瞬时电流速断保护概述.
2电动机的相间短路保护
电动机的相间短路保护一、瞬时电流速断保护目前中、小容量的电动机广泛采用电流速断保护作为防御相间短路故障的主保护。
(一)保护的启动元件构成电动机电流速断保护的电流继电器可以是电磁型的，也可以是感应型的。
对于不易遭受过负荷的电动机(如给水泵、凝水泵、循环水泵的电动机)，可采用DL一10系列的电磁型电流继电器构成保护。
对于容易过负荷的高压电动机及容量在100kW以上的低压电动机(如排粉机、磨煤机、碎煤机以及灰浆泵等的拖动电动机)，则宜采用具有反时限特性的GL—10系列感应型电流继电器来构成保护，因为此时可利用继电器中的瞬动元件构成电动机的相间短路保护，作用于断路器跳闸；利用继电器中的反时限元件，构成电动机的过负荷保护，并根据拖动机械的特点，作用于发信号或减负荷及跳闸。
(二)保护装置的接线方式电动机相间电流保护的接线方式有两种，当灵敏度不能满足要求时可采用两相两继电器式不完全星形接线，如图11—1(a)所示，否则优先采用两相电流差单继电器式接线，如图11—1(b)所示。
为了使电流保护不仅能反应电动机内部的相间短路，同时也能反应电动机与断路器之间连线上的相间短路，保护用电流互感器的安装位置，应尽可能地靠近断路器侧。
此外，电动机保护的操作电源还可以采用交流操作电源，由感应型电流继电器构成且采用不同操作电源的保护接线图可参照前面第三章的图3—26。
由图3—26(b)可知，当保护采用交流操作电源和两相电流差单继电器式接线时，只要一个感应型电流继电器就可以构成一台电动机设备的相间保护和过负荷保护，并且由于这种接线不需要直流操作电源及相应的连接电缆，在电动机断路器的操作机构上又易于实现，因而有较广泛的应用。
(三)电流速断保护和过负荷保护的整定计算作为电网的末级，电动机电流速断保护不存在相邻元件故障时保护可能误动的问题，故保护的动作电流只需按躲过电动机的启动电流整定，即。
：iKrelKe，Ms(11IK 11—1)．Bct=—_，Ms 一)式中 K。
输电线路的电流保护
1.简单网络
从接地点流回的电流ID为 ：
.
...
.
.
ID(IAIBIC)IBIC
电流速断保护是依靠动作电流定值取得选择性，动作速 度快，但不能保护线路全长，灵敏性差，即牺牲了灵敏性， 换取了快速性。
4.电流速断保护的接线图 单相原理接线图
正常状态： 一次设备通过的电流为负载电流
流过KA的电流小于动作值 KA不动作，其触点不闭合 不发断路器跳闸脉冲 。
4.电流速断保护的接线图 单相原理接线图 短路故障时：
3.灵敏度校验 零序Ⅱ段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短
路时的最小零序电流来校验，并满足Ksen≥1.3~1.5,即
Ksen 3II0O'.'mPin1.5
式中I0。min—本线路末端接地短路时的最小零序电流。
如果灵敏度不满足要求，则增加一段零序，并与相邻线 路零序Ⅱ段配合
七、定时限零序过电流保护（零序Ⅲ段）
1.起动电流 (1) 躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最 大不平衡电流Iunb.max,即
I K I ''' OP
''' rel un.bmax
（2）与下一线路零序Ⅲ段相配合就是本保护零序Ⅲ段
的保护范围，不能超出相邻线路上零序Ⅲ段的保护范围。
2. 灵敏度校验 作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故
送电线路，还广泛采用 零序电流互感器接线以 获得3I0 ，如右图所示 它和零序电流过滤器相 比，主要是没有不平衡 电流，同时接线也更简 单。
四、零序电压互感器
零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或
