第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)

1、第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)第一節(jié)第一節(jié) 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)第二節(jié)第二節(jié) 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向電流保護(hù)雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向電流保護(hù)第三節(jié)第三節(jié) 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方方 向保護(hù)向保護(hù)第四節(jié)第四節(jié) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電 壓壓、電流及方向保護(hù)、電流及方向保護(hù) 電網(wǎng)中的輸電線路發(fā)生短路時(shí)，電流突然增電網(wǎng)中的輸電線路發(fā)生短路時(shí)，電流突然增大，電壓降低，利用電流突然增大使保護(hù)動(dòng)作斷大，電壓降低，利用電流突然增大使保護(hù)

2、動(dòng)作斷路器跳閘而構(gòu)成的保護(hù)裝置稱為電流保護(hù)。電流路器跳閘而構(gòu)成的保護(hù)裝置稱為電流保護(hù)。電流保護(hù)在保護(hù)在35kV及以下輸電線路中被廣泛采用。及以下輸電線路中被廣泛采用。第一節(jié)第一節(jié) 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)一、電磁型電流繼電器及其繼電特性一、電磁型電流繼電器及其繼電特性二、電流速斷保護(hù)（二、電流速斷保護(hù)（段）段）三、限時(shí)電流速斷保護(hù)（三、限時(shí)電流速斷保護(hù)（段）段）四、定時(shí)限過電流保護(hù)（四、定時(shí)限過電流保護(hù)（段）段）五、階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及對(duì)它的評(píng)價(jià)五、階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及對(duì)它的評(píng)價(jià)六、反時(shí)限過電流保護(hù)六、反時(shí)限過電流保護(hù)七、電流保護(hù)接線方式七、電流保護(hù)接線

3、方式八、三段式電流保護(hù)的接線圖舉例八、三段式電流保護(hù)的接線圖舉例 電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，也電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，也是反應(yīng)于一個(gè)電氣量而動(dòng)作的簡(jiǎn)單繼電器的典是反應(yīng)于一個(gè)電氣量而動(dòng)作的簡(jiǎn)單繼電器的典型，因此本節(jié)通過對(duì)它的分析來說明一般繼電型，因此本節(jié)通過對(duì)它的分析來說明一般繼電器的工作原理和主要特性。器的工作原理和主要特性。一、電磁型電流繼電器及其繼電特性一、電磁型電流繼電器及其繼電特性 電磁型電流繼電器的工電磁型電流繼電器的工作原理可用圖作原理可用圖2-1（）說（）說明，當(dāng)繼電器線圈通入電流明，當(dāng)繼電器線圈通入電流 時(shí)，在磁路中產(chǎn)生與電流時(shí)，在磁路中產(chǎn)生與電流成正比的

4、磁通成正比的磁通 ，磁通經(jīng)鐵，磁通經(jīng)鐵芯芯2、空氣隙、空氣隙3和可動(dòng)銜鐵和可動(dòng)銜鐵4形成回路，磁化后的銜鐵與形成回路，磁化后的銜鐵與鐵芯的磁極產(chǎn)生電磁吸力，鐵芯的磁極產(chǎn)生電磁吸力，企圖吸引銜鐵向左轉(zhuǎn)動(dòng)，銜企圖吸引銜鐵向左轉(zhuǎn)動(dòng)，銜鐵上裝有繼電器的可動(dòng)觸點(diǎn)鐵上裝有繼電器的可動(dòng)觸點(diǎn)5，當(dāng)電流增大，電磁吸力，當(dāng)電流增大，電磁吸力足夠大時(shí)，即可吸動(dòng)銜鐵并足夠大時(shí)，即可吸動(dòng)銜鐵并使觸點(diǎn)使觸點(diǎn)6接通，稱為繼電器接通，稱為繼電器“動(dòng)作動(dòng)作”。圖圖2-1 （a）電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)圖）電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)圖 1線圈；線圈；2鐵芯；鐵芯；3空氣隙；空氣隙；4可動(dòng)銜鐵；可動(dòng)銜鐵；5可動(dòng)觸點(diǎn)；可動(dòng)觸點(diǎn)；6

5、固定觸固定觸點(diǎn)；點(diǎn)；7彈簧；彈簧；8止檔止檔kI 電磁吸力與電磁吸力與 成正比。如果假定磁路的磁阻全成正比。如果假定磁路的磁阻全部集中在空氣隙中，設(shè)部集中在空氣隙中，設(shè) 表示氣隙的長(zhǎng)度，則磁通表示氣隙的長(zhǎng)度，則磁通 就與就與 成正比而與成正比而與 成反比，這樣，由電磁吸力作用成反比，這樣，由電磁吸力作用在銜鐵上的電磁轉(zhuǎn)矩在銜鐵上的電磁轉(zhuǎn)矩 可表示為可表示為 （2-1）式中式中 比例常數(shù)；比例常數(shù)； 鐵芯與可動(dòng)銜鐵之間的空氣隙長(zhǎng)度。鐵芯與可動(dòng)銜鐵之間的空氣隙長(zhǎng)度。 22122keIMKK 2 kI12KK、 eM 正常情況下，線圈中流入負(fù)荷電流，為保證正常情況下，線圈中流入負(fù)荷電流，為保證繼電器

6、不作，可動(dòng)銜鐵受彈簧繼電器不作，可動(dòng)銜鐵受彈簧7 7反作用力的控制反作用力的控制而保持在原始位置，此時(shí)彈簧產(chǎn)生的力矩而保持在原始位置，此時(shí)彈簧產(chǎn)生的力矩 稱為稱為初拉力矩，對(duì)應(yīng)此時(shí)的空氣隙長(zhǎng)度為初拉力矩，對(duì)應(yīng)此時(shí)的空氣隙長(zhǎng)度為 。由于。由于彈簧的張力與其伸長(zhǎng)成正比，因此，當(dāng)銜鐵向左彈簧的張力與其伸長(zhǎng)成正比，因此，當(dāng)銜鐵向左移動(dòng)而使移動(dòng)而使 減小，例如減小，例如 由減小到由減小到 ，由彈簧，由彈簧所產(chǎn)生的反抗力矩即可表示為所產(chǎn)生的反抗力矩即可表示為 （2-22-2） 式中式中 比例常數(shù)。比例常數(shù)。 3K1312()ssMMK1sM211 此外，在銜鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，還必須克服由摩此外，在銜鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的

7、過程中，還必須克服由摩擦力所產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩擦力所產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩 ，其值可認(rèn)為是一個(gè)常，其值可認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，不隨數(shù)，不隨 的改變而變化。因此，阻礙繼電器動(dòng)的改變而變化。因此，阻礙繼電器動(dòng)作的全部機(jī)械反抗轉(zhuǎn)矩就是作的全部機(jī)械反抗轉(zhuǎn)矩就是 。fMsfMM 為使繼電器動(dòng)作并閉合其觸點(diǎn)，就必須增大電流為使繼電器動(dòng)作并閉合其觸點(diǎn)，就必須增大電流 ，以增大電磁轉(zhuǎn)矩以增大電磁轉(zhuǎn)矩 ，繼電器能夠動(dòng)作的條件是，繼電器能夠動(dòng)作的條件是 （2-3） 滿足這個(gè)條件的，能使繼電器動(dòng)作的最小電流值，稱滿足這個(gè)條件的，能使繼電器動(dòng)作的最小電流值，稱為繼電器的動(dòng)作電流（習(xí)慣上又稱為啟動(dòng)電流），以為繼電器的動(dòng)作電流（習(xí)慣上又稱

