電流保護(hù)接線

關(guān)于電流保護(hù)接線第1頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月前情提要：定時限電流速斷保護(hù)（電流Ⅲ段）整定計算1、動作電流整定2、動作時間整定3、靈敏性校驗定時限電流速斷保護(hù)（電流Ⅲ段）構(gòu)成第2頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月保護(hù)裝置動作時間是從用戶到電源逐級增加，越靠近電源，保護(hù)動作時間越長。tttnnD+=+max)1(t1t2t3△t△t第3頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)：形狀象一個階梯，故稱為階梯形時限特性。

由于保護(hù)動作時限是固定的，與短路電流大小無關(guān)，稱定時限過電流保護(hù)。

第4頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月在網(wǎng)絡(luò)中某處發(fā)生短路故障時，從故障點(diǎn)至電源之間所有線路上的電流保護(hù)第Ⅲ段的測量元件均可能動作。例如：下圖中d1短路時，保護(hù)1~4都可能起動。為了保證選擇性，須加延時元件且其動作時間必須相互配合。t4=1s第5頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月注意:動作時間既要與相鄰線路配合，也要與其他相鄰元件配合。1s1.5s2st1=2.5s第6頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）單相式原理接線與第Ⅱ段相同，只是電流繼電器的定值與時間繼電器定值不同。

構(gòu)成：第7頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

小結(jié)：①

第Ⅲ段的Iop比第Ⅰ、Ⅱ段的Iop小得多，其靈敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；②

在后備保護(hù)之間，只有靈敏系數(shù)和動作時限都互相配合時，才能保證選擇性；③

保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路全長；④

電網(wǎng)末端第Ⅲ段的動作時間可以是保護(hù)中所有元件的固有動作時間之和（可瞬時動作），故可不設(shè)電流速斷保護(hù)；末級線路保護(hù)亦可簡化（Ⅰ＋Ⅲ或II+III），越接近電源，tⅢ越長，應(yīng)設(shè)三段式保護(hù)。第8頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

思考：是不是所有的線路都要裝設(shè)三段式電流保護(hù)？

什么情況下過電流保護(hù)作為主保護(hù)？

什么情況下可采用兩段組成一套保護(hù)？第9頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5電流保護(hù)接線（教材P16）

為了能反映各種類型的相間短路故障，應(yīng)合理選擇保護(hù)的接線方式。

電流保護(hù)接線是指電流繼電器線圈與電流互感器二次繞組之間的連接方式。

作為相間短路電流保護(hù)有三種基本接線方式。第10頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月一、三相三繼完全星形接線特點(diǎn):三相電流互感器二次繞組與三個電流繼電器分別按相連接，三個繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)。第11頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月適用：大接地電流系統(tǒng)單相接地短路和各種相間短路保護(hù)．缺點(diǎn)：費(fèi)用高且小接地電流系統(tǒng)不適用第12頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月二、兩相兩繼電器接線特點(diǎn):只有兩相裝設(shè)電流互感器，按相連接繼電器,LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）.

（通常接A、C相）可反映各種相間短路及B相除外的單相接地故障。第13頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月原因：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，單相接地屬于不正常運(yùn)行，允許繼續(xù)運(yùn)行一段時間。要求：所有線路的電流互感器必須安裝在同名相上。應(yīng)用范圍：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。作用：可提高供電可靠性。

第14頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種接線方式比較：(1)、對各種相間短路，兩種接線方式均能正確反映。KABKABC第15頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)、在小接地電流系統(tǒng)中，發(fā)生異地兩點(diǎn)接地時，一般只要求切除一個接地點(diǎn)，而允許帶一個接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行一段時間。a.異地兩點(diǎn)接地發(fā)生在相互串聯(lián)的兩條線路上：

