继电保护 电流保护
继电保护概述和电流保护
8.3 定时限过电流保护
4. 过电流保护旳整定
A 1
G
B 2
C
d2 D
d1
3
4
M
I SS . m a x CSS I L. m a x
t
I RE CRE CSS I L. m a x
t 1
t
t 2
t
t 3
I
T ST
CRE CSS CR
IL. m a x
1. 选择性 2. 速动性 3. 敏捷性 4. 可靠性
A
1
G
B
C
2
3
d1
d2
d3
d4
单侧电源电路
D 4
4 继电保护旳基本原理
电力系统发生故障时旳现象：电流增大、电压降低、电压和 电流间相位角发生变化等。
利用发生故障时这些电气量与正常运营时旳差别，就能够构 成多种不同原理旳继电保护：
1. 电流保护； 2. 低电压保护；
t
l
单侧电源放射形网络中过电流保护动作时限的选择说明
3）要求： 近后备敏捷度不小于1.3～1.5； 远后备敏捷度不小于1.2； 从电源端到负荷端敏捷度递增。
评价： 靠延时满足选择性；满足敏捷性；不满足速动性
8.4 三段式电流保护旳应用及评价
1 原理简朴、只需电流量、工作可靠，一般情况下能够满足迅 速性要求，广泛应用于35kV下列电网；
5 继电保护旳发展史
2. 继电保护装置旳发展史 机电型（电磁型） 晶体管型 集成电路型(未实用化推广) 微机型
其他可能旳发展方向
5 继电保护旳发展史
3. 微机继电保护装置旳特点
优点：硬件便于统一；具有很强旳软件、硬件自检功能；可以 便地实现复杂旳动作特征；维护调试以便；并具有故障测距、 故障录波和报告打印等辅助功能。
继电保护工作原理
继电保护工作原理
继电保护工作原理是指通过继电器将电力系统各部件的状态信息传递给保护设备，实现对电力系统的保护。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 电流保护：电流保护主要是通过测量电路中的电流来判断是否存在过载、短路等故障。
当电流超过设定值时，继电器会被动作，将信号发送给保护设备，从而切断故障电路。
2. 过电压保护：过电压保护是通过对系统中电压进行监测和测量，当电压超过设定值时，继电器会动作，将信号传递给保护设备，以避免电气设备受到损坏。
3. 低电压保护：低电压保护基本原理与过电压保护相似，但是保护对象是电压过低的情况。
当电压低于设定值时，继电器会触发保护动作，以避免设备在电压过低情况下无法正常工作。
4. 频率保护：频率保护用于监测电力系统的频率，当频率偏离正常范围时，继电器会动作，将信号传递给保护设备，以防止电力系统发生频率过高或过低的故障。
5. 距离保护：距离保护是用于判定系统中发生故障的位置，以便精确地切除故障区域。
它通过测量故障点电流和电压的相位差来判断故障的距离，从而实现保护动作。
6. 差动保护：差动保护是一种用于保护输电线路和变压器的重要方式。
它基于物理定律，通过比较输入和输出电流的差值，
来判定是否存在异常情况，如短路、接地等故障。
综上所述，继电保护工作原理是通过测量和比较电力系统中各种参数（电流、电压、频率等）的数值，判断系统是否存在故障，并通过继电器将信号传递给保护设备，实现对电力系统的自动保护。
继电保护保护类型
继电保护按保护分类（1)电流速断保护：故障电流超过保护整定值无时限（整定时间为零），立即发出跳闸命令。
(2）电流延时速断保护：故障电流超过速断保护整定值时,带一定延时后发出跳闸命令.(3）过电流保护:故障电流超过过流保护整定值，故障出现时间超过保护整定时间后发出跳闸命令。
（4）过电压保护：故障电压超过保护整定值时，发出跳闸命令或过电压信号.(5)低电压保护：故障电压低于保护整定值时,发出跳闸命令或低电压信号.(6）低周波减载：当电网频率低于整定值时，有选择性跳开规定好的不重要负荷。
（7）单相接地保护：当一相发生接地后对于接地系统，发出跳闸命令，对于中性点不接地系统，发出接地报警信号.（8）差动保护：当流过变压器、中性点线路或电动机绕组，线路两端电流之差变化超过整定值时，发出跳闸命令称为纵差动保护,两条并列运行的线路或两个绕组之间电流差变化超过整定值时，发出跳闸命令称横差动保护。
（9)距离保护：根据故障点到保护安装处的距离（阻抗)发出跳闸命令称为距离保护。
（10）方向保护:根据故障电流的方向，有选择性的发出跳闸命令称为方向保护.（11）高频保护:利用弱电高频信号传递故障信号来进行选择性跳闸的保护称为高频保护.（12）过负荷：运行电流超过过负荷整定值（一般按最大负荷或设备额定功率来整定)时，发出过负荷信号。