8、為啟動(dòng)電流），以 表示，對(duì)應(yīng)此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩，根據(jù)（表示，對(duì)應(yīng)此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩，根據(jù)（2-1）式可表示為）式可表示為 （2-4） esfMMM 222k actactIMK actkI. kI eM 在繼電器動(dòng)作之后，為使它重新返回原位，就必須減在繼電器動(dòng)作之后，為使它重新返回原位，就必須減小電流以減小電磁轉(zhuǎn)矩，然后由彈簧的反作用力把可動(dòng)小電流以減小電磁轉(zhuǎn)矩，然后由彈簧的反作用力把可動(dòng)銜鐵拉回來。在這個(gè)過程中，摩擦力又起著阻礙返回的銜鐵拉回來。在這個(gè)過程中，摩擦力又起著阻礙返回的作用，因此繼電器能夠返回的條件是作用，因此繼電器能夠返回的條件是 （2-5） 對(duì)應(yīng)這一電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器返回原位的最大

9、電對(duì)應(yīng)這一電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器返回原位的最大電流值稱為繼電器的返回電流，以流值稱為繼電器的返回電流，以 表示，對(duì)應(yīng)于此時(shí)的表示，對(duì)應(yīng)于此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 （2-6） esfMMM 222K rereIMK k reI 圖圖2-1（b）表示了當(dāng)可動(dòng)）表示了當(dāng)可動(dòng)銜鐵由起始位置（氣隙為銜鐵由起始位置（氣隙為 ）轉(zhuǎn)動(dòng)到終端位置（氣隙）轉(zhuǎn)動(dòng)到終端位置（氣隙為為 ）時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩及）時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩及機(jī)械反抗轉(zhuǎn)矩與可動(dòng)銜鐵機(jī)械反抗轉(zhuǎn)矩與可動(dòng)銜鐵行程行程的關(guān)系曲線。行程行程的關(guān)系曲線。 當(dāng)當(dāng) 不變時(shí)，隨著不變時(shí)，隨著 的減小，的減小， 與其平方倍與其平方倍成反比增加，按曲線成反比增加，按曲線9變變化，而機(jī)械

10、反抗轉(zhuǎn)矩則按化，而機(jī)械反抗轉(zhuǎn)矩則按線性關(guān)系增加，如直線線性關(guān)系增加，如直線10所示，因此在行程末端將所示，因此在行程末端將出現(xiàn)一個(gè)剩余轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)一個(gè)剩余轉(zhuǎn)矩 ，它有利于保證繼電器觸點(diǎn)它有利于保證繼電器觸點(diǎn)的可靠接觸。的可靠接觸。圖圖2-1 電磁型電流繼電器的轉(zhuǎn)矩曲線電磁型電流繼電器的轉(zhuǎn)矩曲線 9啟動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩曲線；啟動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩曲線；10啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)的反作用轉(zhuǎn)矩曲線；反作用轉(zhuǎn)矩曲線；11返回時(shí)的反作返回時(shí)的反作用轉(zhuǎn)矩曲線；用轉(zhuǎn)矩曲線；12返回時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩返回時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩曲線曲線 12 actkI. actM rM 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，繼電器根本不動(dòng)時(shí)，繼電器根本不動(dòng)作作 ; 當(dāng)當(dāng) 時(shí)繼電器能夠突然時(shí)繼電器能

11、夠突然迅速的動(dòng)作，閉合其觸點(diǎn)；在迅速的動(dòng)作，閉合其觸點(diǎn)；在繼電器動(dòng)作以后，只當(dāng)電流減繼電器動(dòng)作以后，只當(dāng)電流減小到小到 ，繼電器才能立，繼電器才能立即突然地返回原位，觸點(diǎn)重新即突然地返回原位，觸點(diǎn)重新打開。無論啟動(dòng)和返回，繼電打開。無論啟動(dòng)和返回，繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的，不器的動(dòng)作都是明確干脆的，不可能停留在某一個(gè)中間位置，可能停留在某一個(gè)中間位置，這種特性稱為這種特性稱為“繼電特性繼電特性”。 繼電特性曲線繼電特性曲線 圖圖2-2繼電特性曲線繼電特性曲線kk actIIkk actII kk reII 圖圖2-2 中中 表示繼電器動(dòng)作時(shí)固定觸點(diǎn)表示繼電器動(dòng)作時(shí)固定觸點(diǎn)6兩端的電壓，兩端的

12、電壓， 表示繼電器返回時(shí)固定觸點(diǎn)表示繼電器返回時(shí)固定觸點(diǎn)6兩端的電壓。兩端的電壓。 返回電流與啟動(dòng)電流的比值稱為繼電器的返回電流與啟動(dòng)電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)返回系數(shù)，可表示為可表示為 （2-7） K rereK actIKI 1U 0U 由于在行程末端存在剩余轉(zhuǎn)矩以及摩擦轉(zhuǎn)由于在行程末端存在剩余轉(zhuǎn)矩以及摩擦轉(zhuǎn)矩的影響，電磁型過電流繼電器（以及一切矩的影響，電磁型過電流繼電器（以及一切過量動(dòng)作的繼電器）的返回系數(shù)恒小于過量動(dòng)作的繼電器）的返回系數(shù)恒小于1 1，在，在實(shí)際應(yīng)用中，常常要求過電流繼電器有較高實(shí)際應(yīng)用中，常常要求過電流繼電器有較高的返回系數(shù)，如的返回系數(shù)，如0.850.850.

13、90.9。提高返回系數(shù)的。提高返回系數(shù)的方法是采用堅(jiān)硬的軸承，以減小摩擦轉(zhuǎn)矩和方法是采用堅(jiān)硬的軸承，以減小摩擦轉(zhuǎn)矩和改善磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，適當(dāng)減小剩余轉(zhuǎn)矩。改善磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，適當(dāng)減小剩余轉(zhuǎn)矩。繼電器啟動(dòng)電流的調(diào)整方法為改變線圈的匝繼電器啟動(dòng)電流的調(diào)整方法為改變線圈的匝數(shù)和彈簧的張力。數(shù)和彈簧的張力。 圖圖2-3示出電網(wǎng)中實(shí)際使用了半個(gè)世紀(jì)的電磁型電流繼示出電網(wǎng)中實(shí)際使用了半個(gè)世紀(jì)的電磁型電流繼電器（即轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式電流繼電器）的結(jié)構(gòu)，這種繼電器電器（即轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式電流繼電器）的結(jié)構(gòu)，這種繼電器用用Z型旋轉(zhuǎn)舌片代替了可動(dòng)銜鐵，剩余轉(zhuǎn)矩較小，返回系型旋轉(zhuǎn)舌片代替了可動(dòng)銜鐵，剩余轉(zhuǎn)矩較小，返回系數(shù)較高。數(shù)

14、較高。 圖圖2-3 轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式電流繼電器轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式電流繼電器 1電磁鐵；電磁鐵；2Z型旋轉(zhuǎn)舌片；型旋轉(zhuǎn)舌片；3線圈；線圈；4觸點(diǎn)；觸點(diǎn)；5反作用彈簧；反作用彈簧；6止檔止檔二、電流速斷保護(hù)（二、電流速斷保護(hù)（段）段） 為了滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和對(duì)重要用戶的供電可為了滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和對(duì)重要用戶的供電可靠，在保證選擇性的前提條件下，保護(hù)裝置靠，在保證選擇性的前提條件下，保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障的時(shí)間原則上越快越好，因此動(dòng)作切除故障的時(shí)間原則上越快越好，因此各種電氣元件上應(yīng)力求裝設(shè)快速動(dòng)作的繼電各種電氣元件上應(yīng)力求裝設(shè)快速動(dòng)作的繼電保護(hù)。保護(hù)。 對(duì)于僅反應(yīng)電流幅值增大而瞬時(shí)動(dòng)作切除故對(duì)于僅反應(yīng)電流幅值增大而瞬時(shí)動(dòng)

