输电线路电流电压保护
输电线路保护讲义
输电线路保护讲义一、引言输电线路是电力系统中起着重要作用的组成部分，它将发电厂产生的电能通过变压器传送到各个消费者。
为了确保电力系统的正常运行和保护线路设备的安全性，输电线路保护显得极为重要。
本讲义将介绍输电线路保护的基本概念、原理和常见方法，以帮助读者更好地理解和应用相关知识。
二、输电线路保护的目的输电线路保护的主要目的是迅速、准确地检测出故障，切断受故障影响的部分，保护其他正常运行的设备。
同时，还需要保证线路的可靠运行，减少因故障而造成的停电时间和损失。
三、输电线路保护的原理1. 故障检测：输电线路保护装置通过对线路电流、电压进行测量和比较，检测故障的发生。
常见的故障包括短路故障、接地故障等。
2. 故障判断：一旦检测到故障，保护装置需要判断故障的类型和位置。
常见的故障类型有单相接地故障、两相接地故障、两相短路故障等。
保护装置需要根据故障的特征进行准确判断。
3. 故障切除：保护装置在判断故障后，需要通过断路器等开关设备，切断故障电路，以防止故障继续影响线路的其他部分。
四、输电线路保护的常见方法1. 过电流保护：通过对线路电流进行监测，一旦发现超过额定电流的情况，保护装置会迅速切断故障部分。
采用不同的过电流保护装置，可以实现不同的保护策略，例如差动保护、相邻线路保护等。
2. 距离保护：距离保护是一种常见的保护方法，它通过测量线路电流和电压之间的相位差来判断故障的位置。
距离保护装置可以根据设置的保护范围，迅速切除故障部分。
3. 差动保护：差动保护是一种针对线路电流的保护方法，它通过比较线路各处电流的差异来检测故障。
差动保护主要用于检测短路故障。
4. 接地保护：接地保护是一种用于检测接地故障的保护方法。
它通过测量线路接地电流或接地电压来判断故障的发生，并迅速采取切除措施。
五、总结输电线路保护是电力系统中至关重要的环节，它保证了电力系统的稳定运行和设备的安全运行。
本讲义简要介绍了输电线路保护的目的、原理和常见方法。
单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护
动作电流：
K2
保护动作电流按保护区末端短路条 件整定：
I
I op1
K
I rel
I kB.max
最大 短路 电流 拟定
I oIp1
K
I rel
I
kB. max
(1)系统运营方式；
（2）短路点位置； （3）短路类型；
（4）电网联接方式。
相间短路电流计算：
K1
l
三相短路：
I
(3) k
Es X s X1l
最大保护区拟定：
l
I oIp1
Es X s.min X1lmax
lmax
1 X1
( Es
I
I op1
X s.min )
最小保护区拟定：
I
(2) k . min
3 2
Es X s.max X1lmin
I
I op1
lmin
Hale Waihona Puke 1 (X13 2
Es
I
I op1
X s.max )
（3）线路变压器组电流速断保护
为满足选择性要求，保护动作 带有一定旳时限。
图形符号 I ＞
Ik
I k.max
I
II op1
I
I op 2
l
loIpI 1
保护动作电流为：I
II op1
K
II rel
I
I op 2
1
2
3
I
II op1
Kco I kD.max
Kco 1.3
动作时间：
t
toIp1
toIIp1
toIp2
toIIp2
（4）限时电流速断保护旳选择性 是依托动作值、动作时间来确保。
电力系统输电线路电流电压保护方案设计
１ 输 电 线路 电流 电压 保 护 发 展现 状及 其 作 用 意 义
１世纪 ７ ９ Ｏ年代 ． 熔断器 已开始作为继 电保护装置在 电力 系统 中 应用 ． ２ 到 Ｏ世纪初期产生 了作用于断路 器的电磁型继 电保护装置。 然 后在 １ ２ 年 电子 型静态继 电器 已经得到 了大量推广和生产 ．静态继 ９８ 电器具有非常高的灵敏度 和维护简单 、 动作速度 、 寿命长 、 低功耗等优 点． 对电力系统输 电线路中 的电流 电压具 有了一定 的保护作 用 ． 但是 它较易受到外界环境的影 响。接着在 １６ 年 出现 了计算机化继 电保 ９５ 护． 大规模集成 电路快速发展， 微处理 机技术 的进步 ． 大地推动 了输 极 电线路中电流电压保护技术 的发展 目前该技术 已取得 了一定 的研究 成果 ． 并且得到了实施应用 研究 电力系统故障和危及 安全运行 的异 常状况 ． 以探讨其 对策的 反事故 自 动化措施 因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保 护 电力系统及其元件（ 发电机、 变压器 、 电线路等 ）使输 电线路 中电 输 ． 流电压正常作用 ， 所以称为继 电保 护 ． 电保护装置必 须具备 以下 ４ 继 项基本性能 ： １可靠性 ： ） 在该动作时 ． 可以维护输 电线路 中电流 电压正常运转 ； ３ 完善输 电线路继电保 护的策略 ２ 安全性 ： ） 在不该 动作时 ． 不影 响输 电设备中其他线路 的正常工 作： 发 电』 一 ３ 速动性 ： 以最短 时限将输 电线路 中异 常的 电 ） 能
