继电保护三段电流保护讲解
三段式电流保护(通用教材)
由三相五柱电压互感器组成
中性点直接接地系统的接地 保护
零序电流保护 零序方向电流保护
零序电流保护
零序电流速断保护的整定原则 (1)零序I段的动作电流应躲过被保护线路末端发生单相或两
相接地短路时可能出现的最大零序电流。 (2)躲过由于断路器三相触头不同时合闸所出现的最大零序
电流。 (3)在220kV及以上电压等级的电网中，当采用单相或综合
影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法
电力系统振荡的影响及振荡闭锁回路 电力系统振荡
影响阻抗继电器正确工作的因素及克服方法
振荡闭锁 电力系统发生振荡和短路时的主要区别 振荡时，电流和各点电压的幅值均呈现周期性变化而短路后，短路电
而短路时，电流是突然增
动作时限的整定
构成
灵当敏过系 电数流(保K护sen作)的为校本验线路的t2I主II保护t时1II，I 要求Kt sen
≥
1.3~1.5；
当作为相邻线路的后备保护时，要求Ksen ≥ 1.2。
模块2 电网相间短路的方向电流保护 （TYBZ01301002）
【模块描述】本模块讨论以电流的方向为判据，解决 两侧电源或单电源环网线路电流保护的选择性问题。 通过问题的提出和解决，达到理解掌握方向元件的构 成，正确动作，正确接线和整定计算的目的。
绝缘监视装置
绝缘监视装置
零序电流保护
当发生单相接地时，故障线路的零序电流是所有非故 障元件的零序电流之和，故障线路零序电流比非故障 线路大，利用这个特点可以构成零序电流保护。保护 装置通过零序电流互感器取得零序电流，电流继电器 用来反映零序电流的大小并动作于信号。
零序功率方向保护
利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点， 可以构成有选择性的零序功率方向保护，发生接地故 障时，故障线路的零序电流滞后于零序电压90°，若 使零序功率方向继电器的最大灵敏角为，则此时保护 装置灵敏动作。非故障线路的零序电流超前零序电压 90°，零序电流落人非动作区，保护不动作。
1何谓三段式电流保护其各段是怎样获得动作选择性的
1．何谓三段式电流保护？其各段是怎样获得动作选择性的？答：由无时限电流速断、限时电流速断与定时限过电流保护组合而构成的一套保护装置，称为三段式电流保护。
无时限电流速断保护是靠动作电流的整定获得选择性；时限电流速断和过电流保护是靠上、下级保护的动作电流和动作时间的配合获得选择性。
2．流电路中，电流的频率、电感的感抗，电容的容抗各为多少？答：在直流电路中，电流的频率为零，电感的感抗为零，电容的容抗为无穷大。
3．用接有备用电源自投装置低压起动元件的电压互感器时,应注意什么?答：应先将自投装置退出运行，然后停无压起动回路的电压互感器，以防自投装置误动作。
4．安装及大修后的电力变压器,为什么在正式投入运行前要做冲击合闸试验?冲击几次?答：新安装及大修后的电力变压器在正式投入运行前一定要做冲击合闸试验，这是为了检验变压器的绝缘强度和机械强度，校验差动保护躲过励磁涌流的性能。
新安装的设备应冲击五次，大修后设备应冲击三次。
5．导体焊接中应留意哪些问题？答：（1）应使用30W及以下的电烙铁（2）应用镊子夹住所焊的晶体管脚（3）焊接时间不能过长。
6．什么叫重合闸前加速？答：重合闸前加速保护，是当线路上（包括相邻线路）发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性动作跳闸，而后借助重合闸来纠正，这种方式称为重合闸前加速。
7．BCH-2型和BCH-1型差动继电器的特性有什么不同?答：BCH-2型和BCH-1型差动继电器中有短路线圈，其避越变压器厉磁涌流的性能优越。
BCH-1型差动继电器中有制动线圈，对其避越外部故障时不平衡电流的性能优越。
一般采用BCH-2，当外部故障电流过大而使保护灵敏度不够时，采用BCH-1。
8．安装或二次回路经变动后,变压器差动保护须做哪些工作后方可正式投运?答：新安装或二次回路经变动后的差动保护，应在变压器充电时将差动保护投入运行，带负荷前将差动保护停用，带负荷后测量负荷电流相量和继电器的差电压，正确无误后，方可将差动保护正式投入运行。
浅谈矿井三段式电流保护
浅谈矿井三段式电流保护煤矿井下电网主要由高压防爆开关、低压馈电开关、电缆组成。