三相五柱式电压互感器。
发生接地故障时，从 mn 端子上得到的零序电压为：
电流速断保护的原理
电流速断保护的原理
1.电磁感应原理：电流速断保护器通常采用电磁感应原理工作。
当电
路中通过的电流超过预设值时，电流变大的瞬间，保护器内部的电磁感应
元件（通常是线圈）会产生磁场。
这个磁场会与感应元件内的磁芯相互作用，产生力矩使得触发器操作，从而切断电路。
2.热效应原理：电流通过导线时会产生电阻，而根据电阻产生的热效应，导线的温度会随着电流的增加而上升。
电流速断保护器内部通常设置
有热敏元件，当导线温度超过预设值时，热敏元件会迅速启动保护器，切
断电路。
这种原理适用于较小电流和较低频率的电路。
3.电路保护原理：电流速断保护器还可以根据不同电路的特点来进行
保护。
例如，对于交流电路，电流速断保护器通常采用零序电流保护原理，即通过监测电路中的零序电流来判断是否发生故障。
对于直流电路，通常
采用相对电路的额定电流进行保护。
4.时间反馈原理：电流速断保护器通常会设置不同的动作时间，以适
应不同的故障情况。
当电路中的电流超过预设值时，保护器会根据故障的
严重程度和持续时间来判断是否需要切断电路。
较小的故障可能只需要短
暂切断电路，而严重的故障则需要持续切断电路。
电流速断保护器在实际应用中需要根据具体的电气设备和电路来选择
合适的类型和参数。
需要注意的是，电流速断保护器只能起到保护设备的
作用，而不能解决故障本身。
因此，在安装和使用电流速断保护器时，还
需要注意合理布线、合理负载以及定期检测设备的运行情况，以保证电路
的可靠性和安全性。
电流速断保护工作原理与动作特性分析
速断保护的动作时间是从故障发生到速断保护动作切除故障线路的 时间。
返回时间
速断保护的返回时间是从故障排除到速断保护自动返回的时间。
电流速断保护的动作特性分析
STEP 02
STEP 03
可靠性
电流速断保护的可靠性是指 其在规定的条件下能够可靠 地动作切除故障线路。
STEP 01
选择性
电流速断保护的选择性是指 其仅切除故障线路，不影响 其他正常线路的运行。
配电系统保护
在配电系统中，电流速断保护能够用于保护馈线、 变压器等设备，提高配电系统的安全性和稳定性。
3
电机保护
对于电动机等旋转电机，电流速断保护能够实时 监测电流变化，防止电流过大导致设备损坏。
Part
02
电流速断保护工作原理
电流速断保护的基本概念
电流速断保护是一种常用的继电保护装置，用于快速切除故障线路，减小故障影响范围。
电流速断保护的优缺点
优点
反应速度快，能够快速切除故障线路，减小故障影响范围；结构简单，易于实现和维护； 对设备要求较低，成本较低。
缺点
无法保护线路的全长，只能保护一定的范围；对于复杂线路或长线路，可能会出现误动 作或拒动作的情况；对于瞬时性故障，可能会造成设备损坏或系统瘫痪。
Part
03
电流速断保护的配置与整定
实现自适应保护
根据电网运行方式和系统参数的变化，自动调整保护定值和特性，以 适应不同运行工况的需求。
集成智能化功能
将人工智能、大数据等先进技术引入保护装置中，实现保护的智能化 和自学习能力。
电流速断保护的未来发展
数字化保护
01
利用数字化技术，实现保护装置的高精度采样、高速通信和数
瞬时电流速断保护在线路保护中的问题
摘要:在进行远距离送电时，瞬时电流速断保护经常面临配电变压器励磁涌流、TA饱和等不正确动作状态，为了确保线路正常运行，本文通过阐述励磁涌流、TA饱和对瞬时电流速断保护的影响，同时分析线路中励磁涌流问题、TA饱和问题，并提出相应的政策建议，进而为瞬时电流速断保护提供参考依据。
关键词:励磁涌流TA饱和瞬时电流速断保护1概述1.1励磁涌流对瞬时电流速断保护的影响对于6-10KV配电线路，一般采用两段式电流保护。