２１年 ０２
第 ２ 期 ９
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ Ｍ Ｔ Ｏ Ｎ
０电力与能源 ０ 科技信 息 电力源自统输 电线路电流电压保护方案设计
3.输电线路的阶段电流保护
• 二次接线图包括：
交流电压回路、交流电流回路、 断路器控制回路、隔离开关控制回路、 信号回路、继电保护回路、自动装置 回路、“五防”回路（防止误合、误跳
断路器；防止带负荷拉合隔离开关；防止 带电挂接地线；防止带接地线合隔离开关； 防止人员误入带电间隔等五个方面）及监
视回路。
集中式二次电路图 （原理图）
二、几种常用的电磁式继电器
1.电磁式继电器基本原理 磁能吸铁
2.电流继电器
作用：测量被保护元件电流的大小
结构：
图形符号与 文字符号
注：动作过程见网络课件
动作电流、返回电流、返回系数
使继电器动作的最小电流称为动作电流Iact 使继电器返回的最大电流称为返回电流Ire
I re Kre = I aet
• 正确的连接：特别要注意电压及电流互感器的 二次侧的极性、辅助开关（辅助触点）、端子、 端子排、端子厢之间的连接； • 正确的整定 • 正确的操作 • 正确的分析方法
断路器的辅助接点
隔离开关辅助接点
四、短路电流曲线
短路电流曲线
在线路上取3个（一般取线路首端、中 间和末端3点）及以上的短路点，分别计算 出各点在继电保护定值整定时最大、最小运行方
分开式二次电路图
（展开图）
单元接线图(安装图)
为了清楚地表示成套装置或设备中每 个单元的连接关系,单元接线图按装置或设 备的背面布置而绘制.
识、读电气二次图的方法
总体要求:
• • • •
先交流，后直流； 先线圈，后触点； 先控制，后保护，再信号； 由线圈的带电，看触点的动作。
保证二次部分正确运行的“四正确”
用短路电流曲线说明第Ⅱ段电流保护的定值计算
S K1 I
输电线路电流电压保护设计
输电线路电流电压保护设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN电力系统保护与控制课程设计设计题目二：输电线路电流电压保护设计（2）课程设计任务书一、系统接线图如图：二、课程设计的内容及技术参数参见下表三、工作计划：第一天：收集资料，确定设计方案。
第二天：等值电抗计算、短路电流计算。
第三天：电流I段整定计算及灵敏度校验。
第四天：电流II段整定计算及灵敏度校验。
第五天：电流III段整定计算及灵敏度校验。
第六天：绘制保护原理图。
第七、八天：MATLAB建模仿真分析。
第九天：撰写说明书。
第十天：课设总结，迎接答辩。
摘要电力系统的输、配电线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障，因此，必须有相应的保护装置来反映这些故障，并控制故障线路的断路器，使其跳闸以切除故障。
本任务书研究的是不带方向判别的相间短路电流电压保护。
该线路相间短路电流电压保护又称为三段式电流电压保护，确定出最大、最小运行方式下的等值电抗，进行相间短路的最大、最小短路电流的计算。
绘制三段式电流保护原理接线图，并分析动作过程。
电流电压保护在单电源辐射网中一般有很好的选择性和灵敏度。
而且电流电压保护的电路构成、整定计算及调试维护都较简单，因此，它是最可靠的一种保护。
但是，三段式电流电压保护在多电源或单电源环网灯复杂网络中无法保证其选择性，另外在系统运行方式变化很大、线路很短和线路长而负荷重等情况下，其灵敏度可能不满足要求，甚至出现保护范围为零的情况。
因此主要用于35kV及以下单电源辐射网络作为线路保护，也可以作为电动机和小型变压器等元件的保护。
关键词：电流电压保护、三段式、选择性、灵敏度目录一、绪论 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