由于煤矿环境恶劣，电网经常发生短路、过负荷、漏电等故障，因此《煤矿安全规程》中规定井下防爆开关一般应装设短路、过负荷、漏电保护装置。
煤矿供电系统中的继电保护作为煤矿电力安全生产体系中的重要环节，对确保煤矿电力系统的安全、稳定以及可靠运行有着重要的作用。
供电系统中继电保护装置的性能，与其配置和整定密切相关。
然而在实际使用中，由于许多矿井技术人员不能很好地理解继电保护理论，常常出现保护定值设置不当的情况，导致保护误动或拒动，从而影响矿井的安全生产。
本文从保护理论出发，分析正确整定井下高压保护定值的方法，并且对煤矿供电网的继电保护存在的问题进行优化，在理论上和实际上都具有重要的意义。
一、三段式电流保护定值整定分析对煤矿电网而言，高压一般指10、6、3.3 kV电压等级，低压一般指1140、660 V及以下电压等级。
根据电力系统的结构特征和运行要求，电流保护可分为电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过流保护和反时限过流保护。
电流速断保护也称作过流I段、短路保护，限时电流速断保护也称作过流lI段，过流、过载保护也称作过流III段。
一般终端线路只投入短路保护和过载保护，而电源进出线需要上下级配合，以防止越级跳闸，因此需投入短路保护和后备保护。
由于煤矿井下低压电网线路覆盖范围有限，电流保护一般仅投入短路保护及过载保护。
以下线路上的保护配合主要针对井下高压电网。
1 电流速断保护电流速断保护作为本线路的主保护，主要起保护本线路的作用，其整定值按躲过线路末端短路故障时流过保护的最大短路电流整定。
如果本开关所带设备为变压器，可以对速断保护加一定的小延时动作，以防止空载投入大型变压器时产生励磁涌流冲击，使电流速断保护误动，导致变压器投不上的情况发生。
一般来说，变压器容量在600 kVA以上时就要加小延时，小延时时间可设置为40-50 ms．这样既能躲过变压器励磁涌流冲击，又不至于对电流速断保护造成大的影响。
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)
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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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三段式电流速断保护
1.25 954
1198 A
1 lmin Z1
3 2
ES I oIp
ZS .max
1 0.4
3 2
37 / 3 1198
9
16.3km
8km
想一想
还能够采 用什么措 施计算？
电力系统继电保护
电流保护
第三节 时限电流速断保护
（specified time current quick-break protection）
K sen
I (2) k .B.min I II op .1
1.3
1.5
若敏捷系数不满足要求， 改为与下一线路II段配合
I II op .1
K II rel
I II op .2
t1II t2II t
降低动作电 流
电力系统继电保护
5.单相原理图
QF
TQ
QF1
信号
KA I KT t KS
TA
电流保护
xT
U
k
%
U
2 av
100 SN
7.5 372
100 7.5
13.69
电力系统继电保护
A1
~
B2
电流保护
Ck
I (3) k .C .max
ES xS .min xAB xT
37 / 3 0.954kA 5.5 3.2 13.69
I
I op
KI rel
I (3) k .C .max
找一 找
与I段 保护 单相 原理 图旳 区别？
电力系统继电保护
电流保护
第三节 定时限过电流保护
（specified time over-current protection）
三段式电流保护
QF
QF
Y
+-
+
KA I> KM
• •
TA
信号
+
KS
-
电流速断保护单相原理接线图
KA--电流继电器 KM--热继电器 KS--时间继电器
2 优缺点
缺点：不能保护线路全长，而且随着系统运行方式的以及故障 类型的不同，其保护范围也要发生相应变化。 优点：因为不反应下一段线路的故障，所以动作时限将不受下 一线路保护时限的影响，可以时限瞬时动作。
特殊情况，如线变组时，将Ⅰ段保护区伸入变压器， 可以保护线路全长。
2
P1
M
l
