电流速断和限时速断保护原理(含图).docx
电流速断保护
当输电线路发生严重故障时，将会产生很大的故障电流，故障点距离电源愈近，短路电
流就愈大。
电流速断保护就是反应电流升高而不带时限动作的一种电流保护，但电流速断保护不能保护线路的全长。
根据继电保护速动性的要求，电流速断保护的动作时限为瞬时动作，
任一相电流大于整定值，保护就会跳闸并发信号。
其动作方程为：
Id ≥ I1
式中， Id 为短路电流，I1 速断保护定值。
电流速断保护原理逻辑图如下：
速断保护
控制字
速断方向
控制字
复归后
D5面板指示灯
跳闸后
IA +J4保护动作出口-
FZA复归后IB+
J7、J9保护信号出口-
FZB
启动重合闸
IC+
-
I1
FZC
图 5-1电流速断保护原理逻辑图
HL-9661 的电流速断保护具有方向闭锁的功能，可通过控制字（速断方向）进行投退选
择。
方向元件闭锁是根据判断功率方向来决定的，只有当短路功率方向是由母线到线路时保
护才动作，反之不动作。
5.1.2 电流限时速断保护
由于电流速断保护（无时限）不能保护线路全长，因此需要增加带时限的电流速断保护，用以保护线路的其余部分的故障，并作为电流速断保护的后备保护。
其保护范围不仅包括线路全长，而且深入到相邻线路的无时限保护区一部分。
电流限时速断保护的动作时限应与电流速断保护相配合。
当任一相电流大于整定值并超过整定延时，保护跳闸并发信号，点亮面板指示灯D5，其动作方程为：
Id≥ I2
t ≥ t_I2
式中， Id 为短路电流，I2 为电流限时速断保护定值；
t为短路电流大于电流限时速断保护定值的时间；
t_I2 为电流限时速断保护的整定延时。
电流限时速断保护原理逻辑图如下：
限时速断保护
控制字
限时速断方向
控制字
D5
IA+t= t_I2
J4
-1 FZA
J7、J9 IB+
-
FZB
IC+
I1-
FZC
图 5-2电流限时速断保护原理逻辑图复归后
面板指示灯
跳闸后
保护动作出口复归后
保护信号出口
启动重合闸
HL-9661 的电流限时速断保护具有方向闭锁的功能，可通过控制字（限时速断方向）的
投退来选择。
方向闭锁是根据判断功率方向来决定是否闭锁，只有当短路功率方向是由母线到线路时保护才动作，反之不动作。
(完整word版)三段式电流保护
三段式电流保护一、 电流速断保护（第I 段）图1 简单网络接线示意图对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护.为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。
以上图1所示的网络接线为例，假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A 母线处的保护1来讲，其起动电流'.1dz I 必须整定得大于d2点处短路时,可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下B 母线上三相短路时的电流..max d B I ，即：'.1..maxdz d B I I >（1—1）引入可靠系数' 1.2~1.3k K =，则上式即可写为： ''.1..max dz k d B I K I =•（1—2)当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在A 母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时,可能出现的最大短路电流,即在最大运行方式下C 母线上三相短路时的电流..max d C I ，即：''.2..max dz k d C I K I =•（1—3）当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B 母线处的保护2就能起动，最后动作于跳断路器2。
后面几段线路的电流速断保护整定原则同上。
电流速断保护的主要优点是：简单可靠,动作迅速，因而获得了广泛的应用。
但由于引入的可靠系数' 1.2~1.31k K =>,所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。
运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85％~90％。
二、 限时电流速断保护（第II 段）1、工作原理及整定计算的基本原则由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长,因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障,保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。
