第二章电流保护

第二章. 电流保护
一、 单侧电源网络相间短路的电流保护 二、 电网相间短路的方向性电流保护 三、 大电流接地系统的单相接地保护 四、 小电流接地系统的单相接地保护
要求
掌握： 1.电流继电器的工作原理及相关定义。 2.三段式电流保护的基本原理 3.三段式电流保护的整定计算方法 4.三段式电流保护的接线方式 5.三段式电流保护的应用 6.方向性电流保护的原理和整定计算方法
其中增加ZJ的原因： ▪ 增大触点容量（ZJ继电器的触点容量大） ▪ 躲过管型避雷器放电时间（相当于瞬时接
地短路）
0.04～0.06s 避雷器放电时间 0.06～0.08s ZJ动作时间（选择）
5. 灵敏度校验 Klm
▪
要求：Klm
l m in LAB
100
%
(15%
~
20 %) LAB
按最小运行方式下发生两相短路情况校验
▪ 由公式：
I
(2) d
I
I dz
3 2
E Z smax Z0lmin
lmin
推出灵敏度 Klm
6. 特点：
▪ 只能保护本线路的一部分 ▪ t=0 ▪ Klm 可能很小
➢ 保护范围受系统运行方式影响，当运行方式 变化很大时，可能很小。
➢ 当线路较长时其始端与末端短路电流差别较 大， lmin 较大；当线路较短时其始端与末端 短路电流差别较小，lmin 较小，所以：短线路 更受运行方式影响。
R8
Ij
LB
. I2
R1
D1-D4
UR1
C1
R2 C2
a D5 I1I2
R3
Ib1
UR3
b
D6
C3
R9 R7
I b2
Uc2
W
T1
T2 0V
晶体管型过电流继电器的原理接线图
（2）触发特性
正常情况下：
UC2=E1 T1 饱和导通 T2 截至
动作时：
UC2=0 T1 截至 T2 饱和导通
UC2
E1 1
62
I
(3) d
E/Z
E /(Z S
Zd )
式中: E——系统等效电源单相电势
Zd—短路点至保护安装处之间的阻抗 Zs—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗
(2)两相短路电流的计算：
I (2) d
3E 2Z
3E 2
(Zs
Zd
)
3 2
I (3) d
(3)起动电流整定计算（考虑选择性问题）
为保证选择性和速动性按本线路（A-B线路 末端的最大短路电流计算（以保护2为例）
获得的，保护范围被限制在
以内。（动作电流的整定；被保护线路。）
2．瞬时电流速断保护的动作电流按大于本路线末端 整定，其灵敏
性通常用 来表示。（最大短路电流；保护范围的大小。）
3．瞬时电流速断保护的保护范围在被保护线路 端，在 运行方式
下保护范围最小。（首端；最小）
4．瞬时电流速断保护的保护范围随 和 而变。
▪ 4．瞬时电流速断保护可以作线路的主保护。(× )
▪ 5．瞬时电流速断保护的保护范围不随运行方式而 变。(×)
▪ 6．瞬时电流速断保护的保护范围与故障类型无关。 (× )
三。简答题
▪ 1．简述瞬时电流速断保护的优缺点？ 答：优点：简单可靠、动作迅速。缺点： 不能保护本线路全长，故不能单独使用； 另外，保护范围随运行方式和故障类型而 变，
3．在图1-2-11所示网络中，指出对5QF的电流保护来 说，在什么情况下具有最大和最小运行方式?
答： （1）最大运行方式为4台发电机、2台主变压器、 2条线路均运行；
（2）最小运行方式为1台发电机、1台主变压器、 l条线路运行。
▪ 4．何谓最大运行方式、最小运行方式?对继电保 护来说，最大运行方式和最小运行方式有什么意 义?
