障线路。
案例概述
某企业为保障输电线路安全，配 置相间短路电流保护装置。
配置方案
采用差动保护原理，通过比较线 路两侧电流的相位和幅值，检测 到相间短路时迅速切断故障线路
。
实施效果
有效降低了相间短路事故的发生 率，提高了企业供电的可靠性和
稳定性。
某高校输电线路相间短路电流保护优化案例
案例概述
某高校对原有的输电线路相间短路电流保护进行优化改造。
设备损坏
相间短路可能导致输电线 路和相关设备的严重损坏 ，增加维修成本。
安全风险
相间短路可能导致火灾、 爆炸等安全事故，对人员 和财产安全造成威胁。
Part
02
相间短路电流保护原理
电流保护基本原理
电流保护是利用电流继电器实现电流保护的装置，当电流超过设定值时，继电器动 作，执行元件跳闸或发出信号。
STEP 03
输电线路相间短路的三段式电流保护
输电线路相间短路的三段式电流保护第⼀章输电线路相间短路的三段式电流保护第⼀节瞬时电流速断保护⼀、短路电流的分析计算瞬时电流速断保护（⼜称第I 段电流保护）它是反映电流升⾼，不带时限动作的⼀种电流保护。
1．短路电流计算在单侧电源辐射形电⽹各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。
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抗忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流为：lX X E I S S k 1)3(+= lX X E I S S k 1)2(23+= 2、运⾏⽅式与短路电流的关系当系统运⾏⽅式改变或故障类型变化时，即使是同⼀点短路，短路电流的⼤⼩也会发⽣变化。
在继电保护装置的整定计算中，⼀般考虑两种极端的运⾏⽅式，即最⼤运⾏⽅式和最⼩运⾏⽅式。
（1）最⼤运⾏⽅式——流过保护安装处的短路电流最⼤时的运⾏⽅式称为最⼤运⾏⽅式，此时系统的阻抗Xs 为最⼩；（2）最⼩运⾏⽅式——当流过保护安装处的短路电流最⼩的运⾏⽅式称为系统最⼩运⾏⽅式，此时系统阻抗Xs 最⼤。
图3－ 1中曲线1表⽰最⼤运⾏⽅式下三相短路电流随J 的变化曲线。
曲线2表⽰最⼩运⾏⽅式下两相短路电流随J 的变化曲线。
⼆、动作电流的整定计算1、动作电流假定在线路L1和线路L2上分别装设瞬时电流速断保护。
根据选择性的要求，瞬时电流速断保护的动作范围不能超出被保护线路，故保护1瞬时电流速断保护的动作电流可按⼤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，即max .1kB rel I op I I K I =1op I I ——保护装置1瞬时电流速断保护的动作电流，⼜称⼀次动作电流rel I K ——可靠系数，考虑到继电器的整定误差、短路电流计算误差和⾮周期分量的影响等⽽引⼈的⼤于1的系数，⼀般取1．2～1．3；I k1.max ——被保护线路末端B 母线上三相短路时流过保护安装处的最⼤短路电流，⼀般取次暂态短路电流周期分量的有效值.2、保护范围分析在图1中，以动作电流画⼀平⾏于横坐标的直线3，其与曲线1和曲线2分别相交于M 和N 两点，在交点到保护安装处的⼀段线路上发⽣短路故障时，I k >I I op1保护1会动作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
QF1
TQ
信号
KA
I
KT
t
KS
TA
上页
下页
返回
第三节 定限时过电流保护 限时电流速断保护虽能保护线路的 全长，但不能作为下一线路保护的后备。 而定时限过电流保护不仅能保护本线路 全长，还能保护相邻线路的全长，可以 起到后备保护的作用。这是因为过电流 保护不是按躲过某一短路电流，而是按 躲过最大负荷电流来整定的，故它的动 作电流值较低，灵敏度较高，保护范围 大。
上页 下页
L
属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。
返回
第一节 无时限电流速断保护 2.接线原理 QF
电流继 电器
QF1
TQ
信号
KA I
KM
KS
电流互 感器
TA
中间继 电器
信号继 电器
上页 下页 返回
第二节 限时电流速断保护
1. 工作原理 3. 2. 动作时限选择 动作电流整定 保护 限时电流速断保护。 由于无时限电流速 1的限时电流 所带的时限只比瞬 II 速断动作电流 它的动作范围应包 速断保护区延伸到 断保护一般不能保 I oper 时电流速断保护大.1 括被保护线路全长。 m 护线路全长，为切 点, Nm 之 应为 :为使在 II I I oper .1 I oper.2 一个或两个时限级 为了获得动作选择 间发生故障时不误 除本线路无时限电 差⊿t，所以称它为 考虑到电流计算和 性，第二套电流速 流速断保护范围以 动作 ,动作时间应为: 限时电流速断保护。 II I 整定误差等不利因 断保护必须带时限， 外的短路故障，为 t t 1 2 t 此情况下，它的保 素，故引入可靠系 此增设第二套电流 以便和相邻线路 Ⅰ I 护范围不超越相邻 t2 0 段电流速断保护相 速断保护，即限时 数后写为 : 线路Ⅰ段或Ⅱ段电 II t为级差 I 配合， 电流速断保护 I K I oper.1 rel oper.2 流保护的保护范围