电流速断保护
（5）单相式原理接线
信号
K
从上式可见，保护装置动作时间是从
用户到电源逐级增加，越靠近电源，保护 动作时间越长。
QF1 t
0
QF2
QF3
△t △t
l
特点：形状象一个阶梯，故称为 梯形时限特性。
由于保护动作时限是固定的，与 短路电流大小无关，称定时限过电流 保护。
（2）整定计算
1）在被保护线路流过最大负荷电流时， 保护装置不应动作
（4）限时电流速断保护的选择性 是依靠动作值、动作时间来保证。
小 结
（5）当灵敏度不满足要求时，可 与相邻线路限时电流速断保护配合。
3、定时限过电流保护 作用：一般作为主保护的后备保护。
要求：应能保护被保护线路的全长， 也能保护相邻线路全长及相邻元件的 全部。
即应能起到近后备与远后备保护的作用。
第1章 输电线路电流电压保护
1.1 单侧电源输电线路相间短路的电 流电压保护
1、瞬时电流速断保护 2、限时电流速断保护
3.1 单侧电源输电线路相间短路的电流保护
利用电流突然增大使保护动作而 构成的保护装置,称为电流保护。
1、瞬时电流速断保护 瞬时电流速断保护，它是反映电流升高，不 带时限动作的一种保护，也称Ⅰ段保护。
2、原理接线
信号
2、限时电流速断保护
要求：应能保护线路全长。 被保护线路末端短路有灵敏度，
必然保护区要延伸到相邻线路、或 相邻元件的一部分。
为满足选择性要求，保护动作 带有一定的时限。
图形符号 I ＞
Ik
I k . max
I
II op1
I oI p2
l
loIIp1
铁路电力线路保护—限时电流速断保护
限时电流速断保护的灵敏度校验
保护范围不超过下级线路I段保护范围
动作时限比下级线路I段保护高一个时
间阶梯
保护范围不超过下级线路II段保护范
围
与下级线路的II段保护配合
动作时限比下级线路II段保护高一个
时间阶梯
限时电流速断保护的时间配合
限时电流速断保护的时间配合
延时与延伸的范围有关！
限时电流速断保护的整定
k
动
作
时
限
尽
可
能
短
✓ AB线路的限时电流速断保护不超过BC线路的
应考虑
电流速断保护范围。
✓ 动作时限比BC线路电流速断保护大一个时限
差△t。
限时电流速断保护的整定
由此可见
带时限的电流速断保护是在保证选择性和可靠性的前提下，牺牲了一定的速
动性，获得（能保护线路的全长）的灵敏性的。
取1.1~1.2
限时电流速断保护的评价
限时电流速断保护的评价
任务：在保证选择性前提下，保护线路全长。
工作原理：
保护全长——将保护范围延伸至下级线路，与下级线路I段配合。
为了保证选择性——带时限，比下级线路I段高一个△t 。
保证选择性和可靠性，牺牲速动性，获得灵敏性。
限时电流速断保护的评价
优点
缺点
灵敏性好，能保护线路全长。
速动性较I段差一些；
可以作为电流I段保护的近后备。
不能作为下级线路的远后备保
护。
结论：①可与电流I段保护配合，保证全线范围内故障在0.5s内予以切除，一般
情况下能够满足快速切除故障的要求，作为“主保护”。
②适用于对速动性要求不高的系统——35kV以下
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。
第讲电网相间短路的三段式电流保护限时速断PPT课件
• 优点 简单可靠，动作迅速，满足选择性
• 缺点 不能保护线路全长，只能保护线路首端部分，灵敏性不高；保护范围受运行 方式变化的影响。
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限时电流速断保护的引出
• 无时限电流速断保护不能保护线路全长，为反应线路末端故障，需装设另一 套限时电流速断保护。
• 限时电流速断保护定义：以较小动作时限切除全线范围内故障的电流保护， 也称为电流Ⅱ段。
• 依据动作电流和返回电流的关系得动作电流 整定公式： IⅢop= Ir/Kr= （Krel·Kast / Kr ）·IL·max
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3.4 定时限过电流——灵敏系数的校 验
（1）作本线路近后备时，取本线路末端为校验 点，即取最小运行方式下，本线路末端两相短 路，流过本保护的电流值Ikmin
• 为使限时电流速断保护动作时限尽可能短，其 保护范围不超出下一线路无时限电流速断范围； 动作时限比下一线路速断高出一个级差△t。
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2.2 工作原理——保护动作整定分析 图
第7页/共23页
2.2 工作原理——保护动作整定分析 图
第8页/共23页
2.3 限时电流速断保护的整定原则