E
1QF
P2
N
2QF
Zs
Ik
Ik 曲线1
曲线2
k
最大运方三相短路
最小运方 两相短路
最小保护区 最大保护区
M
R
Q
N
k1
I act
I (2) k.min
I (3) k.max l
2 A P1 1QF
Ik
B
C
2QF
ห้องสมุดไป่ตู้
P1Ⅰ段保护区
IaIIct.1KIrIelIaIIct.2
t1II
t
II 2
tt
I22t
3
限时电流速断保护单相原理接线图
QF
QF
Y
-
信号
+
+
+
KA I> KT
KS
-
• •
TA
2
黄金替补--定时限过电流保护
3 定时限过电流保护 线路配置了电流Ⅰ段及Ⅱ段后，可以切除本线 路上的故障。
三段式电流保护的时限
三段式电流保护的时限一、三段式电流保护的概述在电力系统继电保护中，三段式电流保护是一种常见的保护配置，主要用于切除故障线路，保障电力系统的稳定运行。
三段式电流保护包括瞬时电流速断保护（第Ⅰ段）、限时电流速断保护（第Ⅱ段）和定时限过电流保护（第Ⅲ段）。
这三段保护相互配合，共同构成了完整的主保护、后备保护和辅助保护。
二、三段式电流保护的时限设置1.瞬时电流速断保护（第Ⅰ段）：这是一种无时限或具有很小时限的电流保护。
当线路出现严重故障时，它能够瞬时切断电流，以防止事故扩大。
由于其无时限或时限很短，因此只能作为主保护，不能作为后备保护。
2.限时电流速断保护（第Ⅱ段）：这是一种具有较短时限的电流保护。
与第Ⅰ段保护相比，它的动作时限稍长，可以切除部分线路故障。
作为主保护和后备保护的结合，第Ⅱ段保护能够在第Ⅰ段保护动作后，迅速切除剩余线路的故障。
3.定时限过电流保护（第Ⅲ段）：这是一种具有较长时限的电流保护。
它的动作时限是固定的，通常作为后备保护，在主保护和后备保护拒动时，切除故障线路。
此外，对于某些特定的线路或设备，定时限过电流保护也可以作为主保护或后备保护使用。
三、三段式电流保护的时限配合问题在三段式电流保护的配置中，时限配合是一个关键问题。
为了确保各段保护之间的正确配合，需要遵循以下原则：1.第Ⅰ段与第Ⅱ段保护的配合：第Ⅱ段保护的动作时限应比第Ⅰ段保护的动作时限长一个时间级差Δt，以避免两段保护同时动作。
2.第Ⅱ段与第Ⅲ段保护的配合：第Ⅲ段保护的动作时限应比第Ⅱ段保护的动作时限长一个时间级差Δt，以避免两段保护同时动作。
3.上下级保护的配合：在多级电网中，下一级电网的定时限过电流保护的动作时限应比上一级电网的定时限过电流保护的动作时限短一个时间级差Δt。
通过合理的时限配合，可以避免因误动或拒动导致的事故扩大，确保各段保护能够在合适的时间切除故障线路。
四、结论三段式电流保护作为电力系统的重要保障措施，在电力系统的稳定运行中发挥着至关重要的作用。
继电保护二 三段式电流保护
整定值应选取(1),(2)中较大者。 如按照条件(2)整定将使起动电流过大，因而保护范围缩小 时，应使保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸 的时间(约0．1s) ，则可以不考虑 三相不同时合闸时，相当于出现纵向不对称故障，则必 然出现不对称序分量。
(附）纵向不对称故障分析
(3)当线路上采用单相自动重合闸时，躲非全相运行期 间振荡所造成的最大零序电流整定
电力系统继电保护
——华图乔老师
主要考点：
1.电流继电器的原理及相关概念 2.三段式电流保护的基本原理、整定计算（原则）、灵敏度校验 3.三段式电流保护的接线 4.方向性电流保护基本原理、方向元件设置原则 5.接地故障时零序分量的分布特点 6.零序分量的获取方法 7.三段式零序电流保护原理、整定计算（原则）、灵敏度校验
问题3.相间三段式电流保护的接线
三段式电流保护接线图
三段式电流保护接线图
低压线路保护逻辑框图
Ⅲ Ⅲ
问题5 方向性电流保护 1.双侧电源系统示例及其保护动作分析
按照选择性要求,应由保护区3,4切除故障
I , I I 如果：电流速断定值 I set . 2 m set . 5 n 则电流速断保护2，5误动
问题1 电流继电器 是实现电流保护的基本元件，也是简单继电器的典型
主要特性。 以P代表继电器动作的逻辑状态 继电器动作：P=1 （逻辑“1”） 继电器返回：P=0 （逻辑“0” ） 概念：1）电流继电器动作电流：Idz.j 2）电流继电器返回电流：Ifh.j
• 继电特性
• 继电器的动作明确干脆， 不可能停留在某一个中间位置 保证其动作确切可靠