(13)瓦斯保护:对于油浸变压器，当变压器内部发生匝间短路出现电气火花,变压器油被击穿出现瓦斯气体冲击安装在油枕通道管中的瓦斯继电器，故障严重，瓦斯气体多，冲击力大，重瓦斯动作于跳闸，故障不严重，瓦斯气体少，冲击力小,轻瓦斯动作于信号。
（14)温度保护：变压器、电动机或发电机过负荷或内部短路故障，出现设备本体温度升高，超过整定值发出跳闸命令或超温报警信号。
（15)主保护：满足电力系统稳定和设备安全要求，出现故障后能以最快速度有选择性的切除被保护设备或线路的保护。
(16）后备保护:主保护或断路器拒动时，用来切除除故障的保护。
电力系统继电保护原理-电流保护
I
I se
t.1
K
I re
l
I (3) k.B.max
II set.2
K
I re
l
I (3) k .C.m ax
KI rel
1.2
~ 1.3
继电器：
I
I op
I
I set
nTA
Kcon
nTA 为TA变比；
K con接线系数，CT二次侧接线为Y，=1； 为D，=31/225
（2）动作时间 “瞬时”
13
2.1.2 单侧电源网络相间短路时 电流量特征
1）中性点直接接地网络（110kV及以上） 主要承担输电任务，形成多电源环网，其 主保护一般由纵联保护担任，全线路上任意 点故障都能被快速切除 2）中性点非直接接地网络（110kV以下） 主要承担供、配电任务，通常采用双电源 互为备用，正常时单侧电源供电的运行方式， 其主保护一般由阶段式动作特性的电流保护
④量度继电器：过量继电器 KA
欠量继电器 KZ
10
过电流继电器原理框图
11
⑤继电特性 两个要点： 1)永远处于动作或返回状态，无中间状态。 2)Iop不等于Ire，使接点无抖动。
输出E
1 62
过量
输出E
26
欠量
1
5
Ire
34
Iop
输入I
4 35
Uop Ure
输入12U
⑥基本动作参数 动作参数： Iop 、Uop 返回参数： IDre 、Ure 返回系数 Kre = 返回参数/动作参数 KA： Kre = Ire / Iop ＜1 KV： Kre = Ure / Uop ＞1
就可能没有保护范围。
30
五项继电保护技术常识范本
五项继电保护技术常识范本一、电流保护技术电流保护技术是电力系统中最基本、最重要的保护技术之一。
它可以通过检测电路中的异常电流来及时切断故障电路，保护设备的安全运行。
电流保护主要有过电流保护和零序保护两种类型。
过电流保护是指在电流超过设定值时切断电路，防止电流超载引发设备损坏和故障扩大。
过电流保护常用的继电器有过流继电器和差动继电器。
过流继电器根据不同的故障类型，分为短路保护和过负荷保护两种。
差动继电器主要用于保护发电机、变压器等大型设备，通过比较电流的差值来判断故障。
零序保护是指在电力系统的三相电流中有一相出现故障时，通过检测零序电流变化来判断故障位置，并切断故障电路，避免损坏其他设备。
零序保护常用的继电器有零序电流继电器和差动保护继电器。
零序电流继电器通过检测三相电流的不平衡来判断故障位置，差动保护继电器则通过比较零序电流和三相电流之间的差值来判断故障。
二、电压保护技术电压保护技术是保护电力系统中各类设备的电压稳定性和安全运行的关键手段。
它主要通过检测电压的变化来判断电力系统的故障情况，并及时采取措施保护设备。
电压保护主要有欠压保护和过压保护两种类型。
欠压保护是指在电压降低到设定值以下时，切断电路，防止设备过载和损坏。
欠压保护常用的继电器有欠压继电器和欠频继电器。
欠压继电器通过检测电压降低来触发保护动作，欠频继电器则通过检测电力系统的频率降低来触发保护。
过压保护是指在电压超过设定值时，切断电路，防止设备过载和损坏。
过压保护常用的继电器有过压继电器和过频继电器。
过压继电器通过检测电压上升来触发保护动作，过频继电器则通过检测电力系统的频率上升来触发保护。
三、差动保护技术差动保护技术是一种常用的继电保护技术，它可以通过比较电流差值来判断电力系统中的故障位置，并及时切断故障电路，保护设备的安全运行。
差动保护常用于保护发电机、变压器等大型设备。
差动保护继电器通常由两个或多个电流互感器和比较机构组成。
当系统中的电流通过互感器时，差动继电器会将互感器输出的电流进行比较，如果互感器输出的电流不平衡或超过设定值，则触发保护动作，并切断故障电路。
继电保护二 三段式电流保护
