电力系统继电保护电流保护
电力系统继电保护-(第2版)第二章-电流保护PPT课件全文编辑修改
等值阻抗最大，以致发生故障时，通过保护装置的短路电流为 最小的运行方式。
➢最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时通过保护装置
的电流为最大，称为最大短路电流。
Ik.m axZ E Z s.m iE nZ k 1Z s.m in E Z 1 L k 1短路类型系数
流来整定。
动作电流：
I ＝K II
II
set.2 rel
Iset.1
K r I e I l 1 .1 ~ 1 .2 ( 非 周 期 分 量 已 衰 减 ）
为保证选择性，动作时限要高于下一线路电流速断保护的动 作时限一个时限级差△t （Δt一般取0.5s）
动作时间： t2II t1 tt
(1) 前一级保护动作的负偏差(即保护可能提前动作) ； (2) 后一级保护动作的正偏差(即保护可能延后动作) ； (3) 保护装置的惯性误差(即断路器跳闸时间：从接通跳闸回 路到触头间电弧熄灭的时间) ； (4) 再加一个时间裕度。
Lmin
1( Z1
3 E
2
II set
Zs.max)
（保证选择性和可靠性，牺牲一定的灵敏性，获得速动性）
三、保护实现原理图
电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。 缺点是不能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式和 线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保护线路很 短时，甚至没有保护范围。
对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流 保护，即第一段为无时限电流速断保护，第二段为限时电 流速断保护，第三段为定时限过电流保护。其中第一段、 第二段共同构成线路的主保护，第三段作为后备保护
电流互感器和电流继电器是实现电流保护的基本元件。
(完整版)电力系统继电保护辅导资料二
电力系统继电保护辅导资料二主题：课件第二章电网的电流保护第1-2节——单侧电源网络相间短路的电流保护、电网相间短路的方向性电流保护学习时间：2013年10月7日－10月13日内容：我们这周主要学习第二章的第1-2节，单侧电源网络相间短路的电流保护和电网相间短路的方向性电流保护的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深电网电流保护相关知识的理解。
一、学习要求1．掌握三段式电流保护的配合原则、整定计算，会阅读三段式电流保护的原理图；2．理解方向性电流保护中方向元件的作用，能正确按动作方向分组配合、整定计算。
二、主要内容（一）单侧电源网络相间短路的电流保护1．继电器（1）基本原理能自动地使被控制量发生跳跃变化的控制元件称为继电器。
当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时，继电器就动作，使被控制电路通断。
它的功能是反应输入信号的变化以实现自动控制和保护。
继电器的继电特性：(也称控制特性)继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。
图1 继电特性继电器的返回系数r K ：返回值r X 与动作值op X 的比值。
即r r opX K X 过量继电器：反应电气量增加而动作的继电器。
其返回系数小于1，不小于0.85。
欠量继电器：反应电气量降低而动作的继电器。
其返回系数大于1，不大于1.2。
（2）继电保护装置的基本分类● 按动作原理：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。
● 按反应的物理量：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。
● 按作用：起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。
Y Y min 0（3）过电流继电器动作电流(I op )：使继电器动作的最小电流。
返回电流(I re )：使继电器由动作状态返回到起始位置时的最大电流。
2.单侧电源网络相间短路时电流量值特征正常运行：负荷电流短路：三相短路、两相短路k k s E I K Z Z ϕϕ=+式中，E ϕ——系统等效电源的相电动势；s Z ——保护安装处至系统等效电源之间的阻抗；k Z ——短路点至保护安装处之间的阻抗；K ϕ——短路类型系数（三相短路取１，两相短路取2）。
电力系统变电站的继电保护
电力系统变电站的继电保护电力系统是一个复杂的系统，由许多电气设备组成，例如变电站、输电线路、变压器等。
为了保障电力系统的稳定运行，需要设置一些继电保护设备，对各种电气故障进行及时检测和处理。
变电站作为电力系统中既是输电又是配电的重要环节，具有较多的继电保护设备。
变电站的继电保护设备主要包括：电流互感器、电压互感器、保护继电器、故障录波器、自动重合闸装置等。
电流互感器主要是为了检测电流异常的情况，通常被用于电流差动保护。
它通过将高电流变压缩成可以接受的小电流，使得保护继电器能够实时检测发生的电流变化情况。
电流互感器在电力系统中的应用非常广泛，可以用于单相线路的保护、开关设备的保护、变压器的保护等。
保护继电器是电力系统中最常用的继电保护设备之一，它能够实时检测电气故障，并采取适当的措施避免电力系统受到损伤。
保护继电器包括：过流保护、距离保护、差动保护、接地保护等。
过流保护是指对电力系统中异常电流进行保护，可以防止电力系统因为负荷过大、短路故障等情况而受到损伤。