15、作切除故障的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。以圖障的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。以圖2-4（）所示的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線為例，假定（）所示的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線為例，假定在每條線路始端均裝有電流速斷保護(hù)，當(dāng)線在每條線路始端均裝有電流速斷保護(hù)，當(dāng)線路路A-B上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)2能瞬時(shí)動(dòng)作能瞬時(shí)動(dòng)作，而當(dāng)線路，而當(dāng)線路B-C上故障時(shí)，希望保護(hù)上故障時(shí)，希望保護(hù)1能瞬時(shí)能瞬時(shí)動(dòng)作，它們的保護(hù)范圍最好能達(dá)到本線路全動(dòng)作，它們的保護(hù)范圍最好能達(dá)到本線路全長(zhǎng)的長(zhǎng)的100。但是這種愿望能否實(shí)現(xiàn)，需要具。但是這種愿望能否實(shí)現(xiàn)，需要具體分析。體分析。 圖圖2-4電流速斷保護(hù)動(dòng)作特性的分析電流速斷保

16、護(hù)動(dòng)作特性的分析（a）網(wǎng)絡(luò)接線圖；（）網(wǎng)絡(luò)接線圖；（b）網(wǎng)絡(luò)阻抗圖；（）網(wǎng)絡(luò)阻抗圖；（c）動(dòng)作情況）動(dòng)作情況 以保護(hù)以保護(hù)2為例，當(dāng)為例，當(dāng)A-B線路末端線路末端 點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)保護(hù)2能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線路能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線路B-C的的始端（習(xí)慣上又稱為出口處）始端（習(xí)慣上又稱為出口處） 點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)性的要求，速斷保護(hù)2就不應(yīng)該動(dòng)作，而應(yīng)由速斷保就不應(yīng)該動(dòng)作，而應(yīng)由速斷保護(hù)護(hù)1切除故障。但是實(shí)際上，切除故障。但是實(shí)際上， 點(diǎn)和點(diǎn)和 點(diǎn)短路時(shí)，從保點(diǎn)短路時(shí)，從保護(hù)護(hù)2安裝處流過的短路電流的數(shù)值幾乎是一樣

17、的。因安裝處流過的短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的。因此，希望此，希望 點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)2能動(dòng)作，而能動(dòng)作，而 點(diǎn)短路點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)時(shí)保護(hù)2又不動(dòng)作的要求不可能同時(shí)得到滿足。又不動(dòng)作的要求不可能同時(shí)得到滿足。1k 2k 2k 1k 1k 2k 為了解決這個(gè)矛盾，通常的方法是為了解決這個(gè)矛盾，通常的方法是優(yōu)先優(yōu)先保證動(dòng)作的選擇性保證動(dòng)作的選擇性，即從保護(hù)裝置啟動(dòng)參數(shù)，即從保護(hù)裝置啟動(dòng)參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時(shí)不啟的整定上保證下一條線路出口處短路時(shí)不啟動(dòng)，在繼電保護(hù)技術(shù)中，這又稱為動(dòng)，在繼電保護(hù)技術(shù)中，這又稱為按躲開下按躲開下一條線路出口處短路的條件整定一條線路出口處短路的條件

18、整定。 對(duì)反應(yīng)于電流升高而動(dòng)作的電流速斷保護(hù)而對(duì)反應(yīng)于電流升高而動(dòng)作的電流速斷保護(hù)而言，能使該保護(hù)裝置啟動(dòng)的最小電流值稱為保護(hù)言，能使該保護(hù)裝置啟動(dòng)的最小電流值稱為保護(hù)裝置的裝置的啟動(dòng)電流啟動(dòng)電流，以，以 表示，顯然必須當(dāng)實(shí)際的表示，顯然必須當(dāng)實(shí)際的短路電流短路電流 時(shí)，保護(hù)裝置才能啟動(dòng)。保護(hù)裝置的整定值時(shí)，保護(hù)裝置才能啟動(dòng)。保護(hù)裝置的整定值 是利用電力系統(tǒng)一次側(cè)的參數(shù)表示的，所代表是利用電力系統(tǒng)一次側(cè)的參數(shù)表示的，所代表的的意義意義是：當(dāng)在被保護(hù)線路的一次側(cè)電流達(dá)到這是：當(dāng)在被保護(hù)線路的一次側(cè)電流達(dá)到這個(gè)數(shù)值時(shí)，安裝在該處的這套保護(hù)裝置就能夠啟個(gè)數(shù)值時(shí)，安裝在該處的這套保護(hù)裝置就能夠啟動(dòng)。動(dòng)

19、。 actIactkIIactI 對(duì)于圖對(duì)于圖24（a）所示的單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，）所示的單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，正常運(yùn)行下，各條線路中流過負(fù)荷電流，越靠近正常運(yùn)行下，各條線路中流過負(fù)荷電流，越靠近電源側(cè)的線路流過的電流越大。負(fù)荷電流與供電電源側(cè)的線路流過的電流越大。負(fù)荷電流與供電電壓之間的相位角一般小于電壓之間的相位角一般小于 。30 由由電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析可知，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)中任意點(diǎn)發(fā)生可知，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)中任意點(diǎn)發(fā)生三相和兩相短路時(shí)，流過短路點(diǎn)與電源間線路中的短路電流三相和兩相短路時(shí)，流過短路點(diǎn)與電源間線路中的短路電流包括短路工頻周期分量、暫態(tài)高頻分量和非周期分量。包括短路工頻周期分量、暫

20、態(tài)高頻分量和非周期分量。 由于由于暫態(tài)高頻分量所占比例較小，非周期分量衰減較快，短路電暫態(tài)高頻分量所占比例較小，非周期分量衰減較快，短路電流計(jì)算只計(jì)及工頻周期分量，其近似算式為流計(jì)算只計(jì)及工頻周期分量，其近似算式為 （2-8）式中式中 系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì)；系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì)； 保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗；保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗； 保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗；保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的阻抗； 短路類型系數(shù)，三相短路取短路類型系數(shù)，三相短路取1，兩相短路取，兩相短路取 。 kkkSkK EK EIZZZ E SZ kZ kK 23 在一定的系統(tǒng)運(yùn)行方式下，在一定的系統(tǒng)運(yùn)行方

21、式下， 和和 等于常數(shù)，等于常數(shù)， 的大的大小如圖小如圖2-4（b）所示，當(dāng)）所示，當(dāng) 、 短路時(shí)，短路時(shí)， ；當(dāng)當(dāng) 、 短路時(shí)，短路時(shí)， 。 此時(shí)此時(shí) 將隨將隨 的的增大而減小，因此可以經(jīng)計(jì)算后繪出增大而減小，因此可以經(jīng)計(jì)算后繪出 的變化的變化曲線，如圖曲線，如圖2-4（c）所示。）所示。klABlBCZZZ( )kIf lESZkz1k2kklABZZ4k3kkIkZ 當(dāng)電源開機(jī)方式、保護(hù)安裝處到電源之間電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)電源開機(jī)方式、保護(hù)安裝處到電源之間電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，稱為拓?fù)渥兓瘯r(shí)，稱為運(yùn)行方式變化運(yùn)行方式變化。 隨運(yùn)行方式變化隨運(yùn)行方式變化而變化。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式及短路類型改變時(shí)，而變

22、化。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式及短路類型改變時(shí)， 都將都將隨之變化。對(duì)每一套保護(hù)裝置來講，隨之變化。對(duì)每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式的短路電流為最大的方式稱為系統(tǒng)稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式，而，而短路電流為最小的方式短路電流為最小的方式則稱為系統(tǒng)則稱為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式。對(duì)。對(duì)不同安裝地點(diǎn)的保護(hù)裝置，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線的實(shí)際情不同安裝地點(diǎn)的保護(hù)裝置，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線的實(shí)際情況選取其最大和最小運(yùn)行方式。況選取其最大和最小運(yùn)行方式。SZkI 在最大運(yùn)行方式三相短路時(shí)在最大運(yùn)行方式三相短路時(shí) ， ，通通過保護(hù)裝置的短路電流為最大過保護(hù)裝置的短路電流為最大，而，而