• 动作电流整定——本线路电流Ⅱ段保护范围 不超出下一线路电流Ⅰ保护范围。即 IⅡop·1＞IⅠop·2，即IⅡop·1=Krel·IⅠop·2。 Krel取1.1～1.2
3.3 定时限过电流保护的动作电 流
• 动作电流的整定：两个条件：
（1）在正常运行时不应动作，即
IⅢop·＞IL·max
（1）
（2）外部故障切除后，保护必须可靠返回， 即
Ir＞I′L·max
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第5讲 限时电流速断保护 的工作原理
A
2
B
C
1
3
D
I II set.2
K II rel
max(
I
I set.1
,
I
I set.3
)
限时电流速断保护的整定计算
• （2）动作时限
电流
II
段的动作时限
t
II 2
，应选择得比下一条线路电流
I
段的动作时限
t1I
高出一个时间阶梯 t 即
t
II 2
t1I
t
t 包括
故障线路断路器的跳闸时间、灭弧时间 故障线路保护1时间继电器实际动作时间比整定时间大的正误差 保护2时间继电器可能比预定时间提早动作的负误差 保护2测量元件在外部故障切除后由于惯性不能立即返回的延时 考虑一定的裕度
贵州大学“本科教学工程” 资源共享课程建设项目——《继电保护原理》
限我时们电流毕速业断保啦护
的工作原理 其实是答辩的标题地方
主讲人
汤亚芳
电气工程学院
限时电流速断保护的工作原理
•限时电流速断保护——带时限动作的电流保护，用来切除本线路上速断 保护范围以外的故障。也称为电流保护ＩＩ段。
要求: （a) 满足选择性要求：在下级线路短路时，保证下级保护优先切除故障。 （b) 满足速动性要求：力求具有最小的动作时限； （c) 满足灵敏性要求：在任何情况下能保护本线路的全长；
为了避免这种情况的发生，就不能采用两个电流相等的整定方法，而必 须采用：
I II se t 2
II se t1
引入可靠配合系数
K
II rel
，则得
I K I II set2
II I rel set1
铁道供电技术《3.1.2 限时电流速断保护》
保护2 限时电流速断保护
近后备 主保护 远后备 不动作
保护1 电流速断保护
不动作 不动作 主保护 主保护
图33 限时电流速断保护的单相原理接线图
3、动作时限
t1" t2' t
△t的大小要保证在重叠保护区内发生故障时保护动作的 选择性，假设过大那么速动性差，过小那么不能保证选择 性。在工程上考虑各种因素，数值一般取035～，。
4、整定原那么 保护范围必须延伸到下一条线路中去； 动作带有一定的时限〔选择性〕； 保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护的范围
〔速动性〕。
5、整定计算 动作电流按躲开下一条线路流速断保护的动作电流进行 整定。
下一条线路电流速 断保护的动作值
I K I " AC•1T
"' REL AC•2T
二、限时电流速断保护电流Ⅱ段 1、含义 限时电流速断保护是指带较短动作时限，动作电 流按躲开下一段线路电流速断保护的动作电流整 定的电流保护。 2、保护范围 能保护线路全长，但不能保护下一段线路全长， 因此不能作为下一段线路全长的后备保护。
短路点
k1 k2 k3 k4
保护2 电流速断保护
主保护 不动作 不动作 不动作
可靠系数，一 般取11～12
6、灵敏度校验 灵敏系数以本线路末端的最小两相短路电流来校验。
(2)
I k•m in•2
K sen
"I ACTFra bibliotek1被护线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
7、对限时电流速断保护的评价 〔1〕优点 结构简单，动作可靠；能保护本条线路全长。 〔2〕缺点 不能作为相邻元件〔下一条线路〕的后备保护，只能对 相邻元件的一局部起后备保护作用。
继电保护原理 第四章 第一、二节 线路电流保护
电流速断保护方向元件的装设原则
例如：
同一线路两侧，定值小者加方向元件，定值大者可不 加方向元件。
EI
k2
M 1 2
N
k1 E II
I I I set1 I set2
保护1可不加KW
(二)限时电流速断保护的整定计算
仍然是与下一级保护的第一段配合，但需考 虑保护安装点与短路点之间有分支电路的影响。 k C B A I AB I
o
Ik2
（2）功率方向继电器的动作方程 比相式动作方程：
e jα Ur 90 arg 90 Ir
Ur 90 arg 90 Ir
KU r I r cos( r ) 0
①四个角度： r： 加入功率方向继电器的电压和电流之夹角
I k1B
k1点短路时,若
I I I k1 A I set2
保护2误动；
EA
A
1
k2