差动保护是指通过比较输入和输出电流的差异来检测电气设备是否发生短路，可以防止电力系统因短路故障而受到损伤。
故障录波器是指用来记录电力系统中异常电压、电流、功率等参数的设备，能够记录电气故障出现的时间、类型、位置、时序等信息，对于后期的故障分析和排除非常有用。
自动重合闸装置是指对电力系统中短暂的电气故障进行保护，可以自动地将断路器的开关自动重合，恢复电力系统的正常运行。
自动重合闸装置能够有效地避免人为错误操作、电力系统瞬间过载、瞬间短路等故障所引发的危险。
总之，变电站的继电保护设备是保障电力系统安全、稳定运行的重要设备，其正确、可靠的使用对于电力系统的安全、可靠运行具有重大的意义。
电力系统继电保护原理PPT 2-1三段电流保护
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
线路短，保 护范围内始 端和末端电 流差别不大
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
终端采用线 路-变压器接 线方式，保
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当电路网络中任意点发生三相或两相断路故障时， 其短路工频周期分量近似计算为：
IⅠop
IⅠ set.1
nTA
Kcon
其中 nTA是电流互感器变比。 Kcon 是接线系数，一般取1.0。
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保护范围的校验
保护范围：在已知保护的动作电流后，大于一次动作电流的 短路电流对应的短路点区域。最小的保护范围为在系统最小 运行方式下两相短路时出现。
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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
电力系统继电保护(详细版)
1. 电力系统的三种状态：正常运行，不正常运行和故障运行。
2. 继电保护的任务和作用：①当电力系统发生故障时，自动，迅速、有选择的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障元件迅速恢复正常运行。
②反应电气元件的不正常运行状态，并根据不正常运行情况的类型和电气元件的维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动进行调整。
反应不正常运行状态的继电保护装置允许带有一定个延时动作。
③继电保护装置还可以和电力系统中其他自动装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
3. 动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。
4. 继电保护装置一般由测量比较元件，逻辑判断元件和输出元件三部分组成。
测量比较元件测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出是非或0或1性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。
逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，是保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该是断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。
执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲即相应的动作信息，发出警报或不动作。
5. 电流保护的接线方式有三种：①两相一继电器的两相电流差接线②三相三继电器的完全星形接线③；两相两继电器的不完全星形接线。
6. 90°接线方式是指在三相对称的情况下，当cos ψ=1时，加入继电器的电流如ÌA 和电压ÚA 相位相差90°。
7. 90°接线方式的主要优点是：第一，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相见电压，其值很高；第二，适当地选择继电器的内角α后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。
电力系统继电保护第2.2章_双侧电源相间短路的方向性电流保护-90接线
Ur 90 arg 90 Ir
比幅式 动作方程
e j Ur 90 arg 90 Ir
90 arg
推导过程：
Ure
j ( 90 k )
Ir
90
e j 90 Ur 90 arg 90 j k Ie
relsetabbc电流被保护线路流过的短路abbc电流被保护线路流过的短路abbcabbc电流被保护线路流过的短路abbcabbc电流被保护线路流过的短路abbcabbc电流被保护线路流过的短路当既有助增又有外汲时可能大于1也可能小于1set2iireliiset1分支系数的计算必须基于系统的等值电路
U r I r cos(r k ) U r I r cos 0 U r I r 这里 k sen ，有U r I r cos(r k ) U r I r cos(r sen )
最大灵敏角 sen：功率方向继电器输入电压、电流幅值不变， 其输出动作量随两者间相位差的大小而改变，输出最大时的 相位差称为最大灵敏角。即 r sen 时，输出动作量最大。
选择0 90，B、C相继电器都能动作。
ⅱ. 远离保护安装点