23、在最小方式下在最小方式下兩相短路時(shí)兩相短路時(shí)， ， ，短路電流為最小短路電流為最小.這兩種情況下，短路電流的變化如圖這兩種情況下，短路電流的變化如圖2-4（c）中）中的曲線的曲線和和所示。所示。 min. SSZZ 1kK max.SSZZ 32kK整定計(jì)算原則整定計(jì)算原則 保護(hù)保護(hù)1整定計(jì)算原則整定計(jì)算原則 為了保證電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，對(duì)保護(hù)為了保證電流速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，對(duì)保護(hù)1來講，來講，其啟動(dòng)電流其啟動(dòng)電流 必須整定得大于必須整定得大于 點(diǎn)短路時(shí)可能出現(xiàn)的點(diǎn)短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所最大短路電流，即大于在最大運(yùn)行方式下變電所C母線母線上三相短路時(shí)

24、的電流上三相短路時(shí)的電流 ，亦即，亦即 （2-9） 引入可靠系數(shù)引入可靠系數(shù) ，則式（，則式（2-9）可寫為）可寫為 （2-10） maxk cI .1maxactk cII 1.21.3relK .1max.min. relactrelk cSl ABl BCKEIKIZZZ 1 .actI 4k 引入可靠系數(shù)的引入可靠系數(shù)的原因原因是必須考慮非周期是必須考慮非周期分量的影響，實(shí)際的短路電流可能大于計(jì)算分量的影響，實(shí)際的短路電流可能大于計(jì)算值，保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作值可能小于整定值值，保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作值可能小于整定值和一定的裕度等因素。和一定的裕度等因素。保護(hù)保護(hù)2整定計(jì)算原則整定計(jì)算原則按照

25、同樣的原則，其啟動(dòng)電流應(yīng)整定得大于按照同樣的原則，其啟動(dòng)電流應(yīng)整定得大于 點(diǎn)短路時(shí)的最大短路電流點(diǎn)短路時(shí)的最大短路電流 , 即即 (2-11) m axk BI .2max.min. relactrelk BSl ABKEIKIZZ 2k 啟動(dòng)電流的整定值與啟動(dòng)電流的整定值與 無關(guān)，所以在圖無關(guān)，所以在圖2-4（C）上是一條直線，它與曲線）上是一條直線，它與曲線和和各有一個(gè)交點(diǎn)。在交點(diǎn)以前短路時(shí)，各有一個(gè)交點(diǎn)。在交點(diǎn)以前短路時(shí)，由于短路電流大于啟動(dòng)電流，保護(hù)裝置由于短路電流大于啟動(dòng)電流，保護(hù)裝置都能動(dòng)作。而在交點(diǎn)以后短路時(shí)，由于都能動(dòng)作。而在交點(diǎn)以后短路時(shí)，由于短路電流小于啟動(dòng)電流，保護(hù)將不能

26、啟短路電流小于啟動(dòng)電流，保護(hù)將不能啟動(dòng)。由此可見，動(dòng)。由此可見，有選擇性的電流速斷保有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)護(hù)不可能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)。kZ 速斷保護(hù)對(duì)被保護(hù)線路內(nèi)部故障的反應(yīng)速斷保護(hù)對(duì)被保護(hù)線路內(nèi)部故障的反應(yīng)能力又稱為靈敏性，只能用保護(hù)范圍的大能力又稱為靈敏性，只能用保護(hù)范圍的大小來衡量，此保護(hù)范圍通常用線路全長(zhǎng)的小來衡量，此保護(hù)范圍通常用線路全長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù) 來表示。由圖來表示。由圖2-42-4可見，可見，當(dāng)系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)為最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)，電流速斷為最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)，電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍為最大；當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)最小保護(hù)的保護(hù)范圍為最大；當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下

27、的兩相短路時(shí)，電流速斷保護(hù)運(yùn)行方式下的兩相短路時(shí)，電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍為最小；的保護(hù)范圍為最??；當(dāng)出現(xiàn)其它運(yùn)行方式當(dāng)出現(xiàn)其它運(yùn)行方式時(shí)，保護(hù)范圍在兩者之間。時(shí)，保護(hù)范圍在兩者之間。 一般情況下；應(yīng)按最小運(yùn)行方式下兩相短路來一般情況下；應(yīng)按最小運(yùn)行方式下兩相短路來校驗(yàn)保護(hù)范圍。要求保護(hù)范圍大于被保護(hù)線路全校驗(yàn)保護(hù)范圍。要求保護(hù)范圍大于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的長(zhǎng)的15%20%，最小保護(hù)范圍計(jì)算式為，最小保護(hù)范圍計(jì)算式為 （2-12） 式中式中 電流速斷保護(hù)的最大保護(hù)范圍長(zhǎng)電流速斷保護(hù)的最大保護(hù)范圍長(zhǎng)度；度； 線路單位長(zhǎng)度的正序阻抗。線路單位長(zhǎng)度的正序阻抗。 由式（由式（2-12）得）得 ， %即為保護(hù)的

28、最小保護(hù)范圍。即為保護(hù)的最小保護(hù)范圍。 .2. .min.max1 min32actk lsEIIZZ l minl 1Z minmax1131()2sactElZZI min100ABll 圖圖2-5所示為電流速斷保護(hù)的單相原理接線，電流所示為電流速斷保護(hù)的單相原理接線，電流繼電器接于電流互感器繼電器接于電流互感器TA的二次側(cè)，動(dòng)作后啟動(dòng)中間繼的二次側(cè)，動(dòng)作后啟動(dòng)中間繼電器，其觸點(diǎn)閉合后串聯(lián)信號(hào)繼電器而接通斷路器的跳電器，其觸點(diǎn)閉合后串聯(lián)信號(hào)繼電器而接通斷路器的跳閘線圈閘線圈Y，使斷路器跳閘。，使斷路器跳閘。 圖圖2-5 電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖 接線中采用中

29、間繼電器的原因如下：接線中采用中間繼電器的原因如下： （1）電流繼電器的觸點(diǎn)容量比較小，不能直接接通）電流繼電器的觸點(diǎn)容量比較小，不能直接接通跳閘線圈跳閘線圈Y，因此，應(yīng)先啟動(dòng)中間繼電器，然后再由中間，因此，應(yīng)先啟動(dòng)中間繼電器，然后再由中間繼電器的觸點(diǎn)（容量大）去跳閘。繼電器的觸點(diǎn)（容量大）去跳閘。 （2）當(dāng)線路上裝有管型避雷器時(shí)，利用中間繼電器）當(dāng)線路上裝有管型避雷器時(shí)，利用中間繼電器來增大保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間，以防止管型避雷器放來增大保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間，以防止管型避雷器放電時(shí)引起速斷保護(hù)誤動(dòng)作，避雷器放電時(shí)間為電時(shí)引起速斷保護(hù)誤動(dòng)作，避雷器放電時(shí)間為4060ms，中間繼電器動(dòng)作時(shí)間為

30、，中間繼電器動(dòng)作時(shí)間為6080ms，速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)，速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間取決于繼電器本身的固有時(shí)間，一般小于間取決于繼電器本身的固有時(shí)間，一般小于100ms。 電流速斷保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)：電流速斷保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠、動(dòng)作迅速，因而獲得了廣泛的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠、動(dòng)作迅速，因而獲得了廣泛的 應(yīng)用。應(yīng)用。 缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直接受運(yùn)行方式變化的影響。接受運(yùn)行方式變化的影響。三、限時(shí)電流速斷保護(hù)（三、限時(shí)電流速斷保護(hù)（段）段） 由于有選擇性的電流速斷保護(hù)不能保護(hù)由于有選擇性的電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，因此可以考慮增加一段帶時(shí)本線路