整定值应选取(1),(2)中较大者。 如按照条件(2)整定将使起动电流过大，因而保护范围缩小 时，应使保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸 的时间(约0．1s) ，则可以不考虑 三相不同时合闸时，相当于出现纵向不对称故障，则必 然出现不对称序分量。
(附）纵向不对称故障分析
(3)当线路上采用单相自动重合闸时，躲非全相运行期 间振荡所造成的最大零序电流整定
电力系统继电保护
——华图乔老师
主要考点：
1.电流继电器的原理及相关概念 2.三段式电流保护的基本原理、整定计算（原则）、灵敏度校验 3.三段式电流保护的接线 4.方向性电流保护基本原理、方向元件设置原则 5.接地故障时零序分量的分布特点 6.零序分量的获取方法 7.三段式零序电流保护原理、整定计算（原则）、灵敏度校验
问题3.相间三段式电流保护的接线
三段式电流保护接线图
三段式电流保护接线图
低压线路保护逻辑框图
Ⅲ Ⅲ
问题5 方向性电流保护 1.双侧电源系统示例及其保护动作分析
按照选择性要求,应由保护区3,4切除故障
I , I I 如果：电流速断定值 I set . 2 m set . 5 n 则电流速断保护2，5误动
问题1 电流继电器 是实现电流保护的基本元件，也是简单继电器的典型
主要特性。 以P代表继电器动作的逻辑状态 继电器动作：P=1 （逻辑“1”） 继电器返回：P=0 （逻辑“0” ） 概念：1）电流继电器动作电流：Idz.j 2）电流继电器返回电流：Ifh.j
• 继电特性
• 继电器的动作明确干脆， 不可能停留在某一个中间位置 保证其动作确切可靠
4、定时限过电流保护
定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后 备 以及相邻线路或元件的远后备。 • 动作电流按躲过最大负荷电流整定。 III
继电保护的四个基本原理
继电保护的四个基本原理继电保护是电力系统中非常重要的一项安全保护措施，它能够在电力系统发生故障时快速、准确地检测和切除故障部分，从而保护电力设备和电力系统的安全运行。
继电保护的实现依赖于一些基本原理，本文将介绍继电保护的四个基本原理。
一、电流保护原理电流保护是继电保护中最常见的一种保护方式。
它基于电流的大小和方向来判断电力系统中是否存在故障。
当电流超过设定值时，继电器就会触发动作，进而切除故障部分。
电流保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将高电压线路中的电流转换成与之成比例的低电流，并通过继电器进行监测和切除故障。
二、电压保护原理电压保护是继电保护中另一种常见的保护方式。
它主要用于检测电力系统中的电压异常情况，如过高或过低的电压。
电压保护的实现需要使用电压互感器和继电器。
电压互感器将高电压线路中的电压转换成与之成比例的低电压，并通过继电器进行监测和切除故障。
三、差动保护原理差动保护是一种以比较电流差值来判断电力系统中是否存在故障的保护方式。
它主要应用于变压器、发电机等设备的保护。
差动保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将设备输入和输出侧的电流转换成与之成比例的低电流，继电器通过比较两侧电流的差值来判断是否存在故障，并触发动作切除故障。
四、过电流保护原理过电流保护是一种以电流超过额定值来判断电力系统中是否存在故障的保护方式。
它主要用于保护电力系统中的配电线路和设备。
过电流保护的实现主要依赖于电流互感器和继电器。
电流互感器将高电压线路中的电流转换成与之成比例的低电流，并通过继电器进行监测和切除故障。
继电保护的四个基本原理分别是电流保护、电压保护、差动保护和过电流保护。
这些原理在电力系统中起到了至关重要的作用，保护了电力设备和电力系统的安全运行。
通过合理配置和使用继电保护装置，能够及时检测和切除故障，有效避免了电力系统事故的发生，保障了电力系统的可靠供电。
继电保护-零序电流保护
=
C0m I0M
=
1 K0b.m
I0M
39/58
三、零序电流Ⅲ段保护
躲过下一级线路出口相间短路所产生的最大不
平衡电流。
I III set
>
Iunb
=1 nTA
IµA + IµB + IµC
=
(0.1/
2)⋅
I (3) K .max
nTA
(三相互感器为同型号 时，下图说明)