K1K2為什么？？？？第16頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三相星形接線：保護(hù)1和保護(hù)2之間有配合關(guān)系，100％切除后一線路。第17頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月兩相星形接線：2/3機(jī)會切除NP線。（即1/3機(jī)會無選擇性動作）第18頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月b.異地兩點(diǎn)接地發(fā)生在同一母線的兩條并行線路上：希望先任意切除一條線路．第19頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)線路I和線路II的過流保護(hù)動作時間相同時，保護(hù)1和保護(hù)2同時動作，切除線路Ⅰ、Ⅱ。三相星形接線：第20頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2/3機(jī)會只切一條線路。兩相星形接線：兩點(diǎn)接地時保護(hù)裝置動作情況：（設(shè)兩套保護(hù)動作時限相同）第21頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月XL-2故障相別A

A

B

B

C

CXL-3故障相別B

C

A

C

A

BXL-2切除情況XL-3切除情況KAKBKCKBKCKA停電線路數(shù)目121121第22頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三、兩相三繼電器接線特點(diǎn)：中性線上的電流繼電器測量到B相電流?；芈繁炔煌耆切谓泳€多接一只繼電器。第23頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月采用此接線的目的：為了提高Y，d變壓器后發(fā)生兩相短路的靈敏度。

因為變壓器后兩相短路，電源側(cè)三相短路電流大小不相等，最大相是最小相的2倍。若采用兩相兩繼電器接線，有可能無法測量到最大相的電流，保護(hù)的靈敏度將受到影響。第24頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月返回

過電流保護(hù)接于降壓變壓器的高壓側(cè)（Y側(cè)）以作為低壓側(cè)（△側(cè)）線路故障的后備保護(hù)時，不同接線形式的保護(hù)有其不同的特點(diǎn)。

（a）采用三相星形接線時，則B相上繼電器中的電流較其它兩相大一倍。因此靈敏系數(shù)增大一倍。

（b）采用兩相星形接線時，使B相的電流遺失，不能使保護(hù)的靈敏度得到充分提高。故在兩相星形接線的中線上再接入一個繼電器，從而提高了這個繼電器的靈敏度。

（c）采用兩相電流差接線時，流入繼電器的電流為零，保護(hù)不動作。因此，這種接線方式不能用來保護(hù)變壓器。第25頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月四．兩相電流差接線

兩相電流差接線反應(yīng)各種相間短路時，保護(hù)裝置一般不動作。在實際應(yīng)用中很少作為配電線路的保護(hù)。這種接線主要用在6~10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，作為饋電線和較小容量高壓電動機(jī)的保護(hù)。第26頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月五.各種接線方式的應(yīng)用范圍

(1)三相星形接線方式能反應(yīng)各種類型的故障，用在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，作為相間短路的保護(hù)，同時也可保護(hù)單相接地。

(2)兩相星形接線方式較為經(jīng)濟(jì)簡單，能反應(yīng)各種類型的相間短路。主要應(yīng)用在35千伏及以下電壓等級的中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中，廣泛地采用它作為相間短路的保護(hù)。（3）兩相電流差接線方式接線簡單，投資少，但是靈敏性較差，這種接線主要用在6~10千伏中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，作為饋電線和較小容量高壓電動機(jī)的保護(hù)。第27頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月六、接線系數(shù)

正常運(yùn)行及三相短路AC兩相BC、AB兩相三相星形接線111兩相星形接線111兩相電流差接線21接線系數(shù)-----反映在不同短路類型下，流過繼電器的電流與電流互感器二次側(cè)短路電流之間的不同關(guān)系。第28頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6線路相間短路的三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)是由瞬時電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)組成。

第29頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月前情提要：電流保護(hù)的接線方式三段式電流保護(hù)的構(gòu)成接線系數(shù)正常運(yùn)行及三相短路AC兩相BC、AB兩相三相星形接線111兩相星形接線111兩相電流差接線21第34頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月IopI1Iopt1Iopt2一、三段式電流保護(hù)的保護(hù)范圍及時限特性Ⅲopt1Ⅲopt2MNOPK2第36頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月相間短路三段式電流保護(hù)的邏輯框圖

三段式電流保護(hù)常用于中、低壓網(wǎng)絡(luò)作為主保護(hù)和后備保護(hù)。

第37頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第4章電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)1、過電流保護(hù)的方向性2、工作原理3、功率方向繼電器工作原理4、功率方向繼電器接線5、非故障相電流的影響與按相起動第38頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)要求

