第2章單側電源網絡相間短路的電流電壓保護課件

2023/9/1712單側電源網絡相間短路的電流電壓保護2023/8/612單側電源網絡相間短路的電流電壓保護2023/9/172一、高壓電網的定時限與反時限的過電流保護

帶時限的過電流保護，按其動作時限特性分，有定時限過電流保護和反時限過電流保護兩種。定時限就是保護裝置的動作時限是按預先整定的動作時間固定不變的，與短路電流大小無關；而反時限就是保護裝置的動作時限原先是按10倍動作電流來整定的，而實際的動作時間則與短路電流呈反比關系變化，短路電流越大，動作時間越短。2023/8/62一、高壓電網的定時限與反時限的過電流保護2023/9/173（1）組成及工作原理1、定時限過電流保護（又稱第Ⅲ段電流保護）a)歸總式原理圖b)展開式原理圖2023/8/63（1）組成及工作原理1、定時限過電流保護（2023/9/174

工作原理：當一次電路發(fā)生相間短路時，KA瞬時動作，觸點閉合，使KT動作。KT經過延時后，其延時觸點閉合，使KS和KM動作。KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，給出燈光信號和音響信號。KM動作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。QF跳閘后，其輔助觸點QFl-2隨之切斷跳閘回路。在短路故障被切除后，繼電保護裝置除KS外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可手動復位。2023/8/64工作原理：當一次電路發(fā)生相間短路時2023/9/175（2）動作電流的整定整定原則：保護裝置的返回電流Ire.1應大于包括電動機啟動電流在內的最大負荷電流IL.max，即

式中，為可靠系數(shù)，DL型取1.15~1.25，GL型取1.3。寫成等式：IL.maxKss為自啟動系數(shù)，取1.5~32023/8/65（2）動作電流的整定整定原則：保護裝置的返2023/9/176按返回系數(shù)的定義：所以繼電器動作電流為：式中，Kre為返回系數(shù)，DL型取0.85，GL型取0.8；Ki電流互感器變比；繼電器的動作電流。第一個整定值2023/8/66按返回系數(shù)的定義：所以繼電器動作電流為：式2023/9/177如果無法確定時，可?。?（1.5~3）I30

線路最大負荷電流的確定：繼電保護裝置一次側動作電流為：第二個整定值2023/8/67如果無法確定時，可?。?023/9/178（3）動作時限的整定如圖，按階梯整定原則，上一級動作時限應比下一級大一個時限階段Δt，即：t1=t2+Δt。時限階段Δt：定時限保護取0.5s。a)電路b)定時限過電流保護的時限整定說明動作時限，可利用時間繼電器（KT）來整定。第三個整定值★對于一條支路的情況2023/8/68（3）動作時限的整定如圖，按階梯整定原則，2023/9/179以保護裝置P4為例，對于多條支路的線路，動作時限應為P4★對于多條支路的情況第三個整定值2023/8/69以保護裝置P4為例，對于多條支路的線路，動2023/9/1710（4）靈敏度校驗應以系統(tǒng)在最小運行方式下，被保護線路末端兩相短路電流來校驗，即校驗原則：解釋：系統(tǒng)的最大、最小運行方式。必須校驗的值近后備保護（本線路）時取1.25；遠后備保護（下一級線路）時取1.5。2023/8/610（4）靈敏度校驗應以系統(tǒng)在最小運行方式下2023/9/17112、

反時限過電流保護裝置（1）組成及工作原理反時限過電流保護的原理圖和展開圖a）原理圖b）展開圖先合后斷觸點2023/8/6112、反時限過電流保護裝置（1）組成及工2023/9/1712

此保護由GL型感應式電流繼電器組成。當一次電路發(fā)生相間短路時，KA動作，經過一定延時后(反時限特性)。常開觸點閉合，常閉觸點斷開，這時斷路器QF因其跳閘線圈YR被“去分流”而跳閘，切除短路故障。在繼電器KA去分流跳閘的同時，其信號牌掉下，指示保護裝置已經動作。在短路故障切除后，繼電器自動返回，其信號牌可利用外殼上的旋鈕手動復位。要求，繼電器這兩對觸點的動作程序必須是常開觸點先閉合，常閉觸點后斷開的轉換觸點。先合后斷觸點2023/8/612此保護由GL型感應式電流繼電器組2023/9/1713（3）動作時限的整定