B
2 3
k1
C
4 5 6
D EB
I k2 A
对电流速断保护: k2点短路时,若
I k2 B
I I I k2 B I set3 保护3误动；
EA
A
1 2
B
3
k1
4
C
5 6
D
EB
I k1 A
对过电流保护:
I k1B
动作
小结: 采用90°接线方式的优缺点 优点： ① 对各种两相短路都没有死区。 ② 适当选择内角α后，对线路上各种相 间故障都能保证动作的方向性。 缺点： 三相短路时仍有死区。
三、方向性电流保护整定计算特点
(一)电流速断保护的整定计算 k2
三段式电流保护
三段式电流保护电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成 一整套保护，称做三段式电流保护。
三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。
其中速 断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最 大负荷电流来整定的。
一.无时限电流速断保护根据对继电保护速动性的要求，在简单、可靠和保证选择性的前提下，原则上力求装设快速动作的保护。
无时限电流速断保护（又称Ⅰ段电流保护）就是这样的保护，它是反应电流升高而不带时限动作的一种电流保护。
其工作原理可用图3-1所示单侧电源线路的无时限电流保护为例来说明。
图3-1 单侧电源线路无时限电流保护作用原理当线路上发生三相短路时，流过保护1的短路电流为KM M M K Z Z E Z E I +==∑)3( （3—1） 式中M E ——系统等效电源的相电动势；M Z ——系统等效电源到保护安装处之间的正序阻抗；K Z ——保护安装处至短路点之间的正序阻抗。
由式（3-1）可见，当系统运行方式一定时，M E 和M Z 是常数，则流过保护的三相短路电流，是短路点至保护安装处间距离L 的函数。
短路点距电源越远流过保护的三相短路电流越小。
图3-1中曲线1表示，系统在最大运行方式下三相短路时，流过保护的最大三相短路电流)3(K I 随L 的变化曲线。
曲线2，是系统在最小运行方式下两相短路时，流过保护的最小两相短路电流)2(K I 随L 的变化曲线。
对于反应电流升高而动作的电流保护装置而言，能使保护装置起动的最小电流称为保护装置的动作电流，以oper I 表示。
当流过保护装置的电流达到这个值时，保护装置就能起动。
显然，仅当通过被保护线路的电流k I ≥oper I 时，保护装置才会起动。
在图3-1中，以M 处保护为例，当本线路（L MN ）末端发生短路故障时，希望M 处无时限电流速断保护能瞬时动作切除故障，而当相邻线路首端（或称出口处）发生短路故障时，按照选择性要求，M 处保护不应动作，应由N 处保护动作切除故障。
三段电流保护
保护作用、原理接线、特点(知道) 保护原理(理解) 整定计算及各保护互相配合工作情况、展开图(掌握)
第一节 无时限电流速断保护
作用：作为被保护线路相间短路的主保 护
原理：反映被保护元件电流升高而瞬时 动作的保护
MI
IK
IK
1 ２
0
N
K
I (3) k max
EM Z M min
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对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力
1.串联线路
完全星型
不完全星型
由于两个保护在定 值和时限上都按选 择性要求而配合整 定的，因此，能够 保证100％地只切 除线路Ⅱ。
由于B相不装电流互感器和相 应的电流继电器，当线路Ⅱ 上发生B相接地，而线路I上 发生A相或C相接地时，保护 2不能动作，只能由保护1动 作切除线路I，扩大了停电范 围。这种接线方式在不同相 别的两点接地组合中，只能 保证的机会有选择性地切除
一条线路。
A BC I 1 K1 I
I2
K2
I3
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II III 返回
对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力
1.并联线路
完全星型
两套保护将同时动作， 而切除两条线路。
不完全星型
保护动作情况
能保证有2/3的机会只切除一条线路。
A BC I 1
I
I2
K2
II
线路II故障相别 线路III故障相别 保护2动作情况
Ig I2
三相三继电器完全星接线方式
可以反 IA IB IC
应各种
II
I
类型的
相间故 障和接
Ia Ib
Ic
地故障
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