通過學(xué)習(xí)要求掌握方向過電流保護(hù)的基本工作原理；功率方向繼電器工作原理及動作區(qū)。功率方向繼電器采用接線的目的，消除出口三相短路死區(qū)的方法。采樣雙電源目的是為了提高輸電線路供電可靠性。第39頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)K1點(diǎn)短路,保護(hù)1、2動作，斷開QF1和QF2，接在A、B、C、D母線上的用戶，仍然由A側(cè)電源和D側(cè)電源分別供電，提高了對用戶供電可靠性。4.1過電流保護(hù)的方向性問題

雙側(cè)電源供電可以有效提高供電的可靠性，卻給保護(hù)方式帶來了新的問題，如圖。此時線路兩側(cè)均要安裝保護(hù)。

前面介紹的階段式電流保護(hù)用于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中，不能完全滿足選擇性要求。第40頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

以瞬時電流速斷保護(hù)1為例，保護(hù)的動作電流為：同一個保護(hù)對象，出現(xiàn)了兩個不同的整定值要求，整定麻煩。階段式電流保護(hù)用于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中，不能完全滿足選擇性要求。1、瞬時電流速斷保護(hù)的方向問題：要滿足選擇性要求，保護(hù)動作電流要按A、B母線短路時流過保護(hù)安裝處最大短路電流進(jìn)行整定，若A母線短路電流大于B母線，與單側(cè)電源線路相比，保護(hù)的整定值將被提高，靈敏度下降第41頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月K2K1處短路，若，則保護(hù)3誤動．opKII31>ⅠK2處短路，若，則保護(hù)2誤動opKII22>Ⅰ思考：要保證選擇性，必然要求動作電流滿足什么關(guān)系？第42頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)在K1點(diǎn)短路時，按選擇性要求＞。當(dāng)K2點(diǎn)短路時，要求＞顯然，這兩個要求是相互矛盾。2、定時限過流保護(hù)：

對于定時限過電流保護(hù)而言，利用動作時間是無法滿足要求的。第43頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月原因分析造成電流保護(hù)在雙電源線路上應(yīng)用困難的原因是需要考慮“反向故障”。

反方向故障時對側(cè)電源提供的短路電流引起保護(hù)誤動。第44頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

短路功率方向從母線指向線路時，保護(hù)動作才具有選擇性。K1點(diǎn)短路時，按照選擇性要求，應(yīng)該是保護(hù)2動作，保護(hù)3不動作；K2點(diǎn)短路時，按照選擇性要求，應(yīng)該是保護(hù)3動作，保護(hù)2不動作。仔細(xì)觀察電流方向，得出如下結(jié)論：第45頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個基本概念：1、短路功率指系統(tǒng)短路時某點(diǎn)電壓和電流相乘所得到的感性功率。短路功率從電源流向短路點(diǎn)。2、故障方向指故障發(fā)生在保護(hù)安裝處的哪一側(cè)，通常有正向故障和反向故障之分，它實際上是根據(jù)短路功率的流向進(jìn)行區(qū)分的。正方向故障：從保護(hù)安裝處看出去，在“母線指向線路”方向上發(fā)生的故障。反方向故障：從保護(hù)安裝處看出去，在“線路指向母線”方向上發(fā)生的故障。第46頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月解決辦法

利用方向元件與電流元件結(jié)合就構(gòu)成了方向電流保護(hù)。正方向故障時方向電流保護(hù)才可能動作，按正方向分組，圖中的保護(hù)可以分為兩組：P1、P3、P5為一組，整定動作電流時考慮A側(cè)電源提供的短路電流；P2、P4、P6為另一組，整定時考慮B側(cè)電源提供的短路電流。

當(dāng)方向元件和電流測量元件均動作時才啟動邏輯元件。這樣雙側(cè)電源系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)變成針對兩個單側(cè)電源的子系統(tǒng)。由于元件動作具有一定的方向性，可在反向故障時把保護(hù)閉鎖。正方向故障時方向電流保護(hù)才可能動作，按正方向分組。第47頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