▪ 系统最小运行方式：
对每一套保护装置来讲，通过该保护装 置的短路电流为最小的方式，称之为系统 最小运行方式。
2。电磁型过电流继电器
2。电磁型过电流继电器
电磁转矩 ：
Mdc
K1Φ2
K
2
I
2 J
δ2
弹簧的反抗力矩：
. .Φ Ij
1
Mth=Mth*1+K3(δ1-δ)
继电器动作的条件：
6
5
δ1 23
电网电流保护和方向性电流保护
了解： 1.其它继电器的工作原理 2.原理图、展开图、接线图 3.功率方向继电器的特性与测试方法 4.三段式零序电流保护的原理与方法 5.小电流接地系统单相接地故障的保护方法
第一节 单侧电源网络相间短路的电流保 护
主要内容
▪ 电流继电器 ▪ 三段式电流保护的原理、整定计算、
2。原理： 仅反应电流增大而瞬时动作
四性：选择性、速动性、灵敏性、可靠性
A
B
C
2
1
d1
Id Ⅰ
Ⅱ
Idz2
d2
d3
d4
Idz1 t
当A-B线路发生短路故障时，流经保护2的电流增大，保护2瞬时动作。 当B-C线路发生短路故障时，流经保护2和1的电流都增大； 按照保护选择性的要求，保护1瞬时动作，保护2不动作。
无论启动和返回，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”。
电流继电器
电压继电器
功率方向继电器
时间继电器
母线差动继电器
信号继电器
中间继电器
差动继电器
瓦斯继电器
▪ 系统最大运行方式：
对每一套保护装置来讲，通过该保护装 置的短路电流为最大的方式，称之为最大 运行方式。
而变。( ) ▪ 6．瞬时电流速断保护的保护范围与故障类型无
关。( )
三。简答题 1．简述瞬时电流速断保护的优缺点？ 2．瞬时电流速断保护中采用中间继电器的作用是 什么? 3．在图1-2-11所示网络中，指出对5QF的电流保 护来说，在什么情况下具有最大和最小运行方式?
4．何谓最大运行方式、最小运行方式?对继电保护 来说，最大运行方式和最小运行方式有什么意义?
δ2
8
4
Mdc≥Mth+Mm
继电器的动作电流：
电磁型电流继电器的原理结构
能使继电器动作的最小电流值，称为（习惯上又成为起
动电流），以I dz.J
表示，此时的电磁转矩
Mdz
K2
I2 dz. j
2
继电器能够返回的条件
Mdc≤Mth-Mm
返回电流 ：
能使继电器返回原位的最大
电流值称为继电器的返回电流，
以Ih.J 表示 ，此时的电磁转矩为：
A
B
C
2
1
d1
Id Ⅰ
Ⅱ
Idz2
d2
d3
d4
Idz1
t
I
dz
I dBmax
I
dz
K
k
I
dBm
ax
I dBmax为最大短路电流（即系统最大运行方式下的三相短
路电流）
▪
K
k
为可靠系数＝1.2～1.3
考虑以下原因：
▪ 实际电流大于计算电流
▪ 非周期分量的影响

▪ 装置实际启动电流可能小于整定电流
▪ 考虑必要的裕度
1. 提出： 电流速断保护无法保护线路的全长，为了
在线路任意点故障都能迅速切除故障。 2. 保护原理： ▪ 靠整定电流和动作时间来实现选择性 ▪ 为保证能保护整个线路，必须延伸到下一线路。 ▪ 为了使t最小，以保护范围不超过下一线路Ⅰ段
保护的范围，即与下一线路的速断保护相配合。 （动作整定值和动作时间）
四．计算题
▪ 1．如图所示网络．已知：系统等效电源线电势为 230KV．Xs.min＝8.86欧姆，Xs.max＝13.3欧姆，线路 每公里长度的正序阻抗为0.4欧姆，
▪ 试求： A，B两处瞬时电流速断保护的动作电流和最小保护范围 Lmin。
2． 3．
复习题答案.
一。填空题
1．瞬时电流速断保护的选择性是靠
如何保证选择性：
a: 如何区分A---B线路末端发生短路 B---C线路发生短路 B---C线路首端发生短路
b: 当系统运行方式发生变化时如何保证选择性
A
B
C
2
1
d1
Id Ⅰ
Ⅱ
Idz2
d2
d3
d4
Idz1 t
3. 整定计算
下面看怎样保证在保护瞬时动作的情况下，保证选择性。
(1) 三相短路电流的计算：
端，在
运行方式下的 电流。
二。判断题
▪ 1．瞬时电流速断保护可以单独作为线路保护。 ()
▪ 2．瞬时电流速断保护在最小运行方式下保护范 围最小。（ ）
▪ 3．瞬时电流速断保护的保护范围为被保护线路 全长。( )
▪ 4．瞬时电流速断保护可以作线路的主保护。( ) ▪ 5．瞬时电流速断保护的保护范围不随运行方式
当 Klm 15%时采用电压电流连锁速断保护 或纵差保护。
个别情况下可以保护线路全长。 例如：当电网的终端线路采用线路变压器 组接线时，电流速断保护可以保护线路全 长和变压器的一部分。
▪ 优缺点： 优点：是简单可靠，动作迅速；
缺点：是不可能保护线路的全长，并且保 护范围直接受系统运行方式变化的影响。
答：最大运行方式是指归算到保护安装处电压的系 统等值阻抗最小．使通过保护的短路电流最大的 运行方式，通常用来选定保护装置的起动值；而 最小远行方式归算到保护安装处电压系统等值阻 抗最大，使通过的短路电流最小的运行方式，通 常用来校验保护装置的灵敏系数。
四。计算题
1。解
2。