继电保护第2章电网的电流保护
电网的电流保护
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
若 和E S 为Z常S 数，则短路电流将随着 L k 的减小而增大，经计算后可绘
出其变化曲线，如图2.2所示。若Z S 变化，即当系统运行方式变化时，短 路电流都将随着变化。 当系统阻抗最小时，流经被保护元件短路电流最大的运行方式称为最大运 行方式。 图2.2中曲线1表示系统在最大运行方式下短路点沿线路移动 时三相短路电流的变化曲线。 短路时系统阻抗最大，流经被保护元件短路电流最小的运行方式称为最小 运行方式。在最小运行方式下，发生两相短路时通过被保护元件的电流最 小，即最小短路电流为
E S ——系统等效电源的相电势，也可以是母线上的电压；
Z S — 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗，即系统阻抗；
Z 1 ——线路单位长度的正序阻抗，单位为；
1.10
L k ——短路点至保护安装处之间的距离。
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
图2.2 单侧电源辐射形电网电流速断保护工作原理图 1.11
1.2
第2章 电网的电流保护 本章内容
● 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 ● 2.2 电网相间短路的方向性电流保护 ● 2.3 大电流接地系统的零序电流保护 ● 2.4 小电流接地系统的零序电流保护 ● 思考题与习题
1.3
第2章 电网的电流保护 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
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。
1. 工作原理
对于图2.2所示的单侧电源辐射形电网，为切除故障线路，需在每条线路的电源侧装
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）。
电力系统继电保护第二章习题和答案解析
2电流的电网保护2.1在过量（欠量）继电器中，为什么要求其动作特性满足“继电特性”？若不满足，当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什么情况？答：过量继电器的继电特性类似于电子电路中的“施密特特性“，如图2-1所示。
当加入继电器的动作电量（图中的k I ）大于其设定的动作值（图中的op I ）时，继电器能够突然动作；继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值，继电器也不会返回，只有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值（图中的re I ）以后它才突然返回。
无论启动还是返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置，这种特性称为“继电特性”。
为了保证继电器可靠工作，其动作特性必须满足继电特性，否则当加入继电器的电气量在动作值附近波动时，继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换，出现“抖动“现象，后续的电路将无法正常工作。
126534op I kI reI 1E 0E2.2 请列举说明为实现“继电特性”，电磁型、集成电路性、数字型继电器常分别采用那些技术？答：在过量动作的电磁型继电器中，继电器的动作条件是电磁力矩大于弹簧的反拉力矩与摩擦力矩之和，当电磁力矩刚刚达到动作条件时，继电器的可动衔铁开始转动，磁路气隙减小，在外加电流（或电压）不变的情况下，电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增加，弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加，在整个动作过程中总的剩余力矩为正值，衔铁加速转动，直至衔铁完全吸合，所以动作过程干脆利落。
继电器的返回过程与之相反，返回的条件变为在闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩与摩擦力矩之和。
当电磁力矩减小到启动返回时，由于这时摩擦力矩反向，返回的过程中，电磁力矩按平方关系减小，弹簧力矩按线性关系减小，产生一个返回方向的剩余力矩，因此能够加速返回，即返回的过程也是干脆利落的。
所以返回值一定小于动作值，继电器有一个小于1 的返回系数。
这样就获得了“继电特性”。
继电保护——电网的电流保护和方向性电流保护
继电保护——电⽹的电流保护和⽅向性电流保护⼀．电流继电器1．定义：电流继电器是实现电流保护最基本的元件，也是反应于⼀个电⽓量（单激励量）⽽动作的简单继电器的典型。
它的⼯作原理是⾮常简单的，就是电磁感应原理，因此不准备多讲，下⾯讲四个基本概念。
2 .四个基本概念：（1）起动电流—能使电流继电器动作的最⼩电流值，称为继电器的起动电流。
这⾥要特别关注最⼩两个字，因为电流继电器是反应电流增加⽽动作的，是增量动作的继电器。
如果是低电压继电器，是⽋量动作的继电器，应该是能使电压继电器动作的最⼤电压值，称为起动电压。
（2）返回电流—能使继电器返回原位的最⼤电流称为继电器的返回电流。
这⾥特要别关注最⼤两个字，理由同前。
如果是低电压继电器的返回电压，应该是继电器返回原位的最⼩电压值，称为返回电压。
（3）继电特性—⽆论起动和返回，继电器的动作都是明确⼲脆的，它不可能停留在某⼀个中间位置，这种特性我们称之为'继电特性'。