电流电压保护概述 ........................................................................ 错误!未定义书签。
输电线路电流电压保护分析
输电线路电流电压保护分析摘要：为了防止电力系统事故的扩大，保证非故障部分仍能可靠供电，通过继电保护装置准确迅速地识别并切除故障。
本文从相间短路的电流电压保护、相间短路的方向电流电压保护两个方面对输电线路电流电压保护进行了详细探讨。
关键词：输电线路、电流电压保护、整定计算引言电力系统继电保护是随着电力系统的发展和科学技术的进步而不断发展起来的，为电力系统建立了一个安全保障体系。
电力系统故障和不正常运行状态是不可避免的，为了防止电力系统事故的扩大，保证非故障部分仍能可靠供电，通过继电保护装置准确迅速地识别并切除故障可以保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。
一、相间短路的电流电压保护线路相间短路电流电压保护主要用于35kV及以下的小接地电流系统中。
包括两种保护：（1）反应电流增大而动作的电流测量元件为基础构成的电流保护；（2）由反应电流增大而动作的电流测量元件和由反应电压下降而动作的电压测量元件为基础构成的电流电压保护。
1、无时限电流速断保护(电流保护第I段)（1）无时限电流速断保护整定计算整定计算的基本原则:电流测量元件的动作电流总必须躲过外部短路(包括双电源网络和环形网络中正方向与反方向短路)时流过保护的最大短路电流(一般按保护最大运行方式下的三相短路考虑)以保证保护的选择性。
电流测量元件的灵敏度则应按流过保护可能的最小短路电流(一般取保护最小运行方式下流过保护的最小两相短路电流)进行校验并满足灵敏度(即保护范围)的要求。
在对无时限电流速断保护整定计算时，无时限电流速断保护依靠动作电流值保证选择性，不必外加延时元件即可保证保护的选择性。
无时限电流速断保护的灵敏度可用保护范围即它所保护的线路的长度的百分数来表示。
当系统在最大运行方式下三相短路时保护范围最大，为Lmax，而系统在最小运行方式下两相短路时保护范围最小，为Lmin；无时限电流保护不能保护线路全长，应采用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度，一般要求保护范围不少于线路长度的15%。
输电线路电流电压常规保护实验
输电线路电流电压常规保护实验常规继电器特性实验实验目的1）了解继电器基本分类方法及其结构。
2）熟悉几种常用继电器，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等的构成原理。
3）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数。
4）测量继电器的基本特性。
5）学习和设计多种继电器配合实验。
实验内容电流继电器特性实验电流继电器动作、返回电流值测试实验。
实验电路原理图如下图所示：实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为2A ，使调压器输出指示为0V ，滑线电阻的滑动触头放在中间位置。
（2）查线路无误后，先合上三相电源开关（对应指示灯亮），再合上单相电源开关和直流电源开关。
（3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（动作信号灯X D 1亮）时的最小电流值，即为动作值。
（4）继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑下降，记下继电器返回时（指示灯XD 1灭）的最大电流值，即为返回值。
（5）重复步骤（2）至（4），测三组数据。
（6）实验完成后，使调压器输出为0V ，断开所有电源开关。
-（7）分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。
（8）计算整定值的误差、变差及返回系数。
误差＝［ 动作最小值－整定值 ]／整定值变差＝［ 动作最大值－动作最小值 ］／动作平均值 ⨯ 100% 返回系数＝返回平均值／动作平均值表1-1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表电压继电器特性实验电压继电器动作、返回电压值测试实验（以低电压继电器为例）。
低电压继电器动作值测试实验电路原理图如下图所示：实验步骤如下：（1）按图接线，检查线路无误后，将低电压继电器的动作值整定为60V ，使调压器的输出电压为0V ，合上三相电源开关和单相电源开关及直流电源开关（对应指示灯亮），这时动作信号灯XD1亮。