因此，保護(hù)3的動作時限不需要與保護(hù)2配合。同理，保護(hù)4和5動作時限也不需要配合。

保護(hù)4與保護(hù)2的方向相同，為保證選擇性，保護(hù)4動作時間要與保護(hù)2進(jìn)行配合。

當(dāng)Ｋ1點(diǎn)短路時：(1)通過保護(hù)2的短路功率方向是從母線指向線路，符合規(guī)定的動作方向，保護(hù)2正確動作；(2)通過保護(hù)3的短路功率方向由線路指向母線，保護(hù)3不動作。按單側(cè)電源線路過電流保護(hù)原則整定參數(shù)．第48頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

為了滿足選擇性要求，保護(hù)1、3、5動作時間需進(jìn)行配合；保護(hù)2、4、6動作時間需進(jìn)行配合。相同動作方向保護(hù)的動作時間仍按階梯原則進(jìn)行配合。第49頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月二、方向過電流保護(hù)工作原理規(guī)定：短路功率的方向從母線指向線路為正方向。在原有保護(hù)上增設(shè)一個功率方向判別元件,反向故障時，閉鎖保護(hù)。其起動有兩個條件：（1）電流超過整定值(動作電流)（2）功率方向符合規(guī)定的正方向第50頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三、單相式方向過電流保護(hù)原理接線：由起動元件、方向元件、時間元件和信號元件組成。第51頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

起動元件—電流繼電器它反應(yīng)故障時電流增大而動作。方向元件—功率方向繼電器判別功率方向，當(dāng)功率方向由母線流向線路時動作。時間元件—時間繼電器建立選擇性所必需的時限t。只有方向元件和電流元件均動作才能去起動時間元件，再經(jīng)預(yù)定的延時后動作于跳閘。第52頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、功率方向繼電器工作原理電流規(guī)定方向：從母線流向線路為正方向。電流本身無法判定方向，需要一個基準(zhǔn)—母線電壓。

發(fā)生短路故障時，加入保護(hù)3的電壓與電流反映了一次電壓和電流的相位和大小。第53頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月k1處短路（對保護(hù)３為正方向）

k2處短路（對保護(hù)3為反方向）

11argkkresIUff==··o180arg22+==··kkresIUff＞0

＜

0

第54頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2.功率方向繼電器動作條件：＞0

動作；＜0時不動作。

利用判別短路功率方向或電流、電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別發(fā)生故障的方向。

實質(zhì)是判斷母線電壓與電流之間相位角是否在第55頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月實質(zhì)是判斷加入繼電器的電壓與電流之間相位差是否在動作范圍內(nèi)．(1)最大靈敏角：在Ur、Ir幅值不變時，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）值隨兩者之間的相位差的大小而改變。當(dāng)輸出為最大時的相位差稱最大靈敏角。第56頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)為了在最常見的短路情況下使ＧＪ動作最靈敏，采用Ｕr=UA

，Ir=IA接線的ＧＪ應(yīng)做成最大靈敏角=。kf(3)為了保證正方向故障時，在內(nèi)變化時ＧＪ都能可靠動作，ＧＪ的動作范圍為：kf(4)動作方程：o90±senf

oo90arg90￡￡-·-·rjrIeUsenf第57頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月senrrsenIUff+￡￡+-··oo90arg904.動作方程：第58頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月在實際應(yīng)用中，為適應(yīng)判別各種正方向短路故障時，功率方向繼電器的測量功率最大，具有最好的靈敏性，繼電器中應(yīng)該有可以調(diào)整的內(nèi)角α，這時功率方向繼電器的動作方程為：

用于相間短路的整流功率方向繼電器提供了α=45o和α=30o兩種內(nèi)角，能夠滿足上述要求。第59頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月5.電壓死區(qū)：第60頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

電壓變換器一次繞組等效電感、電阻與電容C1串聯(lián)后，構(gòu)成在工頻下諧振電路，如圖示。增加記憶回路

當(dāng)工作電壓突然由正常降低為0時，進(jìn)繼電器的此回路中的電流并不立刻消失，而是按50HZ的工頻振蕩,經(jīng)過幾個周期的振蕩才逐漸衰減到0，這就給保護(hù)提供了時間。我們可以利用此電流或著此電流在電阻上的壓降來構(gòu)成記憶回路。最重要的是此記憶回路中的電流和原來電壓的方向是相同的，所以才能進(jìn)行正確的方向判斷.采用90o接線方式第61頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第62頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月前情提要：