（4）返回系数—返回电流与起动电流的⽐值称为继电器的返回系数，可表⽰为 Kh=jdzjhII..。
增量动作的继电器其返回系数⼩于 1，⽋量动作的继电器其返回系数⼤于 1。
以上这四个基本概念不仅是适合于电流继电器和电压继电器，对所有的继电器或保护装置都是适⽤的，但⾸先要搞清楚是增量动作的还是⽋量动作的。
如果是增量动作的，就按照电流继电器的原则去套，如果是⽋量动作的，就按照低电压继电器的原则去套。
⼆．电流速断保护 A B C1．定义：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。
顾名思义 d1 d2电流速断保护应该侧重于速动性。
2．动作特性分析： İd以图 2-1 来分析电流速断保护的动作特性。
II Ⅰ假定在每条线路上均装有电流速断保护， I'dz.2则当线路 A—B 上发⽣故障时，希望保护 2能瞬时动作，⽽当 B—C 上发⽣故障时，希望保护 1 能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本线路全长的 100%。
电力系统继电保护原理PPT 2-1三段电流保护
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线路短，保 护范围内始 端和末端电 流差别不大
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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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2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
（２）外汲电流的影响 限时电流速断保护整定时 分支电路的影响 考虑分支系数
I
set
K rel I set .下一级 K b
３.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时，本保护可不用方向元件
0 60 Ｃ相继电器能够动作的条件 分析结论:三相短路和任意两相短路，当 0 90 K 使故障相方向继电器动作的条件为 30 60 ９０°接线方式的优点 缺点 （１）两相短路没有死区
（２）选择继电器的内角在30°和 60° 之间，各种相间短路都能保证动作的方向性 在保护安装地点附近正方向发生三相短路时，方 向保护存在动作的死区
0 90 K
的情况下均能动作，应选择
0 90
在三相对称的情况下，当功率因数为１时，加入继电 器的电流和电压相位相差90°（这只是加入继电器的 电压和电流的一种组合，并无实际意义）
之间才能满足要求
同一相的电流元件与功率元件必须串联，然后再 与其它相并联，一起起动其它元件
2.正方向发生两相短路 （１）短路点位于保护安装地点附近 为使故障相方向继电器在任何 0 90 K 的情况下均能动作，应选择 之间才能满足要求 0 90 （２）短路点远离保护安装地点 120 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 Ｃ相继电器能够动作的条件 30 60 正方向发生两相短路 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 90
五、方向性电流保护的应用特点 １.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流， 保护可以不用方向元件
２.限时电流速断保护整定时分支电路的影响 （１）助增电流的影响 分支系数 故障线路流过的短路电 流 K b 前一级保护所在线路上 流过的短路电流
继电保护讲解第二章-电流保护[1]
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线路限时速断保护配合。
Id"z
KK"
I '' dz.next
,
t本''
t '' next
0.5
❖ 限时电流速断保护的单相原理接线图
TQ
信
+
号
_
+
+
I
t
LH
_
❖ 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。
（3）灵敏度校验
(2)
I ''
d.B.min
K lm
''
I dz.1
3 2
I (3) d.B.min
I '' dz.1
=
3 3550
2
1.58 f 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
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
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)
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第二章 电网的电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护 2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护 2.3 中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护 2.4 中性点非直接接地系统中单相接地的保护
第二章 电网的电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
一、继电器
（2）动作时限的整定
I set
I
' re
Kre
t t 下级 t
第二章 电网的电流保护