目前的工程中，通常取一次的零序电流为300～
IA
Ia'
( ) = 1
nTA
IA − IµA
三相二次、一次I关系：
误 不IZ差 平µ1 A， 衡称 电ZµZ为 流2 ：IunZb L
3I0 = Ia + Ib + Ic
( ) ( ) = 1
nTA
IA + IB + IC
−1 nTA
IµA + IµB + IµC
15/58
TA的误差曲线：
二次侧 I2
国家标准规定，最大的过渡电阻按照下面
考虑：110kV—— 75Ω 220kV——100Ω
实质是反映：
500kV——300Ω
I K ≥ 1kA
43/58
2.3.6 方向性零序电流保护 通常为多接地点——类似于“多电源”点。
因此，需要方向元件。 回顾一下零序方向特征：
44/58
分析1上图，并归2 纳后，可以1 知道： 2 1）内部接地时 2）N侧外部接地时
Ia'
( ) = 1
nTA
IA − IµA
三相二次、一次I关系：
Z1
IµA
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1150A
（1）起动电流
I '' dz.1
K I'' ' K dz.next
K I'' ' K dz.2
K K I '' ' (3) K K d.C.max
=1.21.31250 1950(A)
（2）动作时限 t1'' t2' t 0 0.5 0.5(s)
（3）灵敏度校验
(2)
I ''
d.B.min
I ''' K I lm.近
(2) d.B.min
''' dz.1
3 2
I (3) d.B.min
=
I ''' dz.1
3 3550
2
3.87 f 1.5
794.12
2）作下一线路的远后备保护
I ''' K I lm.近
(2) d.C.min
''' dz.1
均符合要求
3 2
I (3) d.C.min
依次短时断开每条线路，当断开某条线路时，零 序电压信号消失，即表明接地故障出现在这条 线路上。
❖ 零序电流保护 ➢原理
利用故障线路零序电流较非故障线路大的特点来实 现有选择性地发出信号或动作于跳闸的保护装置
➢动作电流:躲过本线路非故障时零序电容电流
线路对地电压
I&set Krel 3UC0
本线路每相 对地电容
=
I ''' dz.1
3 1150
2
1.26 f 1.2
794.12
❖小结
➢ 在发生单相接地时全系统都将出现零序电压
➢ 在非故障的元件上的零序电流数值等于本身的对 地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母 线流向线路。
➢ 在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地 电容电流之和，电容性无功功率的实际方向为由线 路流向母线。
二、中性点经消弧线圈接地电网中单相接 地故障的特点
1.25, Kss
1, Kre
0.85。
A
E1
1 30km
B 2
C 3
t3 0.5s
110kV IA-B.Lmax=540A
4
t4 1s
I (3) d.B.max
3780A
I (3) d.B.min
3550A
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
1150A
解：
1、对保护1进行电流速断的整定计算
I (3) d.B.max
3780A,
I (3) d.B.min
3550A
（1）起动电流
I' dz.1
K I' (3) K d.B.max
1.3 3780
4914(A)
（2）动作时限 t1' 0s
（3）灵敏度校验
115
3
X s.max
X 0 Lmin
115
3
X s.max
X 0 LAB
I' dz.1
d.B.min
X 0 LAB
115 3 0.4 30 3.55
6.7()
2、对保护1进行限时电流速断的整定计算
A
B
C
E1 1 30km
2
3 t3 0.5s
4
t4 1s
110kV
I (3) d.B.max
3780A
I (3) d.B.min
3550A
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
❖ 为何加消弧线圈？
接地点流过全系 统电容电流
很大 燃起电弧
弧光过电压
非故障相对地 绝缘破坏，形成两 解决 消弧线圈抵消
电压升高
点或多点短路 方案 电容电流