31、的全長(zhǎng)，因此可以考慮增加一段帶時(shí)限動(dòng)作的保護(hù)，用來切除本線路上速斷保護(hù)限動(dòng)作的保護(hù)，用來切除本線路上速斷保護(hù)范圍以外的故障，同時(shí)也能作為速斷保護(hù)的范圍以外的故障，同時(shí)也能作為速斷保護(hù)的后備，這就是限時(shí)電流速斷保護(hù)后備，這就是限時(shí)電流速斷保護(hù) 。 對(duì)這個(gè)保護(hù)的要求，首先是在任何情況下對(duì)這個(gè)保護(hù)的要求，首先是在任何情況下能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，并且具有足夠的靈敏能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，并且具有足夠的靈敏性；其次力求具有最小的動(dòng)作時(shí)限，在下一性；其次力求具有最小的動(dòng)作時(shí)限，在下一條線路短路時(shí)，保證下一條線路保護(hù)優(yōu)先切條線路短路時(shí)，保證下一條線路保護(hù)優(yōu)先切除故障，滿足選擇性的要求。除故障，滿足選擇性的要求。

32、1、工作原理和整定計(jì)算的基本原則、工作原理和整定計(jì)算的基本原則 圖圖2-6 限時(shí)電流速斷動(dòng)作特性的分析限時(shí)電流速斷動(dòng)作特性的分析 為了使這一時(shí)限盡量短為了使這一時(shí)限盡量短 ， 保護(hù)保護(hù)2的限時(shí)電流速的限時(shí)電流速斷不應(yīng)超出保護(hù)斷不應(yīng)超出保護(hù)1的電流速斷的范圍，因此在單的電流速斷的范圍，因此在單側(cè)電源供電的情況下，它的啟動(dòng)電流應(yīng)整定為側(cè)電源供電的情況下，它的啟動(dòng)電流應(yīng)整定為 （2-13） .2.1actactII 因?yàn)楸Ｗo(hù)因?yàn)楸Ｗo(hù)2和保護(hù)和保護(hù)1安裝在不同的地點(diǎn)，使用的是不同安裝在不同的地點(diǎn)，使用的是不同的電流互感器和繼電器，它們之間的特性很難完全一的電流互感器和繼電器，它們之間的特性很難完全一樣

33、，因此就必須采用樣，因此就必須采用 的整定方法的整定方法 ， 引入可引入可靠系數(shù)靠系數(shù) ，則得，則得 （2-14） .2.1actactII.2.1actrelactIKIrelK 對(duì)對(duì) ，考慮到短路電流中非周期分量已經(jīng)衰減，故，考慮到短路電流中非周期分量已經(jīng)衰減，故可選取得比速斷保護(hù)的可選取得比速斷保護(hù)的 小一些，一般取為小一些，一般取為1.11.2。relK relK2、動(dòng)作時(shí)限的選擇、動(dòng)作時(shí)限的選擇 從以上分析中已得出，從以上分析中已得出， 限時(shí)速斷的動(dòng)作時(shí)限限時(shí)速斷的動(dòng)作時(shí)限 應(yīng)選應(yīng)選擇得比下一條線路速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限擇得比下一條線路速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限 高出一個(gè)時(shí)間高出一個(gè)時(shí)間階段階段

34、 ，即，即 （2-15） 從盡快切除故障的觀點(diǎn)看，從盡快切除故障的觀點(diǎn)看， 應(yīng)越小越好，但是為了應(yīng)越小越好，但是為了保證兩個(gè)保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性，其值又不能選擇的太保證兩個(gè)保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性，其值又不能選擇的太小?，F(xiàn)以線路小?，F(xiàn)以線路B-C上發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)上發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)2與保護(hù)與保護(hù)1的配合的配合關(guān)系為例，說明確定關(guān)系為例，說明確定 的原則如下：的原則如下： 2t 1t t ttt 12 t t t（1）應(yīng)包括故障線路斷路器）應(yīng)包括故障線路斷路器QF的跳閘時(shí)間的跳閘時(shí)間 （ 從操?gòu)牟僮麟娏魉腿胩l線圈作電流送入跳閘線圈Y的瞬間算起，直到電弧熄滅的的瞬間算起，直到電弧熄滅的瞬間為止），因

35、為在這一段時(shí)間里故障并未消除，因瞬間為止），因?yàn)樵谶@一段時(shí)間里故障并未消除，因此保護(hù)此保護(hù)2在故障電流的作用下仍處于啟動(dòng)狀態(tài)。在故障電流的作用下仍處于啟動(dòng)狀態(tài)。1 .QFt（2）應(yīng)包括故障線路保護(hù)）應(yīng)包括故障線路保護(hù)1中時(shí)間繼電器的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間中時(shí)間繼電器的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間比整定值比整定值 要大要大 才能動(dòng)作（當(dāng)保護(hù)才能動(dòng)作（當(dāng)保護(hù)1為速斷保護(hù)時(shí)，為速斷保護(hù)時(shí)，保護(hù)裝置中不用時(shí)間繼電器，即可不考慮這一影響）。保護(hù)裝置中不用時(shí)間繼電器，即可不考慮這一影響）。（3）應(yīng)包括保護(hù)）應(yīng)包括保護(hù)2中時(shí)間繼電器可能比預(yù)定的時(shí)間提早中時(shí)間繼電器可能比預(yù)定的時(shí)間提早 動(dòng)作的負(fù)誤差。動(dòng)作的負(fù)誤差。（4）如果保護(hù)）如果

36、保護(hù)2中的測(cè)量元件（電流繼電器）在外部故障中的測(cè)量元件（電流繼電器）在外部故障切除后，由于慣性的影響不能立即返回，切除后，由于慣性的影響不能立即返回， 應(yīng)包括這一延應(yīng)包括這一延時(shí)時(shí) 。（5）應(yīng)考慮一定的裕度時(shí)間）應(yīng)考慮一定的裕度時(shí)間 。 考慮這些因素后，則考慮這些因素后，則 （2-16） 1tt1 . tt2 . tt2 .intrinttQFtttttt2 .2 .1 .1 .rt圖圖2-7 限時(shí)電流速斷動(dòng)作時(shí)限的配合關(guān)系限時(shí)電流速斷動(dòng)作時(shí)限的配合關(guān)系（a）和下一條線路的速斷保護(hù)相配合；）和下一條線路的速斷保護(hù)相配合；（b）和下一條線路的限時(shí)速斷保護(hù)相配合）和下一條線路的限時(shí)速斷保護(hù)相配合

37、對(duì)于機(jī)電式時(shí)間繼電器，因誤差大，對(duì)于機(jī)電式時(shí)間繼電器，因誤差大， 應(yīng)選用應(yīng)選用0.50.6s；對(duì)于數(shù)字電路構(gòu)成的時(shí)間；對(duì)于數(shù)字電路構(gòu)成的時(shí)間繼電器，由于精度高，繼電器，由于精度高， 選用選用0.35s左右。左右。tt 按照上述原則整定的時(shí)限特性如圖按照上述原則整定的時(shí)限特性如圖2-7（a）所示。）所示。由圖由圖2-7（a）可見，在保護(hù)）可見，在保護(hù)1電流速斷范圍內(nèi)的故障，將電流速斷范圍內(nèi)的故障，將以以 的時(shí)間被切除，此時(shí)保護(hù)的時(shí)間被切除，此時(shí)保護(hù)2的限時(shí)速斷雖然可能啟動(dòng)的限時(shí)速斷雖然可能啟動(dòng)，但由于，但由于 較較 大一個(gè)大一個(gè) ，保護(hù)，保護(hù)1電流速斷動(dòng)作切除故電流速斷動(dòng)作切除故障后，保護(hù)障后，