3.灵敏度的校验
保护
保护 1
I K I sen
k.m in
set
~
2
ILmax
QF1
WL1
K-2
QF2
WL2
原则： （1）本线路的保护：用系统最小运行方式下本线路末端的 I30
最小短路电流
（2）下级线路的远后备保护：用系统最小运行方式下下级线路末端
中性点非直接接地系统中可能在不同地点、不同相别的两点同时接地，
形成短路故障，希望只切除一个故障点
K-1
保护1 K-2
I set
K I rel k.m ax
QF2
继电器的二次动作电流IIｏｐ QF1
WL1
WL2
I op
I set nTA
Kcon
（2）动作时间
t 0
第二章 电网的电流保护
（3）保护范围的校验 电流速断保护存在“死区”，不能保护线路的全长 保护范围，受运行方式和短路类型影响
保护2 K-1
继电保护的一次动作电流ＩIIset
I I set
set .下级
A2
B1
C
~
I K I set
rel
se t.下级
I Ik I set.2
（2）动作时限的整定
t
t 下级
t
III set.2
M
II set.1
l
第二章 电网的电流保护
3.灵敏性的校验
K sen
I k.m in
1.3 ~ 1.5
（1）动作电流的整定
原则：保护装置的动作电流要躲过本线路出现的最大负荷电流，
返回电流也应大于负荷自启动电流
保护
Iss.max Kss I L.max ~
保护
2
ILmax
1 K-2
QF2
WL2
继电保护的一次动作电流ＩIIIset
QF1
WL1
I30
I
' re
Iss.m ax
I
' re
K I rel ss.max
保护1 K-2
QF2
要求:最小的保护范围 大于被保护线路全长 的(15~20)%
QF1
Ik
WL1
保护区
死区
WL2
最小的保护范围确定
Lmin
IIset
Ik.max
I
set
Ik. L.min
3 2
E Zs.max z1Lmin
l
蓝色曲线-----系统最大运行方式下的曲线 红色曲线-----系统最小运行方式下的曲线 绿色曲线-----系统最小运行方式下的曲线
保护安装处至系统等效电源之间的阻抗
短路点至保护安装处之间的阻抗
第二章 电网的电流保护
三、电流速断保护
1.工作原理
电流速断保护是瞬时动作的过电流保护
2.电流速断保护的整定
（1）动作电流的整定
原则:保护装置的动作电流要躲过本线路末端的最大短路电流。
继电保护的一次动作电流ＩIset
保护2
I
set
I k.m ax
当灵敏系数不满足要求时，I set
系统最小运行方式下的本线路 末端的最小短路电流
与下级线路的限时电流速断配合（动作电流、动作时间配合）
4.限时电流速断保护的组成
第二章 电网的电流保护
五、定时限过电流保护
带时限过电流保护分为定时限和反时限过电流保护
1.定时限过电流保护工作原理
2.定时限过电流保护的整定
第二章 电网的电流保护 3.电流速断保护的构成
4.电流速断保护的优、缺点
第二章 电网的电流保护
四、限时电流速断保护 1.工作原理 带有一定时限的电流速断保护，用来切除本线路上速断保护以外的故障， 同时也作为速断保护的后备保护 2.限时电流速断保护的整定 （1）动作电流的整定 原则:保护装置的动作电流要躲过下级线路电流速断保护的动作电流
１. 继电器的作用和分类 作用：对被控电路实现通、断控制
分类： 按其动作原理分：机电型、晶体管型和微机型。
２.过电流继按电反器应的物理量分：电流继电器、电压继电器、功率方向继电 动作电流(Iop器按)：其、使在阻继继抗电电继器保电动护器作装、的置气最中体小的继电作电流用器。分等为：启动继电器、量度继电器、 返回电流(Ire时)：间使继继电电器器、由中动间作继状电态器返、回信到号起继始电位器置、时出的口最继大电电器流。。
返回系数(Kre)：
１
３. 继电器的继电特性
1---起始状态（触点断开、高电平）
０---动作状态（触点闭合、低电平）
０
Kre Ire Iop
Ｉｒｅ Ｉｏｐ
第二章 电网的电流保护
二、单侧电源网络相间短路时电流量值特征
正常运行 ：正常负荷电流
短路：三相短路、两相短路
最大运行方式：系统等值阻抗最小，流过保护安装处的短路电流最大
两相星形（两相Ｖ形）接线
（两相两继电器接线、两相三继电器接线）
三相星形接线
第二章 电网的电流保护
两相星形（两相Ｖ形）接线、三相星形接线在各种故障时的性能分析
1.中性点直接接地系统和非直接接地系统中的各种相间短路
三相星形接线
两相星形（两相Ｖ形）接线
两种接线均能反应各种相间短路
2.中性点非直接接地系统中的两点接地短路
54
3
2
1
~
M
A
B
C
D
第二章 电网的电流保护
七、反时限特性的电流保护 动作电流整定原则同定时限过电流保护，动作时限配合较复杂 保护的优缺点及适用场合 保护的组成
第二章 电网的电流保护
八、电流保护的接线方式
保护的接线方式
一相式接线 接线系数
两相电流差式接线
K con
I电K流A 继电器和电流互感器之间的连接方式 I2
最小运行方式：系统等值阻抗最大，流过保护安装处的短路电流最小
正常运行与短路状态间的电流幅值差别明显，利用流过保护安装处电流幅值
的大小区分运行状态，实现电流保护
保护2
保护1
K-2
ILmax
~
QF2
WL2
QF1
WL1
系统等效电源的相电动势
I30
短路类型系数 （三相短路取１，两相短路取
3）2IkKEZs
Z k
的最小短路电流
（3）要求各级过电流保护灵敏系数相配合，下级的灵敏系数要比上
级的大
4.定时限过电流保护的的组成（同限时电流速断保护的组成）
第二章 电网的电流保护
六、阶段式电流保护的配合及应用 各段保护整定原则不同 两段保护 （速断和过电流保护、限时电流速断和过电流保护） 三段保护 （速断、限时电流速断和过电流保护） 三段式电流保护的单相原理框图