两段式保护的第一段瞬时电流速断保护为主保护段，第二段过流保护为后备保护段。
当线路末段有多条出线或多台变压器时，瞬时电流速断保护按躲本线路末端母线故障的最大故障电流整定，即按照最大运行方式下线路末端三相短路电流来整定的，由于考虑到保护区不小于线路全长的20%[1]。
在这种情况下，需要取较小的动作电流值，尤其是系统阻抗较大（线路较长，配电变压器较多）时，其取值通常情况下会更小。
因此，在产生配电变压器空投及外部故障时，对于恢复电压时的变压器励磁涌流产生的影响，在整定过程中没有进行全面的考虑，与瞬时电流速断保护定值相比，励磁涌流的起始值比较大，进一步造成10kV变电站的出线送不出，或者跳闸现象频繁出现在运行过程中。
1.2TA饱和对瞬时电流速断保护的影响近年来，随着经济的不断发展，为了满足市场用电需求，对城网、农网进行了相应的改造，进一步扩大了10kV 系统的规模，在这种情况下，会进一步增加系统出口的短路电流。
通过对现场的故障电流进行测试，其故障电流通常情况下可以达到TA一次额定电流的数百倍，原有的一些变比较小的TA在发生故障时经常出现严重饱和，进而在一定程度上导致故障电流不能正确反应。
发生线路故障后，自身保护不动作的现象在一些出线中经常出现，进而出现母联断路器等越级跳闸的保护方式切除故障。
2线路中励磁涌流问题2.1影响继电保护装置励磁涌流[2]是变压器特有的电磁现象，并且励磁涌流是关于时间的多变量函数，通常情况下励磁涌流仅存于变压器的某一侧。
限时电流速断保护
限时电流速断保护1．限时电流速断保护的工作原理瞬时电流速断保护的保护范围不能达到线路的全长，在本线路末端附近发生短路时不会动作，因此需要增设另一套保护，用于反应本线路瞬时电流速断保护范围以外的故障，同时作为瞬时电流速断保护的后备，这就是限时电流速断保护。
对限时电流速断保护的要求是，其保护范围在任何情况下必须包括本线路的全长，并具有规定的灵敏度；同时，在保证选择性的前提下，动作时间最短。
如图3-4所示，说明限时电流速断保护的工作原理。
以线路Ll 的保护1为例，限时电流速断保护的保护范围需包括本线路Ll 的全长，则必然延伸到相邻线路L2，但不应超出保护2的瞬时电流速断保护的保护范围，即II act I 1.>I act I 2.，显然，保护1的限时电流速断保护的保护范围，与保护2的瞬时电流速断保护的保护范围出现重叠区。
为了保证保护的选择性，即在线路L2始端短路时，仍然由保护2动作使断路器QF2跳闸，保护1的限时电流速断保护必须增加动作延时，即II act t 1.>I act t 2.。
2、整定计算（1）动作电流。
线路L1的限时电流速断保护动作电流的整定原则为：与相邻线路瞬时电流速断保护配合，计算如下：I act II rel II act I K I 2.1.= (3-5)式中II act I 1.——线路L1的限时电流速断保护的一次动作电流； II rel K ——限时电流速断保护的可靠系数，考虑短路电流的计算误差、测量误差等因素对保护的影响，一般取II rel K =1.1~1.2； I act I 2.——相邻线路L2瞬时电流速断保护的一次动作电流。
按照式（3-5）计算出保护1的限时电流速断保护的动作电流、保护2的瞬时电流速断保护的动作电流，关系如图3-4所示。
（2）动作时间。
线路L1的限时电流速断保护动作时间，应与线路L2的瞬时电流速断保护动作时间配合，整定如下：tt t I act II act ∆+=2.1. （3-6） 式中 II act t 1.——线路L1的限时电流速沁保护的动作时间；I act t 2.——线路L2的瞬时电流速断保护的动作时间；t ∆——时限级差。
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。
继电保护运行问答