Z k Z s , 可认为Z s 0 U A E A , U B E B , U C EC
PrB U CA I B cos( k 120 ) 0
综合三相和各种相间短路的分析得出： 30 60 , 方向继电器在一切故障情况下都动作。 实际继电器一般取：＝30，或 45。
4. 90º 接线方式的优点（和0º 接线方式比较）
（1）对各种两相短路都没有死区
继电保护考点
继电保护考点第2章 电流保护1. 零序保护的基本思想：电力系统正常工作时，其三相是近似对称工作的，三相中的电压和电流应为对称的三相电压/电流，其负序、零序电压/电流基本等于零。
当出现短路故障时，电路中将会通过很大的零序电流。
所以可以通过检测零序分量的大小来判别系统的故障并实施保护。
2. 中性点不直接接地系统单相接地故障的特点：（1）通过对地电容构成回路，回路阻抗大，电流小。
（2）故障点的零序电压大小与故障前故障相的相电压大小相等，方向相反。
（3）非故障线路的零序电流为自身的对地电容电流之和，方向为流出母线。
（4）故障线路的零序电流为非故障线路的对地电容电流之和，方向为流入母线2.3 解释“动作电流”和“返回系数”，过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺答：在过电流继电器中，为使继电器启动并闭合其触点，就必须增大通过继电器线圈的电流，以增大电磁转矩，能使继电器动作的最小电流称之为动作电流。
在继电器动作之后，为使它重新返回原位，就必须减小电流以减小电磁力矩，能使继电器返回原位的最大电流称之为继电器的返回电流。
过电流继电器返回系数过小时，在相同的动作电流下起返回值较小。
一旦动作以后要使继电器返回，过电流继电器的电流就必须小于返回电流，真要在外故障切除后负荷电流的作用下继电器可能不会返回，最终导致误动跳闸；而返回系数过高时，动作电流和返回电流很接近，不能保证可靠动作，输入电流正好在动作值附近时，可能回出现“抖动”现象，使后续电路无法正常工作。
继电器的动作电流、返回电流和返回系数都可能根据要求进行设定。
2.4 在电流保护的整定计算中，为什么要引入可靠系数，其值考虑哪些因素后确定？答：引入可靠系数的原因是必须考虑实际存在的各种误差的影响，例如：（1）实际的短路电流可能大于计算值；（2）对瞬时动作的保护还应考虑短路电流中非周期分量使总电流增大的影响；（3）电流互感器存在误差；（4）保护装置中的短路继电器的实际启动电流可能小于整定值。
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Im2
K
xS
E xAB
xk
Im3 0
k3 点短路时
I m1
K
xS
E xk
Im2 Im3 0
2020/5/12
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
1.单侧电源网络相间短路时电流量值特征
E
Im1 A QF1
k3
Im2 B QF2
k2
C I m3 k1
QF3
xS
xAB lAB x1 xk
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
2．电流速断保护
E A QF1
xS Im1
B QF2 xAB lAB x1
C
QF3
xBC lBC x1
II set.1
3
E
2 xs.max pminxAB
II set.1 o
lm in
lmax
要 求 pmin (15% ~ 20%)
l
2020/5/12
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
I set
1
保护跳闸
2020/5/12
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
2．电流速断保护
E
Im1 A QF1
B QF2 k2
C
QF3
xS Im1
xAB lAB x1 k1
xBC lBC x1
II set
应大于
IkB
II set
o
IkB
l
k1点短路与 k2 点短路时的电流很接近 2020/5/12
C
QF3
xBC lBC x1
1. 任何情况下能保护线路全长，并具有足够的
灵敏性。
2. 在满足要求1的前提下，力求动作时限最小。
2020/5/12
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
3．限时电流速断保护
E A QF1
xS Im1
I
I set.1 II
I I
set.1
I set.2
o
B QF2 xAB lAB x1
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
1.单侧电源网络相间短路时电流量值特征
E
Im1 A QF1
k3
Im2 B QF2
k2
C I m3 k1
QF3
xS
xAB lAB x1 xk
xk xBC lBC x1
xk
k1 点短路时
I m1
Im2
Im3
K
xS
E xAB xBC
xk
k2 点短路时
I m1
C
QF3
xBC lBC x1
I K I II
II I
set.1
rel set.2
K II rel
1.1 ~ 1.2
l
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3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
3．限时电流速断保护
E A QF1 xS
B QF2 xAB lAB x1
C
QF3
xBC lBC x1
IA
I II set
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