4、定时限过电流保护
定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后 备 以及相邻线路或元件的远后备。 • 动作电流按躲过最大负荷电流整定。 III
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TA • 继电器的动作电流：
I g.oper
K con
I ope r nTA
(3-17)
KA 三相三继电器完全星形接线
3.4 电流保护的接线方式
3.4.1 三种基本接线方式
1. 定义：指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。
2. 常用的三种接线方式：三相三继电器完全星形接线、两相两继电器不完 全星形接线和两相电流差接线。
I1.max
动作时限为
t
II 1
t
I 2
t
0.5s
灵敏度校验
K sen
I (2) k .1.min
I II oper.1
600 1.34 1.3 445 符合要求
1.21.590 190.6A 0.85
继电器动作电流
3-11.如图3-21所示，35kV电网线路1的保护拟定为三段式电流保护，已知线路1最 大负荷电流为90A，nTA=200/5,在最大及最小运行方式下各点短路电流见下表。线 路2的定时限过流保护动作时限为1.5s。试对线路1三段式电流保护进行整定计算。
1、保护1的无时限电流速断一次动作电流
K2 K1
K3
I K I I oper.1
(3) rel K .N .max
1.25740 925A
1
2
3
继电器动作电流
II g .oper.1
K con nTA
I
I ope
r
.1
925 200/5
23.125A
图3-21
2、保护1的时限电流速断保护
3.三段式电流保护的评价
优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于35千 伏及以下电压等级的单侧电源电网中。
缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外， 它只在单侧电源的网络中才有选择性。
3.4 电流保护的接线方式
3.4.1 三种基本接线方式
P63～68
1. 定义：指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。
I III oper.1
600 3.15 1.5 190.6
作相邻线路2的远后备保护
K sen
I (2) k .2.min
I III oper.1
300 1.57 1.2 190.6
3-11.如图3-21所示，35kV电网线路1的保护拟定为三段式电流保护，已知线路1最 大负荷电流为90A，nTA=200/5,在最大及最小运行方式下各点短路电流见下表。线 路2的定时限过流保护动作时限为1.5s。试对线路1三段式电流保护进行整定计算。
Ig Ia Ic
• 在对称运行和三相短路情况下： • 接线系数:
Ig 3Ia 3Ic
流入继电器电流
• 在A、C两相短路时：Ig 2Ia
• 在AB或BC两相短路时：
K con
Ig I2
Ig Ia 或 Ig Ic
TA的二次电流
TA
• 继电器的动作电流：
I K I II oper.1
I rel oper.2
1.151.25740 1064A
保护1的过电流保护动作电流：
继电器动作电流
K II I n I g.oper.1
con II ope r .1
TA
1064 26.6A 200/5
动作时限为
t
II 1
t
I 2
t
I g.oper
K con
I ope r nTA
(3-17)
③性能较差，仅用于10kV线路保护和电动机保护
两相电流差接线 KA
3.4 电流保护的接线方式
3.4.2 两种星形接线方式的性能分析 1、对各种相角短路，两种接线方式均能正确反映 。
2、在小接地电流系统中，在不同线路的不同相上发生两点接地时，一般 只要求切除一个接地点，而允许带一个接地点继续运行一段时间。
1）三相三继电器完全星形接线的特点：
2）两相两继电器不完全星形接线的特点：
① 某一相上不装设TA和KA、Y形接线 ② KA的触点并联（或）
或
（通常接A、C相）
③不能反映B相接地故障
KA
• 接线系数: 流入继电器电流
K con
Ig I2
=1
TA的二次电流
TA