為什么要引入方向電流保護(hù)？

功率方向繼電器方向電流保護(hù)的組成第63頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

功率方向繼電器的接線方式是指它與電流互感器、電壓互感器的二次繞組之間的連接方式，應(yīng)滿足以下要求：

（1）必須保證功率方向繼電器具有良好的方向性。即正向發(fā)生任何類型的故障都能動作，而反向故障時則不動作。接近

（2）盡量使功率方向繼電器在正向故障時具有較高的靈敏度，

4.3功率方向繼電器接線第64頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

方向元件的接線方式主要要求相間短路是有良好的方向性和很高的靈敏度，故相間短路的方向元件一般采用90o接線方式。

所謂90o接線方式，是指系統(tǒng)三相對稱且cosφ=1時，接入方向元件的電流超前所加電壓90o的接線。第65頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月功率方向繼電器的90度接線：第66頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月1．非故障相電流的影響不對稱故障時非故障相仍有的電流，稱為非故障相電流。小電流接地系統(tǒng)中非故障相電流為負(fù)荷電流。大電流接地系統(tǒng)中還應(yīng)考慮接地故障時由于零序電流分布系數(shù)與正負(fù)序電流分布系數(shù)不同造成的非故障電流。4.4非故障相電流的影響及按相啟動接線第67頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2．非按相啟動

電流繼電器觸點(diǎn)與功率方向繼電器觸點(diǎn)之間的接線時必須考慮非故障相電流的影響。

非按相起動接線（上左圖）只要由任意一個電流繼電器和任意一相的功率方向繼電器動作，觸點(diǎn)回路就能導(dǎo)通。當(dāng)出現(xiàn)反相故障時，保護(hù)有誤動的可能。如上圖所示：保護(hù)反向發(fā)生BC相短路時，A相功率方向繼電器流過非故障電流，A相功率方向繼電器流過非故障電流，動作與否取決于故障前潮流的方向，不反應(yīng)于故障方向。第68頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

按相啟動接線是指某一相電流的方向元件的接點(diǎn)與該相的電流元件的接點(diǎn)串聯(lián)。

若按相起動，當(dāng)保護(hù)反向發(fā)生BC相短路時，A相功率方向繼電器流過非故障電流，方向依然從母線流向線路，所以KWA動作。但是，因為A相電流繼電器按躲過非故障相電流整定，KAA不動作。這樣，保護(hù)就不會誤動，即避免了方向元件受非故障相電流的影響。所以方向電流保護(hù)必須采用按相起動接線。第69頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

方向電流保護(hù)的整定計算有兩個方面的內(nèi)容：

一是電流部分的整定，即動作電流、動作時間與靈敏度的校驗；

二是是否需要裝設(shè)（投入）方向元件。

對于其中電流部分的整定，其原則與前述的三段式電流保護(hù)整定原則基本相同。不同的是與相鄰保護(hù)的定值配合時，只需要與相鄰的同方向保護(hù)的定值進(jìn)行配合。

在兩端供電或單電源環(huán)網(wǎng)中，I段、II段電流部分的整定計算可按照一般的不帶方向的電流I段、II段整定計算原則進(jìn)行。III段整定時則與一般不帶方向的電流III段有所不同。4.5方向電流保護(hù)的整定計算第70頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月對保護(hù)1：對保護(hù)2：max21k2IrelIopIopIKII==無方向元件：有方向元件：動作電流大的不加方向元件，小者需加裝。第71頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月仍然與相鄰線路的Ⅰ段相配合。但須考慮助增或外汲的影響。第72頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第73頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第74頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）動作電流

方向過電流保護(hù)的動作電流按以下三個條件整定：

①躲過最大負(fù)荷電流。為防止保護(hù)裝置在正常負(fù)荷電流下和外部短路切除后因電動機(jī)的自起動而誤作