2．电流速断保护
E A QF1
xS Im1
B QF2 k2
C
QF3
xAB lAB x1 k1
xBC lBC x1
II set.1
K I I rel kB.max
II set.1
KrIel 1.25 ~ 1.3
o
IkB.max
I kB.m in
l
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当满足要求时 t1II t2I t t 0.5s
电力系统继电保护原理
主讲教师:焦彦军 华北电力大学电自教研室
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第三章 电网的电流保护
3-1单侧电源网络相间短路的电流保护 3-2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护 3-3 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及 方向保护 3-4 中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护
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电力网
输电网
220kV及以上
配电网
高压 中压 低压
35kV~110kV或更高 6~20kV 380/220V
2020/5/12
按变压器中性点接地方式不同，输电网可分为：
（1）中性点直接接地电网（110kV及以上）
中性点不接地
（2）中性点非直接接地电网 中性点经消弧线圈接地
中性点经电阻接地
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QF3
xS Im1
xAB lAB x1
xBC lBC x1
I k1.m ax
E xS.min
xk
Ik1.max o
xk
I k1.m in
3E Ik1.min 2 xS.max xk
l
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3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
1.单侧电源网络相间短路时电流量值特征
E
Im1 A QF1
xk xBC lBC x1
xk
短路点距离电源越近，则短路电流越大。
短路电流的大小和故障类型有关。
K ——短路类型系数，三相短路时取1，两相短路时取
3 2
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3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
1.单侧电源网络相间短路时电流量值特征
E
Im1 A QF1
k3
Im2 B QF2
k2
C I m3 k1
2．电流速断保护 E A QF1
II set.2
K I I rel kC.max
B QF2
C
QF3
xS Im1
xAB lAB x1
xBC lBC x1
II set.1
II set.2 o
l
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3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
3．限时电流速断保护
E A QF1 xS
要求：
B QF2 xAB lAB x1
IB
I II set
IC
I II set
1
t II 0
保护跳闸
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3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
3．限时电流速断保护
E A QF1
B QF2
C
QF3
xS
xAB lAB x1
xBC lBC x1
I k.B. min
K sen
II
I set.1
一般要求 Ksen 1.3 ~ 1.5
B QF2
C
QF3
【举例】分析保护1、保护2、保护3的最大、最小运行 方式
QF1
QF2
QF3
QF6
QF5
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3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
2．电流速断保护
EA
QF1
xS
B k1 QF2
k2
C
QF3
xAB lAB x1
xBC lBC x1
IA
I
I set
IB
I
I set
IC
I
Im2 B QF2
C Im3
QF3
xS
xAB lAB x1
xBC lBC x1
（某）保护的最大运行方式
一般不考虑故障类型
——流过（某）保护短路电流最大的方式 （某）保护的最小运行方式
——流过（某）保护短路电流最小的方式
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【举例】分析保护1、保护2的最大、最小运行方式
E A QF1
QF3
xS
xAB lAB x1 xk
xk xBC lBC x1
xk
短路电流和系统阻抗的大小有关。
xS
xS.max 系统最小运行方式
xS.min
系统最大运行方式
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3-1单侧电源网络相间短路的电流保护
1.单侧电源网络相间短路时电流量值特征
E
Im1 A QF1
k1
Im2 B QF2
C Im3