三、几个案例
案例一：普宁电力局下属的35kV平头岭变电所出线的10kV流沙民用线，该所10kV线路的保护配置，由于建所初期系统的短路容量较小，以及线路上没有时间级的配合问题，所以只设置了一套定时限过流保护并配有重合闸后加速保护。改进后加速保护结线前的情况，该线路在拉闸压峰或停电检修后恢复送电时，通常出现合闸后又跳开的现象，也没有发出保护的动作信号。检查线路并无故障，只有把该线路的分路断路器切开后，再逐一送电，才能恢复正常的供电。
原因剖析 ：
(1)原来后加速保护回路的动作原理是：手动合闸或重合闸于永久性故障线路上时，能不带时限地使该线路的断路器跳开。手动合闸或重合闸动作时，控制开关KK的接点(5)(8)，(21)(24)或重合闸继电器的常开接点ZJ4闭合，后加速继电器JSJ动作，其延时断开接点JSJ1闭合，这时如果线路合闸到永久性故障短路，电流继电器发出跳闸脉冲，将故障线路跳开。
(3)由于是励磁涌流的影响，造成线路合闸后又跳开的现象，这样一来，原来的运行中只有通过退出后加速保护继电器JSJ或切开该线路部分分路断路器，才能恢复正常供用电。原来的后加速保护回路的意义就不大了。
案例二
团风县供电公司下辖杜皮35kv变电站与但店35kv变电站数条10kv出线开关在投入运行的合闸操作时，出现线路重合闸后加速保护动作、将10kV线路重新断开现象。经过检查，确认10kV线路上并不存在故障或故障已切除，操作而只有将线路负荷退掉，再合开关10kV线路才可投入运行。
故障过电压就该用到线路保护的原理了。
线路低电压应该和线路负荷过重、上级变电站分载调压分接头设置有关。
8、重合闸与后加速跳
关于重合闸后加速
重合闸前加速保护是当线路发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性的瞬时动作于跳闸，然后再借助自动重合闸来纠正这种非选择性的动作。优点是切除故障快；
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6
l
电力系统继电保护
故 障
故障类型：三相和两相短路
工频周期分量
短路电流：
暂态高频分量 衰减直流分量
状 工频周期分量 ： Eφ Eφ I K k φ 态 Z ZS ZK
思考：影响短路电流大小的因素
7
电力系统继电保护
2、影响Ik的基本因素
A 1
k l
ZK
B
2
C
ZS
Ik
最大运行方式： ①A、B最大开机； ②环网闭环运行。 最小运行方式： ①A、B最小开机；②80km线路退出运行 （等值阻抗最大）
9
电力系统继电保护
Ik—l曲线：
A
1
k l
B
2
C
最大短路电流：
Z S .min z1 l E 3 φ ( 2 ) 最小短路电流： I k . min 2 Z S .max z1 l
23
电力系统继电保护
1 1QF IA k B
• 注意：
一般情况下，
I
( 3) k . max
不能单独构成
I
) I k(.2min
I set .1
对线路的主保 护。
（lmax < l）
l
24
电力系统继电保护
谢 谢
2009. 10
25
电力系统继电保护
故障特点 保护的工作原理
纵 向 认 识
保护装置的主要元件及基本原理 保护的主要元件参数的整定 保护的原理接线 对该保护的评价 优缺点及应用范围
电力系统继电保护
知 识 点 回 顾
＊继电保护的作用和任务
正常运行号 切除故障设备
1
电力系统继电保护
第二章
电网的电流保护
2
电力系统继电保护
故障特点 保护的工作原理
纵 保护装置的主要元件及基本原理 向 保护的主要元件参数的整定 认 保护的原理接线 识
16
电力系统继电保护
2、整定原则 1
2 2QF B
3 3QF C
1QF
A （1）动作电流
I I (3) 保护装置： I set .1 Krel I k .B. max