• 继电器的动作电流：
I g.oper
TA
190.6 4.76A 200/5
最大运行方式下三相短路电流(A) 最小运行方式下两相短路电流(A)
3520 2420
740 600
310 300
动作时限为
t III 1
t III 2
t
1.5
0.5
2.0s
灵敏度校验： 作本线路的近后备保护
K sen
I (2) k .1.min
（1）在串联线路上 • 三相星形接线：保护1和保护2之间有配合关系，100％切除NP线
• 两相星形接线：2/3机会切除NP线。（即1/3机会无选择性动作）
M
N
P
（2）在并联线路上
• 三相星形接线：保护2和保护3同时动作， 切除线路Ⅱ、Ⅲ。
• 两相星形接线：2/3机会只切一条线路。
（2）在并联线路上
3.5 阶段式电流保护
P74～77
电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能保护线路全长，
但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作
为本条线路和下一段相邻线路的后备保护。
1. 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。
3、过电流保护
K1
K2
K3
保护1的过电流保护动作电流：
1
2
3
I III oper .1
K rel K ss K res
I1.max 1.21.5 90 190.6A 0.85
图3-21
继电器动作电流
短路点
K1 K2 K3
K III I n I g.oper.1
con III ope r .1
3.6.1 电流电压联锁速断保护原理
7周2，DQ1-2
8周3，DQ4-5
7周3，DQ4-5(停课)
或 与
三相低电压继电器各触点“或”控制KM1
• 三相星形接线：保护2和保护3同时动作， 切除线路Ⅱ 、Ⅲ。
• 两相星形接线：2/3机会只切一条线路。
能保证有2/3的机会只切除一条线路。
3.4.2 两种星形接线方式的性能分析
3、Y／△接线变压器后两相短路时 设 a、b相短路时：
• 三相星行接线灵敏度是两相 星行接线的两倍
（3-18） （3-19）
1、保护1的无时限电流速断一次动作电流
I K I I oper.1
(3) rel K .N .max
1.25 3520 4400A
1
继电器动作电流
II g .oper.1
K con nTA
II ope r .1
4400 110A 200/5
K1
2 图3-21
K2
K3
3
2、保护1的时限电流速断保护
K con
I ope r nTA
(3-17)
两相两继电器 不完全星形接线
3.4 电流保护的接线方式
3.4.1 三种基本接线方式
1）三相三继电器完全星形接线的特点：
2）两相两继电器不完全星形接线的特点：
3）两相电流差接线的特点：
① 某一相上不装设TA （通常接A、C相） ；
② 只装一个KA，反映A、C两相电压差。
TA
190.6 4.76A 200/5
最大运行方式下三相短路电流(A) 最小运行方式下两相短路电流(A)
3520 2420
740 600
310 300
动作时限为
t III 1
t III 2
t
1.5
0.5
2.0s
灵敏度校验： 作本线路的近后备保护
K sen
I (2) k .1. m in
或
或
或
或 出口 继电器
或
I段保护
不完全星形接法 A BC
II段保护
III段保护 三段式电流保护原理图
I段保护 II段保护 或
III段保护 或
梯形图 三段式电流保护展开图
2. 三段式电流保护的保护特性及时限特性
由I段保 护切除
由I段保 护切除
由II段保 护切除
由II段保 护切除
由III段作后备保护切除
3、过电流保护
K2 K1
保护1的过电流保护动作电流：
1
I III
I1.max 1.21.5 90 190.6A 0.85
2 图3-21
继电器动作电流
短路点
K1
K3 3
K2 K3
K III I n I g.oper.1
con III ope r .1
短路点
K1 K2 K3
• 先求出相邻线路保护2的无 时限电流速断一次动作电流
最大运行方式下三相短路电流(A) 3520 740 310 最小运行方式下两相短路电流(A) 2420 600 300
I K I I oper.2
(3) rel K .2.max
1.25 310 387.5A