38、保護(hù)2返回，從時(shí)間上保證了選擇性。返回，從時(shí)間上保證了選擇性。 如果故障發(fā)生在保護(hù)如果故障發(fā)生在保護(hù)2電流速斷范圍以內(nèi)，將以電流速斷范圍以內(nèi)，將以 的的時(shí)間被切除，而當(dāng)故障發(fā)生在速斷的范圍以外，同時(shí)又時(shí)間被切除，而當(dāng)故障發(fā)生在速斷的范圍以外，同時(shí)又在線路在線路A-B的范圍以內(nèi)時(shí)，則將以的范圍以內(nèi)時(shí)，則將以 的時(shí)間被切除。的時(shí)間被切除。 1t 2t 1t t 2t 2t 由此可見，當(dāng)線路上裝設(shè)了電流速斷和限時(shí)電流速由此可見，當(dāng)線路上裝設(shè)了電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)后，它們聯(lián)合工作就可保證全線路范圍內(nèi)的故障斷保護(hù)后，它們聯(lián)合工作就可保證全線路范圍內(nèi)的故障都能夠在都能夠在0.5s或或0.35s的時(shí)間

39、內(nèi)予以切除，在一般情況下的時(shí)間內(nèi)予以切除，在一般情況下都能夠滿足速動(dòng)性的要求，具有這種性能的保護(hù)稱為該都能夠滿足速動(dòng)性的要求，具有這種性能的保護(hù)稱為該線路的線路的“主保護(hù)主保護(hù)”。 3、保護(hù)裝置靈敏性的校驗(yàn)、保護(hù)裝置靈敏性的校驗(yàn) 為了能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)為了能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能力，這個(gè)能力通常用時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能力，這個(gè)能力通常用靈敏系數(shù)靈敏系數(shù) 來衡量。來衡量。senK 對(duì)于反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過量保護(hù)裝置，靈敏系對(duì)于反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過

40、量保護(hù)裝置，靈敏系數(shù)的含義是數(shù)的含義是 = （2-17） 式（式（2-17）中故障參數(shù)（如電流、電壓等）的計(jì)）中故障參數(shù)（如電流、電壓等）的計(jì)算值，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理地采用不利于保護(hù)動(dòng)作的算值，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理地采用不利于保護(hù)動(dòng)作的正常（含正常檢修）運(yùn)行方式和不利的故障類型來選正常（含正常檢修）運(yùn)行方式和不利的故障類型來選定，但不必考慮可能性很小的特殊情況。定，但不必考慮可能性很小的特殊情況。 保 護(hù) 范 圍 內(nèi) 發(fā) 生 金 屬 性 短 路 時(shí) 故 障 參 數(shù) 計(jì) 算 值保 護(hù) 裝 置 的 動(dòng) 作 參 數(shù)senK 對(duì)保護(hù)對(duì)保護(hù)2的限時(shí)電流速斷而言，即應(yīng)采用系統(tǒng)最小運(yùn)的限時(shí)電流速斷而言，即應(yīng)采

41、用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路行方式下線路A-B末端發(fā)生兩相短路電流作為故障參數(shù)末端發(fā)生兩相短路電流作為故障參數(shù)的計(jì)算值。設(shè)此電流為的計(jì)算值。設(shè)此電流為 ，代入上式中則靈敏系數(shù)為，代入上式中則靈敏系數(shù)為 （2-18） 為了保證在線路末端短路時(shí)，保護(hù)裝置一定能夠動(dòng)為了保證在線路末端短路時(shí)，保護(hù)裝置一定能夠動(dòng)作，對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)應(yīng)要求作，對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)應(yīng)要求 1.31.5。 . .mink BI .min.2k BsenactIKI senK 要求靈敏系數(shù)大于要求靈敏系數(shù)大于1的原因是考慮到當(dāng)線路末端短路的原因是考慮到當(dāng)線路末端短路時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一些不利于保護(hù)啟動(dòng)的因素。而在實(shí)際時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一些

42、不利于保護(hù)啟動(dòng)的因素。而在實(shí)際上存在這些因素時(shí)，為了使保護(hù)仍然能夠動(dòng)作，顯然就上存在這些因素時(shí)，為了使保護(hù)仍然能夠動(dòng)作，顯然就必須留一定的裕度，不利于保護(hù)啟動(dòng)的因素如下：必須留一定的裕度，不利于保護(hù)啟動(dòng)的因素如下： （1）故障點(diǎn)一般不都是金屬性短路，而是存在有弧光）故障點(diǎn)一般不都是金屬性短路，而是存在有弧光過渡電阻或接地過渡電阻，它將使短路電流減小，因而過渡電阻或接地過渡電阻，它將使短路電流減小，因而不利于保護(hù)裝置動(dòng)作；不利于保護(hù)裝置動(dòng)作； （2）實(shí)際的短路電流由于計(jì)算誤差或其他原因而小于）實(shí)際的短路電流由于計(jì)算誤差或其他原因而小于計(jì)算值；計(jì)算值； （3）保護(hù)裝置所使用的電流互感器，在短路電流

43、通）保護(hù)裝置所使用的電流互感器，在短路電流通過的情況下，一般都具有負(fù)誤差，因此使實(shí)際流入保過的情況下，一般都具有負(fù)誤差，因此使實(shí)際流入保護(hù)裝置的電流小于按額定變比折合的數(shù)值；護(hù)裝置的電流小于按額定變比折合的數(shù)值； （4）保護(hù)裝置中的繼電器，其實(shí)際啟動(dòng)數(shù)值可能具）保護(hù)裝置中的繼電器，其實(shí)際啟動(dòng)數(shù)值可能具有的正誤差；有的正誤差； （5）考慮一定的裕度。）考慮一定的裕度。 當(dāng)校驗(yàn)靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，就意味當(dāng)校驗(yàn)靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，就意味著真正發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，由于上述因素的影著真正發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，由于上述因素的影響保護(hù)可能啟動(dòng)不了，達(dá)不到保護(hù)線路全長(zhǎng)響保護(hù)可能啟動(dòng)不了，達(dá)不到保護(hù)線路全長(zhǎng)的目的

44、，這是不允許的。的目的，這是不允許的。 為了解決這個(gè)問題，通常都是考慮降低電流速斷為了解決這個(gè)問題，通常都是考慮降低電流速斷的整定值，即進(jìn)一步延伸限時(shí)電流速斷的保護(hù)范的整定值，即進(jìn)一步延伸限時(shí)電流速斷的保護(hù)范圍，使之與下一條線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)相配圍，使之與下一條線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)相配合，這樣其動(dòng)作時(shí)限就應(yīng)該選擇得比下一條線路合，這樣其動(dòng)作時(shí)限就應(yīng)該選擇得比下一條線路限時(shí)速斷的時(shí)限再高一個(gè)限時(shí)速斷的時(shí)限再高一個(gè) ，一般取為，一般取為s1.2s，按照這個(gè)原則整定的時(shí)限特性如圖，按照這個(gè)原則整定的時(shí)限特性如圖2-72-7（b b）所示，此時(shí)）所示，此時(shí) （2-192-19）

45、 因此，保護(hù)范圍的伸長(zhǎng)，必然導(dǎo)致動(dòng)作時(shí)限因此，保護(hù)范圍的伸長(zhǎng)，必然導(dǎo)致動(dòng)作時(shí)限的升高。的升高。t ttt 12 4、限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖、限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖圖圖2-8 限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖 它與電流速斷保護(hù)接線的主要區(qū)別是：用時(shí)間繼電器它與電流速斷保護(hù)接線的主要區(qū)別是：用時(shí)間繼電器代替了中間繼電器，這樣當(dāng)電流繼電器動(dòng)作后，還必代替了中間繼電器，這樣當(dāng)電流繼電器動(dòng)作后，還必須經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí)須經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí) 才能動(dòng)作于跳閘，而如才能動(dòng)作于跳閘，而如果在果在 以前故障已經(jīng)切除，則電流繼電器立即返回，以前故障已經(jīng)切除，則