I
I set .2
K I
I rel
(3) k .C. max
I Krel 1.2 ~ 1.3
17
电力系统继电保护
3、阶段式电流保护
• 主保护：
瞬时电流速断保护（Ⅰ段）
限时电流速断保护（Ⅱ段） • 后备保护： 定时限过电流保护（Ⅲ段）
13
电力系统继电保护
3.1 电流速断保护（电流Ⅰ段）
1、工作原理 Ik≥Iset 时，保护装置瞬时动作 1
1QF A B
k1
2
k2
3 3QF C
2QF
k1与k2短路时，流过1的短路电流几乎相同 ∵电流Ⅰ段瞬时动作，为保证选择性 ∴电流Ⅰ段必须躲过本线路末端k（3）时流过该保护的最大短路电流
对该保护的评价 优缺点及应用范围
学 习 思 路 和 方 法
3
横向认识： 各种保护的联系、对比
电力系统继电保护
一、单侧电源网络相间短路的电流保护
电压等级 中性点
110kV及以上 直接接地
网络结构
多电源环网
保护
纵联保护
110kV以下
双电源备用 阶段式电流保护 非直接接地 单侧电源供电
4
电力系统继电保护
lmin =(15-20%)l
I
I
lmin lmax
( 3) k . max ( 2) k . min
l
19
电力系统继电保护
故障特点 保护的工作原理
纵 向 认 识
保护装置的主要元件及基本原理 保护的主要元件参数的整定 保护的原理接线 对该保护的评价 优缺点及应用范围
20
电力系统继电保护
3、保护构成原理接线图
跳闸
KA
& KS
I op
闭锁
发信号
21
电力系统继电保护
故障特点 保护的工作原理
纵 向 认 识
保护装置的主要元件及基本原理 保护的主要元件参数的整定 保护的原理接线 对该保护的评价 优缺点及应用范围
22
电力系统继电保护
4、电流速断保护的评价
选择性： 保证 可靠性： 简单可靠 速动性： 瞬时动作
灵敏性： 灵敏性差
14
电力系统继电保护
1 1QF Ik
2 2QF
3 3QF C
A
B
I
I set .1
I
( 3) k . max
I
( 2) k . min
15
l
电力系统继电保护
故障特点 保护的工作原理
纵 向 认 识
保护装置的主要元件及基本原理 保护的主要元件参数的整定 保护的原理接线 对该保护的评价 优缺点及应用范围
26
（2）动作时间 “瞬时” ①继电器本身固有动作时间 ＜10ms
②避雷器放电时间为40-60ms
加装一个动作时间为60-80ms的出口中间继电器
KM作用： 延时 扩大触点的容量和数量
18
电力系统继电保护
（3）灵敏度校验（保护范围） 2 1 A 1QF Ik B 2QF
3 C 3QF
n
m
I
I set .1
10
I
( 3) k . max
Eφ
电力系统继电保护
A
1
B
2
C
Ik
I
I
( 2) k . min
( 3) k . max
11
l
电力系统继电保护
故障特点 保护的工作原理
纵 向 认 识
保护装置的主要元件及基本原理 保护的主要元件参数的整定 保护的原理接线 对该保护的评价 优缺点及应用范围
12
电力系统继电保护
Eφ Z
Kφ
Eφ ZS ZK
z1l
k（2）→Ik.min
①短路类型（对相间短路）：k（3）→Ik.ma
②系统运行方式
最大运行方式： Z∑.min 最小运行方式：Z∑.max
③短路点到电源母线的距离: l
8
电力系统继电保护
例：对k点短路而言，系统运行方式
A 50km
C
45km
B
k
80km
故障特点 保护的工作原理
纵 向 认 识
保护装置的主要元件及基本原理 保护的主要元件参数的整定 保护的原理接线 对该保护的评价 优缺点及应用范围
5
电力系统继电保护
正 常 I 运 行 状 态
1、电 流 量 特 征 分 析 1 2 3 1QF 3QF 2QF B A C
I A B.max
I BC.max