继电保护第二章-电流保护

过电流继电器：是实现电流保护的基本元件， 它在电流保护中用作测量和起动元件，是反应 电流超过某一门槛（整定值）而动作的继电器。
继电器的工作原理
（二）继电特性及返回系数
继电特性：无论启动 或返回，继电器的动 作是明确干脆的，不 可能停留在某一个中 间位置。
返回系数
返回值 KRE = 起动值
过电流保护
=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
3 × 115 3 2 X s.max + X 0 Lmin
I (3) d.B.min
=
115 X s.max +
3 X 0 LAB
Iss M
整定原则及计算
动作电流：按躲开被保护线路的最大负荷电 流 IL.max ，且在自起动电流下继电器能可靠返 回进行整定。
= I r' e
可靠系数， 一般取
1.15～1.25
K × I III rel
ss.max Iss.m=ax Kss × I L.max
I= sIeIIt
I= r'e K re
K K I '' ' (3) K K d.C.max
=1.2×1.3×1250 = 1950(A)
（2）动作时限 t1'' = t2' + ∆t = 0 + 0.5= 0.5(s)
（3）灵敏度校验
= Kl'm'
(2)
I= d.B.min I ''
dz.1
3 2
I (3) d.B.min
I '' dz.1
缺点：越靠近电源端其动作时限越大，对靠 近电源端的故障不能快速切除。
5A4
B3
C2
D1
MM
t t5
∆t t4
∆t t3 ∆t t2
∆t t1
l
五、三段式电流保护应用及评价
保护
动作值
动作时限
灵敏度校验
电流速断保
护（Ⅰ段）
I = K I I
I (3)
set .1
rel k.c.max
限时电流速
断（Ⅱ段）
, t=本II
t II
next
+
∆t
限时电流速断原理接线图
加入一个时间 继电器
对限时电流速断保护的评价
优点
结构简单，动作可靠 能保护本条线路全长
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部分起后备保 护作用。
四.定时限过电流保护（电流Ⅲ段）
——反应电流增大而动作，它要求能保护本条线 路的全长和下一条线路的全长。作为本条线路 主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路 下一条线路中去（灵敏性）
动作带有一定的时限（选择性）
保护范围一般不超出下一条线路无时限电流 速断保护的范围（速动性）
整定计算
动作电流：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。
I = K I II
II I
set
rel set.next
可靠系数，一般
下一条线路电流速 断保护的动作值
取1.1～1.2
动作时限
t1I= QI F
tI 2QF
+
∆t
动作时间级差
动作时间级差 ∆t 的确定考虑以下因素：
断路器动作时间 下级保护配合段的时间元件正误差（滞后动作） 本保护时间元件的负误差（提前动作） 下级保护的返回时间 裕度
工程上一般取0.3s到0.5s
灵敏度校验
K > 1 保护范围末端金属性短路时故障参数的最小值
三段式电流保护原理框图
阶段式电流保护的实际应用
工程应用时，应在满足保护四项基本要求的 基础上，根据被保护设备的重要性和投资情况 进行保护的配置。以简单、可靠、经济为原则， 不一定配置完整的三段式电流保护。
E
A
5
4
B 3
C2
D 1
LOAD
例1：如图所示网络，线路阻抗为0.4Ω/km。
试对保护1进行电流速断，限时电流速断和定时
K re
= K sen ( 近 )
I k . min .本末 I III
set
≥ 1.3 1.5
t1II=I
t III 2
+ ∆t
= Ksen(远)
I k . min .下一末 I III
set
≥ 1.2
三段式电流保护保护范围示意图
保护1的3段范围
保护1的2段保护范围
保护1的1段保护范围
保护2的1段保护范围
三.限时电流速断保护（电流Ⅱ段）
——切除本线路上电流速断保护范围以外的
故障，作为电流速断保护的后备保护。
工作原理 保护2
限时电流速断
保护2 电流速断
保护1 电流速断
A
B
C
D
2
1
t
t' 2
∆t
t '' 2 t' 1
t '' 1
∆t
l
限
时
电
流
速
断 动 作
I II set .1
IΙ set .2
特
性
分
I = K I II
II I
set
rel set.next
t I = 0s
t1II= t2I + ∆t ≈ 0.5s
Lb %
=Lmin LAB
×100%
≥
15 20%
= K sen
I (2) k . min I II set
≥ 1.3 1.5
过电流保护 （Ⅲ段）
I III set
=
K K I III kel ss L.max
限过电流保护进行整定计算（起动电流、动作
时限和灵敏度系数），并画出时限特性曲线。
已知
K
' k
=
1.3,
K
'' k
=
1.2,
K
' '' k
= 1.25, K zq
= 1, Kh
=
0.85
A
E1
1 30km
110kV Ifh.max=540A
B 2
C 3
t3 = 0.5s
4
t4 = 1s
I (3) d.B.max
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
= 1150A
（1）起动电流
= I d''z.1
K
= I'' '
K dz.next
K= K'' Id' z.2
M I 1 K2
N K1 I 2 m
nP
三段式电流保护：由电流速断保护、限时电流速 断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套 保护。通常应用于配电网络，也可用于110kV直 馈线，作为相间故障的保护。
评价
优点：简单、可靠，并且在一般情况下也能 够满足快速切除故障的要求。
缺点：直接受电网的接线以及电力系统运行 方式变化的影响，而灵敏性则必须用系统最 小运行方式（两相短路）来校验，故可能不 满足灵敏系数或保护范围的要求。
工作原理： 电流速断保护为了保证其保护的 选择性，一般情况下速断保护只保护被保护 线路的一部分。
A2
B1
C
D
d1 d2
对单侧电源供电线路，在线路上发生短路时
三相短路电流：
I (3) k
=
Zs
Eϕ + Z1L
系统阻抗
电源等值计算相电势 线路单位正序阻抗
两相短路电流：
I = ( 2 ) k.min
动作电流：按躲过变压器二次侧母线上的
最大短路电流来整定。
I = K I I
I (3)
set
rel k.母线.max
电流速断原理接线图
电流速断保护的评价 优点：简单可靠，动作迅速 缺点
一般不能保护线路的全长 保护范围直接受系统运行方式变化的影响。
结论：当系统运行方式变化很大，或者被保护 线路的长度很短时，速断保护就可能没有保护 范围，因而不能采用。
电流速断最小保护范围计算
I
= I
set .1
3×
Eϕ
2 Zs.max + Z1Lmin
保护范围（灵敏度）校验
Lb %
=
Lmin LAB
×100%
≥
（15%～20%）
动作时限
t' = 0s
没有人为延时，只考虑继电 保护固有动作时间
线路-变压器电流速断保护
A
B1
Y△
C
把线路-变压器看成一个整体，当变压器内部故障 时，切除变压器和切除线路后果是相同的，因此 当变压器内部故障时，由线路的瞬时速断保护切 除故障是允许的，此时瞬时速断保护可以保护线 路全长。
=
3780A
I (3) d.B.min
=
3550A