46、電流繼電器立即返回，整個(gè)保護(hù)即恢復(fù)原狀，而不會(huì)形成誤動(dòng)作。整個(gè)保護(hù)即恢復(fù)原狀，而不會(huì)形成誤動(dòng)作。2t 2t 四、定時(shí)限過電流保護(hù)（四、定時(shí)限過電流保護(hù)（段）段） 過電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按照躲開最大負(fù)過電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按照躲開最大負(fù)荷電流來整定的一種保護(hù)裝置，它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)荷電流來整定的一種保護(hù)裝置，它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該啟動(dòng)，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)則能反應(yīng)于電流的增大該啟動(dòng)，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)則能反應(yīng)于電流的增大而動(dòng)作。在一般情況下，它不僅能夠保護(hù)本線路的全而動(dòng)作。在一般情況下，它不僅能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，以起到后備保護(hù)長(zhǎng)，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，

47、以起到后備保護(hù)的作用。的作用。 1、工作原理和整定計(jì)算的基本原則、工作原理和整定計(jì)算的基本原則 為了保證在正常運(yùn)行情況下過電流保護(hù)絕不動(dòng)作，為了保證在正常運(yùn)行情況下過電流保護(hù)絕不動(dòng)作，顯然保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流必須整定得大于該線路上可能顯然保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流必須整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流 。然而，在實(shí)際上確定保護(hù)裝。然而，在實(shí)際上確定保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流時(shí)，還必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)置的啟動(dòng)電流時(shí)，還必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)裝置是否能夠返回的問題。裝置是否能夠返回的問題。 max. LI 例如：例如： 圖圖2-9 選擇過電流保護(hù)啟動(dòng)電流和動(dòng)作時(shí)間的網(wǎng)選擇過

48、電流保護(hù)啟動(dòng)電流和動(dòng)作時(shí)間的網(wǎng) 絡(luò)接線圖絡(luò)接線圖 例如在圖例如在圖2-9所示的網(wǎng)絡(luò)接線圖中，當(dāng)所示的網(wǎng)絡(luò)接線圖中，當(dāng) K1點(diǎn)短路時(shí)，點(diǎn)短路時(shí)，短路電流將通過保護(hù)短路電流將通過保護(hù)5、4、3，這些保護(hù)都要啟動(dòng)，這些保護(hù)都要啟動(dòng)，但是按照選擇性的要求應(yīng)由保護(hù)但是按照選擇性的要求應(yīng)由保護(hù)3動(dòng)作切除故障，然動(dòng)作切除故障，然后保護(hù)后保護(hù)4和和5由于電流已經(jīng)減小而立即返回原位。實(shí)際由于電流已經(jīng)減小而立即返回原位。實(shí)際上當(dāng)外部故障切除后，流經(jīng)保護(hù)上當(dāng)外部故障切除后，流經(jīng)保護(hù)4的電流是仍然在繼的電流是仍然在繼續(xù)運(yùn)行中的負(fù)荷電流。續(xù)運(yùn)行中的負(fù)荷電流。 除了上述兩原則外，還必須考慮到由于短路時(shí)電壓降除了上述兩原則

49、外，還必須考慮到由于短路時(shí)電壓降低，變電所低，變電所B母線上所接負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)，因此，母線上所接負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)，因此，在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)要有一個(gè)自啟動(dòng)的過在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)要有一個(gè)自啟動(dòng)的過程，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流大于正常工作電流。引入一個(gè)程，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流大于正常工作電流。引入一個(gè)自啟動(dòng)系數(shù)自啟動(dòng)系數(shù) 來表示自啟動(dòng)時(shí)的最大電流來表示自啟動(dòng)時(shí)的最大電流 與正常與正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流 之比，即之比，即 （2-20） 保護(hù)保護(hù)4和和5在這個(gè)電流的作用下必須立即返回，為此應(yīng)使在這個(gè)電流的作用下必須立即返回，為此應(yīng)使保護(hù)裝置的返回電流保護(hù)裝置的返回

50、電流 大于大于 。引入可靠系數(shù)，則。引入可靠系數(shù)，則 （2-21） MsK.maxMsI max.LI reI .maxMsI.max.maxrerelMsrelMs LIK IK K I .max.maxMsMsLIKI 由于保護(hù)裝置的啟動(dòng)與返回是通過電流繼電器實(shí)現(xiàn)的由于保護(hù)裝置的啟動(dòng)與返回是通過電流繼電器實(shí)現(xiàn)的,因此，繼電器返回電流與啟動(dòng)電流之間的關(guān)系也就代表著因此，繼電器返回電流與啟動(dòng)電流之間的關(guān)系也就代表著保護(hù)裝置返回電流與啟動(dòng)電流之間的關(guān)系。根據(jù)式保護(hù)裝置返回電流與啟動(dòng)電流之間的關(guān)系。根據(jù)式(2-7)引引入繼電器的返回系數(shù)入繼電器的返回系數(shù) ，則保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流為，則保護(hù)裝置的啟動(dòng)

51、電流為 (2-22) 式中式中 可靠系數(shù)，一般采用可靠系數(shù)，一般采用1.15-1.25； 自啟動(dòng)系數(shù)，數(shù)值大于自啟動(dòng)系數(shù)，數(shù)值大于1，應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)具體接線，應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)具體接線和負(fù)荷性質(zhì)確定；和負(fù)荷性質(zhì)確定；relMsactre.maxrereKK1IIIKKL relK MsK reK 電流繼電器的返回系數(shù)，對(duì)機(jī)電型繼電器一般采電流繼電器的返回系數(shù)，對(duì)機(jī)電型繼電器一般采用用0.85，而對(duì)靜態(tài)型繼電器則可采用，而對(duì)靜態(tài)型繼電器則可采用0.9-0.95。 由式（由式（2-22）可見，）可見，當(dāng)當(dāng) 越小時(shí)，保護(hù)裝置的啟動(dòng)越小時(shí)，保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流越大，其靈敏性就越差電流越大，其靈敏性就越差，這是不利的。這

52、就是為什，這是不利的。這就是為什么要求過電流繼電器應(yīng)有較高的返回系數(shù)的原因。么要求過電流繼電器應(yīng)有較高的返回系數(shù)的原因。 reKreK 2、按選擇性的要求整定過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限、按選擇性的要求整定過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限 圖圖2-10 單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡(luò)中過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的選擇說明單側(cè)電源放射形網(wǎng)絡(luò)中過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的選擇說明 如圖如圖2-10所示，假定在每個(gè)電氣元件上裝有過電流保所示，假定在每個(gè)電氣元件上裝有過電流保護(hù)，各保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流均按照躲開被保護(hù)元件上護(hù)，各保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流均按照躲開被保護(hù)元件上各自的最大負(fù)荷電流來整定，這樣當(dāng)各自的最大負(fù)荷電流來整定，這樣當(dāng) K1點(diǎn)短路時(shí)，點(diǎn)短