35Kv输电线路的继电保护设计
35Kv输电线路的继电保护设计在电力系统中，35kV输电线路扮演着重要的角色，负责将发电厂产生的电能传输到各个用电点。
然而，由于外部环境、设备老化等原因，输电线路可能会出现故障，导致电力系统的不稳定甚至瘫痪。
为了确保电力系统的安全稳定运行，35kV输电线路的继电保护设计至关重要。
本文将深入探讨35kV输电线路继电保护的设计原则、方法和应用。
首先，我们需要了解什么是继电保护。
继电保护是电力系统中一种自动保护装置，它通过检测电力系统中的异常信号，如电流、电压、功率等，来判断系统是否存在故障。
一旦检测到故障，继电保护会发出信号，触发断路器等设备，切断故障点与系统的连接，从而保护电力系统的安全运行。
在35kV输电线路的继电保护设计中，我们需要遵循以下原则：1. 快速响应：继电保护应能够迅速响应输电线路的故障，切断故障点与系统的连接，避免故障扩大。
2. 准确判断：继电保护应能够准确判断输电线路的故障类型和位置，避免误判和漏判。
3. 可靠操作：继电保护应具备高度可靠性，确保在任何情况下都能正常工作。
4. 易于维护：继电保护应具备易维护性，便于日常检查、调试和更换。
在35kV输电线路的继电保护设计中，常用的方法包括电流保护、电压保护、距离保护和差动保护等。
这些方法各自有其特点和适用场景。
1. 电流保护：电流保护是通过检测输电线路中的电流变化来判断故障的存在。
当电流超过设定值时，继电保护会触发断路器等设备，切断故障点与系统的连接。
2. 电压保护：电压保护是通过检测输电线路中的电压变化来判断故障的存在。
当电压超过或低于设定值时，继电保护会触发断路器等设备，切断故障点与系统的连接。
3. 距离保护：距离保护是通过检测输电线路中的阻抗变化来判断故障的存在。
当阻抗超过设定值时，继电保护会触发断路器等设备，切断故障点与系统的连接。
4. 差动保护：差动保护是通过比较输电线路两端的电流和电压差异来判断故障的存在。
当差动电流或差动电压超过设定值时，继电保护会触发断路器等设备，切断故障点与系统的连接。
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继电保护教学
流过保护安装地点的短路电流：
I
( 3) K
ES ZS Z1l
最大运行方式
I
( 2) K
ES 3 2 X S X 1l
最小运行方式
最大运行方式用于计算， 最小运行方式用于校验。
ES和XS是常数，短路点距离电源越远（L越大）， 短路电流越小。
继电保护教学
继电保护教学
无时限电流速断保护的动作电流，应按大于本线 路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来 整定。
Ire Is.max Kss IL.max
Ⅲ I op
继电保护教学
I re K Ⅲ re1K SS I L.max K re K re
为保证选择性
电力系统继电保护
三峡电力职业学院 动力工程系
继电保护教学
第三章
3.1
输电线路电流电压保护
单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护
输电线路发生短路时，电流增大，电压降低。 反映电流增大而动作的电流保护。 加装低电压元件构成低压过电流保护。
输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三 套电流保护共同构成三段式电流保护。
继电保护教学
继电保护教学
3.1.2.2限时电流速断保护的单相原理接线
发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值， 正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值 小于动作电流，保护不动作。 KA 常开触点闭合，启动时间继电器KT，KT触点 延时闭合，启动信号继电器KS，并通过断路器的 常开辅助触点，接到跳闸线圈YT构成通路，断路 器跳闸切除故障线路。
继电保护教学
t 1 t 2 t t 2 t 3 t
继电保护教学
3.1.3.2定时限过电流保护的整定计算
电网正常运行时，过电流保护不动作，其启动电 流必须大于被保护线路上流过的最大负荷电流
Ⅲ I op I L.max
为保证在外部故障切除后，保护能可靠地返回， 保护装置的返回电流赢大于故障切除后流过保护 装置的最大自启动电流.