保护1限时电流速断范围 保护1无时限 电流速断范围 保护2无时限 电流速断范围
N
I
M
IK
I
1
2
m
n P
I I oper .1 II I oper .1
m I I oper .2
n
II t2
t0
t1II t1I
t
I t2
l
t
l
0 上页 下页 返回
第二节 限时电流速断保护
4.灵敏度校验 为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行 方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵 敏度。通常用灵敏系数 K sen 来表示。
t
t1 t2
5QF
t
t5
t3下页
返回
第三节 定限时过电流保护
三、定时限过电流保护限的灵敏度校验
灵敏度校验应按如下两种情况分别考虑：
(1) 当过电流保护作为本线路的近后备保护时，其校验点 应选在本线路末端
K sen 1.3 ~ 1.5
（2）当过电流保护作为相邻元件的远后备保护时， 其校验点应选在相邻线路（元件）末端，
I oper
K rel K ss I l max K res
K SS 自起动系数
上页 下页 返回
第三节 定限时过电流保护
二、定时限过电流保护动作时限的整定原则 1）过电流保护的动作时限应按阶梯原则选择
tn t( n1) max t
M
I I
I I
K1
N
1QF
2QF
3QF
I
4QF
I I
I a
Ic
上页
下页
返回
K sen
I K min II 1.3 1.5 I oper
I K min —在最小运行方式下被保护线路末端发生 两相金属性短路故障时流经保护的电流。
上页
下页
返回
第二节 限时电流速断保护
5.原理接线 限时电流速断保护 与无时限电流速断 保护接线的主要区别 是将中间继电器换成 了时间继电器。当电 流继电器动作后，须 经过时间继电器的延 时后，才能动作于跳 闸。
K sen 1.2
当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能 更好的保护方式。
上页 下页 返回
第四节 电流保护的接线方式
一、三种基本的接线方式
电流保护的接线方式， 三相三继电器完全星接线方式 指的是电流继电器与 电流互感器二次绕组 两相两继电器不完全星接线方式 之间的连接方式,有三 种基本的接线方式。 两相电流差接线方式
上页
下页
返回
三相三继电器完全星接线方式
可以反 应各种 类型的 相间故 障和接 地故障
I I I A B C
I I
I
I a
I b
Ic
上页
下页
返回
两相两继电器不完全星接线方式
可以反 应各种 类型的 相间故 障和有 电流互 感器相 的接地 故障。
I I I A B C
上页 下页 返回
第三节 定限时过电流保护
一、定时限过电流保护动作电流的整定原则 定时限过电流保护也是靠适当选取
动作电流和动作时限来获得选择性的。 1）动作电流应整定得大于该线路上可能出现 的最大负荷电流 I
l max
I oper I l max
2）在外部短路故障切除后，电流继电器能可靠返回。
2012年继电保护
输电线路相间短路的电流保护
主要内容
一、无时限电流速断保护 二、限时电流速断保护
三、定时限过电流保护
四、电流保护的接线方式
五、 阶段式电流保护
第一节 无时限电流速断保护 1.工作原理
IK Z ZM ZK
M
E M —系统等效电
I
I K
M
N
K
线路上发生三相短路时,流过保护1的 源的相电动势 短路电流: (3) EM EM
IK
Z K—保护安装处至 流过保护1的短路电流大于整定的动作电流 Z —系统等效电 短路点之间的正 时: M源到保护安装处 I K I oper 序阻抗 保护动作 . 之间的正序阻抗
IK
最大运 行式下
最小运 行方下
I oper
Lmin
Lmax
为了保证选择性，电流速断保护的动作 电流应躲过下一线路首端（或本线路末 端）短路故障时流过本保护的短路电流
3 I oper I K . N . max ( 3) 有I oper KrelI K . N . max
I KN .max I KN .max
I K . max
0
Krel 可靠系数
(3) IK 最大运行方式下，被保护线路末端 N发生金 . N .max
无时限保护不能 保护线路全长,保护 范围随运行方式而 变化