53、路時(shí)，保護(hù)保護(hù)15在短路電流的作用下都可能啟動(dòng)，但要滿足在短路電流的作用下都可能啟動(dòng)，但要滿足選擇性的要求，應(yīng)該只有保護(hù)選擇性的要求，應(yīng)該只有保護(hù)1動(dòng)作切除故障，而保動(dòng)作切除故障，而保護(hù)護(hù)25在故障切除之后立即返回，這個(gè)要求只有依靠在故障切除之后立即返回，這個(gè)要求只有依靠使各保護(hù)裝置帶有不同的時(shí)限來滿足。使各保護(hù)裝置帶有不同的時(shí)限來滿足。 保護(hù)保護(hù)1位于電網(wǎng)的最末端，只要電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障，它位于電網(wǎng)的最末端，只要電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障，它就可以瞬時(shí)動(dòng)作予以切除，就可以瞬時(shí)動(dòng)作予以切除， 即為保護(hù)裝置本身的固有動(dòng)即為保護(hù)裝置本身的固有動(dòng)作時(shí)間。對(duì)保護(hù)作時(shí)間。對(duì)保護(hù)2，為了保證，為了保證 點(diǎn)短路時(shí)動(dòng)作的選擇

54、性點(diǎn)短路時(shí)動(dòng)作的選擇性,應(yīng)整定其動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定其動(dòng)作時(shí)限 ，引入時(shí)間階段，引入時(shí)間階段 ，則保護(hù)，則保護(hù)2的動(dòng)作時(shí)限為的動(dòng)作時(shí)限為 保護(hù)保護(hù)2的時(shí)限確定以后，當(dāng)?shù)臅r(shí)限確定以后，當(dāng) 短路時(shí)，它將以短路時(shí)，它將以 的的時(shí)限切除故障，此時(shí)為了保證保護(hù)時(shí)限切除故障，此時(shí)為了保證保護(hù)3動(dòng)作的選擇性，又必動(dòng)作的選擇性，又必須整定須整定 ，引入，引入 后，則得后，則得 依此類推，保護(hù)依此類推，保護(hù)4、5的動(dòng)作時(shí)限分別為的動(dòng)作時(shí)限分別為 1t 1k 12tt t ttt122k2t 23tt t ttt23tttttt4534 如果相鄰元件不是一個(gè)，任一過電流保護(hù)的如果相鄰元件不是一個(gè)，任一過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)

55、限，為了保證選擇性應(yīng)選擇得比相鄰各元?jiǎng)幼鲿r(shí)限，為了保證選擇性應(yīng)選擇得比相鄰各元件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限均高出至少一個(gè)件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限均高出至少一個(gè) 。例如圖。例如圖2-9所示的網(wǎng)絡(luò)中，如果所示的網(wǎng)絡(luò)中，如果 則保護(hù)則保護(hù)4的動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作時(shí)限為限為 式中式中 1號(hào)（電動(dòng)機(jī)）保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；號(hào)（電動(dòng)機(jī)）保護(hù)動(dòng)作時(shí)間； 2號(hào)（變壓器）保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間；號(hào)（變壓器）保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間； 3號(hào)（線路號(hào)（線路B-C）保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。）保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。 t 123ttt ttt341t 2t 3t 這種保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，經(jīng)整定計(jì)算確定之后，這種保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，經(jīng)整定計(jì)算確定之后，即由專門的時(shí)間繼電器予以保證，其動(dòng)作時(shí)即由專門

56、的時(shí)間繼電器予以保證，其動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無關(guān)，因此稱為定時(shí)限限與短路電流的大小無關(guān)，因此稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。保護(hù)的單相式原理接線圖與圖過電流保護(hù)。保護(hù)的單相式原理接線圖與圖2-8相同。相同。 當(dāng)當(dāng)故障越靠近電源端時(shí)，短路電流越大，而故障越靠近電源端時(shí)，短路電流越大，而由圖由圖2-10可見，過電流保護(hù)切除故障的時(shí)限反而可見，過電流保護(hù)切除故障的時(shí)限反而越長(zhǎng)越長(zhǎng)。正是由于這個(gè)原因，電網(wǎng)中廣泛采用電流。正是由于這個(gè)原因，電網(wǎng)中廣泛采用電流速斷和限時(shí)電流速斷作為本線路的速斷和限時(shí)電流速斷作為本線路的主保護(hù)主保護(hù)，以快，以快速切除故障，而利用過電流保護(hù)作為本線路和相速切除故障，而利用過電流保護(hù)

57、作為本線路和相鄰元件的鄰元件的后備保護(hù)后備保護(hù)。由于它作為相鄰元件后備保。由于它作為相鄰元件后備保護(hù)的作用是在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)的，因此屬于遠(yuǎn)后備保護(hù)護(hù)的作用是在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)的，因此屬于遠(yuǎn)后備保護(hù). 由以上分析可以看出，處于電網(wǎng)終端附近的保由以上分析可以看出，處于電網(wǎng)終端附近的保護(hù)裝置（如圖護(hù)裝置（如圖2-10中的過電流保護(hù)中的過電流保護(hù)1和和2），其），其動(dòng)作時(shí)限并不長(zhǎng)，因此，它就可以作為主保護(hù)動(dòng)作時(shí)限并不長(zhǎng)，因此，它就可以作為主保護(hù)兼后備保護(hù)，而無須再裝電流速斷或限時(shí)電流兼后備保護(hù)，而無須再裝電流速斷或限時(shí)電流速斷保護(hù)。速斷保護(hù)。 3、過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)、過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) 過電流保護(hù)靈敏系

58、數(shù)的校驗(yàn)仍采用式（過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)仍采用式（2-18），當(dāng)過），當(dāng)過電流保護(hù)作為本線路的主保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方電流保護(hù)作為本線路的主保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求式下本線路末端兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求 。當(dāng)作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，則應(yīng)采用最小運(yùn)行。當(dāng)作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，則應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，此時(shí)要方式下相鄰線路末端兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，此時(shí)要求求 。 senK1 .31 .5 2 . 1Ksen 在后備保護(hù)之間，只有當(dāng)靈敏系數(shù)和動(dòng)在后備保護(hù)之間，只有當(dāng)靈敏系數(shù)和動(dòng)作時(shí)間都相互配合時(shí)，才能切實(shí)保證動(dòng)作的作時(shí)

59、間都相互配合時(shí)，才能切實(shí)保證動(dòng)作的選擇性，這一點(diǎn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)中尤其應(yīng)選擇性，這一點(diǎn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)中尤其應(yīng)該注意。以上要求同樣適用于以后要講的零該注意。以上要求同樣適用于以后要講的零序序段和距離段和距離段保護(hù)。段保護(hù)。 當(dāng)過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)不能滿足要求當(dāng)過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)該采用性能更好的其它保護(hù)方式。時(shí)，應(yīng)該采用性能更好的其它保護(hù)方式。五、階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及對(duì)它的評(píng)價(jià)五、階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及對(duì)它的評(píng)價(jià) 由于電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，限時(shí)由于電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)又不能作為相鄰元件的后備保護(hù)。電流速斷保護(hù)又不能作為相鄰元件的后備保護(hù)。因

60、此，為保證迅速而有選擇性地切除故障，常將因此，為保證迅速而有選擇性地切除故障，常將電流速斷、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)組合電流速斷、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護(hù)。具體應(yīng)用時(shí)可以在一起，構(gòu)成階段式電流保護(hù)。具體應(yīng)用時(shí)可以只采用速斷保護(hù)加過電流保護(hù)，或限時(shí)速斷保護(hù)只采用速斷保護(hù)加過電流保護(hù)，或限時(shí)速斷保護(hù)加過電流保護(hù)，也可以三者同時(shí)采用。加過電流保護(hù)，也可以三者同時(shí)采用。 圖圖2-11 階段式電流保護(hù)的配合和實(shí)際動(dòng)作時(shí)間的示意圖階段式電流保護(hù)的配合和實(shí)際動(dòng)作時(shí)間的示意圖 以圖以圖2-11所示的網(wǎng)絡(luò)接線為例予以說明。在電網(wǎng)所示的網(wǎng)絡(luò)接線為例予以說明。在電網(wǎng)的最末端是電