❖ 消弧线圈的作用
I&k I&L I&C
I&L
U&0
jL
E&A
jL
j E&A
L
I&C j3E&AC
I&k
j
E&A
L
jE&A 3C
jE&A
瞬时动作取4～5
➢灵敏度校验 延时动作取1.5～2.0
Ksen
3U(C0
elC0
1.2（5 电缆线路） 1.5 （架空线路）
在最小运行方式下各线路 每相对地电容之和
❖ 零序功率方向保护
➢原理:利用故障线路与非故障线路零序功率 方向不同的特点来实现保护,动作于信号或 跳闸 。
2、何谓功率方向元件的90°接线？若线路阻抗角φk=50°，功率方向元 件采用90°接线，其最大灵敏角应选择为多少比较合适？
3、如图所示网络，线路阻抗为0.4Ω/km。试对保护1的电流速断保护，
限时电流速断保护和定时限过电流保护进行整定计算。已知，
K
I re
l
1.3,
K
II rel
1.2,
K
III rel
§2-4 中性点非直接接地电网中单相接地故 障的零序电压、电流及方向保护
➢故障点电流很小，为电容电流 ➢三相的线电压仍然保持对称，对负荷供
电没有影响 ➢一般允许继续运行1～2小时，故单相接
地时只要求保护发出信号不必跳闸
一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点
❖ 简单网络
➢正常运行：每相对地都有一个电容电流U C0
非故障相对地电压升高为原来的 3 倍。
➢电容电流
I&B jU&BkC0 I&C jU&CkC0
I&k I&B I&C jC0(U&Bk U&Ck ) 3E&A jC0
Ik 3EAC0 3UC0
接地点流回的电流为正常运行时三相对地 电容电流的算术和。
❖ 多条线路网络 以线路Ⅱ中A相发 生接地故障为例
➢适用于零序电流保护不能满足灵敏度系数 的要求和接线复杂的网络中。
❖ 其他保护方式：利用高次谐波或故障过渡过 程的暂态分量以及以上几种保护方式的综合 等。
❖ 评价：以上提到的保护方式各有一定的局限 性和缺点，仍需探索新的保护方式。
作业题
1、比较三段式电流保护第I、II、III段的灵敏度和保护范围。
K lm
''
I dz.1
3 2
I (3) d.B.min
I '' dz.1
=
3 3550
2
1.58 1.5
1950
3、对保护1进行定时限过电流保护的整定计算
（1）起动电流 （2）灵敏度校验
I "' dz.1
K
"' K
K
zq
I
fh.max
Kh
1.251 540 0.85
794.12(A)
1）作本线路的近后备保护
➢欠补偿 IL IC
1
L
3C
当某元件切除时，情况同上 不采用
➢过补偿 IL IC 补偿后剩余的电流是电感性 的，广泛采用
❖ 采用过补偿方式的消弧线圈，单相接地故障特点
3I&0 I&k I&0' (I&L I&C ) I&0'
➢流经故障线路的零序电流将大于本身的电容电 流，但大的不多。
I&A I&B I&C jU&AC0 jU&BC0 jU&CC0 0
➢单相接地故障（如A相接地）
U&Ak 0
U&Bk E&B E&A 3E&Ae j150
U&Ck E&C E&A 3E&Ae j150
U&k 0
1 3
(U&Ak
U&Bk
U&Ck )
E&A
故障相对地电压为0；
➢流经故障线路的容性无功功率实际方向为由母 线到线路，同非故障线路。
三、中性点不接地电网中单相接地的保护
❖ 绝缘监视——一般装在发电厂和变电所的母线上
➢正常运行时 三只电压表读数同， 继电器不动作
➢接地故障
三只电压表读数不 同，出现零序电 压，继电器动作
➢选线 没有选择性，不知道哪一线路出现接地故障
(
1
L
3C)
3～6kV电网电容电流超过30A
设消弧线圈 的条件
10kV电网电容电流超过20A 22～66kV电网电容电流超过10A
❖ 消弧线圈的补偿方式
U0
I&k I&L I&C
jE&A
(
1
L
3C)
j3L j 1
C
➢完全补偿 IL IC
Ik 0 ,
1
L
3C
产生串联谐振，中性点对地 电压严格升高，不采用
3 115 3 2 X s.max X 0Lmin
I (3) d.B.min
115 X s.max
3 X 0LAB
1 3 115 3
Lmin
( X0
2
I' dz.1
X s.max )
12.5(km)
Lmin %
Lmin LAB
100%
41.67%
符合要求
X s.max
115 3 I (3)
➢非故障线路Ⅰ 零序电流：