I
Ⅰ op1
K I
Ⅰ (3) re1 KB. max
保证在相邻线路上发生短路故障时，保护不 会误动作。不过必然不能保护线路全长。
继电保护教学
最大运行方式（三相短路）时，保护范围最大； 最小运行方式（两相短路）时，保护范围最小。
继电保护教学
最小保护区末端发生短路故障
ES 3 Ⅰ I op1 2 X S .max X1lmin
继电保护教学
与线路保护配合
与相邻变压器配合
继电保护教学
Ⅱ Ⅰ IⅡ K op1 re1I op 2
取较大值
IⅡ op1 Kco I KD. max
限时电流速断保护动作时限要与相邻线路的瞬时 电流保护动作时限相配合。
Ⅱ Ⅰ t1 t 2 t Ⅱ Ⅰ t1 t 2 t
继电保护教学
3.1.1 限时电流速断保护
3.1.2.1限时电流速断保护的工作原理和整定计算
在无时限电流速断保护的基础上，增加一套带时 限的电流速断保护，用以切除无时限电流速断保 护范围以外的短路故障。这种带时限的电流速断 保护，称为限时电流速断保护。
继电保护教学
限时电流速断保护的保护范围必然要延伸到相邻 限时电流速断保护范围不超出相邻线路无时 线路。为了满足选择性，必须增加一定的时限。 限电流速断保护的保护范围，动作时限比相 邻线路的无时限电流速断保护长一个时限差
校验
最大保护范围Lmax不应小于线路全长的50%。
继电保护教学
3.1.1.2线路—变压器组瞬时电流速断保护
无时限电流速断保护一般只能保护线路的一部分， 动作电流整定可以按躲开变压器二次母线上短路 但是在终端上采用线路—变压器组的接线方式时， 流过保护安装处最大短路电流来整定 可以延伸到被保护线路以外，使全线路都能瞬时 切除故障。
继电保护教学
限时电流速断保护可以作为本线路无时限电流速 断保护的后备保护。两者配合使用。可以使全线 路范围的短路故障都在0.5s内动作于跳闸。组合 构成线路的主保护。
继电保护教学
3.1.3 定时限过电流保护
3.1.3.1定时限过电流保护的工作原理
定时限过电流保护是指按躲过最大负荷电流整定， 并以动作时限保证其选择性的一种保护。不仅能 保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长。 是本线路的近后备和相邻线路的远后备。
取较大值
继电保护教学
t 0.3 ~ 0.6s
继电保护教学
系统在最小运行方式下线路末端两相短路时具有 足够的反应能力。
K sen
I K.min Ⅱ 1.3 ~ 1.5 Iop1
校验
灵敏系数不能满足要求，可用降低保护动作电流 的方法解决，即与相邻线路的限时速断保护配合。
Ⅱ Ⅱ Ⅱ I K op1 re1 I op 2 Ⅱ Ⅱ t1 t2 t
继电保护教学
3.1.1 无时限电流速断保护
无时限电流速断保护又称Ⅰ段电流保护，反映电 流增大而能瞬时动作切除故障。
3.3.1.1无时限电流速断保护的工作原理和整定计算
当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故 障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电 抗（忽略电阻）及短路类型有关。
继电保护教学
短路类型 (1) 单相接地短路， f ( 2) 两相不接地短路（相间短路），f (1,1) 两相接地短路 f 短路电流最小， ( 3) 三相（接地）短路 f 短路电流最大 。
校验
1 3 ES lmin ( Ⅰ X S .max ) X 1 2 I op1
继电保护教学
最小保护范围Lmin不应小于线路全长的 15%~20%。
最大保护区末端发生短路故障
ES Ⅰ I op1 X S .min X 1lmax
1 3 ES lmax ( Ⅰ X S .min ) X 1 2 I op1
I
Ⅰ op1
KCO I KC.max
继电保护教学
3.1.1.3原理接线
发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值， 正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值 小于动作电流，保护不动作。 KA 常开触点闭合，启动中间继电器KM，KM触 点闭合，启动信号继电器KS，并通过断路器的常 开辅助触点，接到跳闸线圈YT构成通路，断路器 跳闸切除故障线路。