如圖，按階梯整定原則，上一級動作時限應比下一級大一個時限階段Δt，即：t1=t2+Δt。時限階段Δt：對于反時限保護，取0.7s。（2）動作電流的整定

整定方法：與定時限相同。

動作時限，由于GL型電流繼電器的時限調節(jié)機構是按“10倍動作電流的動作時限”來標度的，因此要根據(jù)前后兩級保護的GL型繼電器的動作特性曲線來整定，方法及步驟如下：2023/8/613（3）動作時限的整定如圖，按階2023/9/1714反時限過電流保護的時限整定說明現(xiàn)在是：根據(jù)已經整定完的2號過電流保護裝置，來整定1號過電流保護裝置。已知待知2023/8/614反時限過電流保護的時限整定說明現(xiàn)在是：2023/9/1715①計算WL2首端的三相短路電流Ik反應到繼電器KA2中的電流值②計算對KA2的動作電流的倍數(shù)，即③確定KA2的實際動作時間在下圖KA2的動作特性曲線的橫坐標上，找出n2，然后向上找到該曲線上a點，該點在縱坐標上對應的動作時間就是KA2在通過時的實際動作時間。該曲線為已知該曲線為已知由t1'和n1確定b點所求時間t12023/8/615①計算WL2首端的三相短路電流Ik反應到2023/9/1716⑤計算WL2首端的三相短路電流Ik

反應到KA1中的電流值，即：④計算KA1必需的實際動作時間：根據(jù)選擇性的要求，KA1的實際動作時間；取，故。⑥計算對KA1的動作電流的倍數(shù)，即：⑦確定KA1的10倍動作電流的動作時限：從上圖KA1的動作特性曲線的橫坐標上找出n1，從縱坐標上找出，然后找到n1與相交的坐標b點，這b點所在曲線所對應的10倍動作電流的動作時間t1即為所求值。2023/8/616⑤計算WL2首端的三相短路電流Ik反應2023/9/1717已知曲線找到的曲線加0.7s時間整定簡單示意圖如下：（4）靈敏度校驗同定時限保護。所求時間t12023/8/617已知曲線找到的曲線加0.7s時間整定簡單2023/9/17183、

定時限過電流保護與反時限過電流保護的比較

定時限過電流保護的優(yōu)點是：動作時間比較精確，整定簡便，靈敏度高，保護范圍大，可以作為下一段線路的遠后備，同時作為本線路的近后備。但缺點是：所需繼電器多，接線復雜，且需直流操作電源，投資較大。此外，越靠近電源處的保護裝置，其動作時間越長，這是定時限過電流保護共有的一大缺點。

反時限過電流保護的優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護，加之可采用交流操作，因此相當簡單經濟，投資大大降低，故它在中小工廠供電系統(tǒng)中得到廣泛的應用。但缺點是：動作時限的整定比較麻煩，而且誤差較大；當短路電流小時，其動作時間可能相當長，延長了故障持續(xù)時間；同樣存在越靠近電源、動作時間越長的缺點。2023/8/6183、定時限過電流保護與反時限過電流保2023/9/1719二、瞬時電流速斷保護裝置

帶時限的過電流保護，有一個明顯的缺點，就是越靠近電源側的過電流保護，其動作時間越長，而短路電流則越大，其危害也更加嚴重。因此規(guī)定，在過電流保護動作時間超過0.5～0.7s時，應裝設瞬時（無時限）電流速斷保護裝置，作為快速動作的主保護，如圖所示。線路的定時限過電流保護和電流速斷保護電路圖（第Ⅰ段電流保護）2023/8/619二、瞬時電流速斷保護裝置帶時限2023/9/17201、

組成及工作原理如圖：①線路正常時；②線路短路時a）定時限保護區(qū)（延時、跳閘、信號）b）速斷保護區(qū)（跳閘、信號）。整定原則：動作電流應躲過系統(tǒng)在最大運行方式下，被保護線路末端三相短路電流Ik1max，即：2、

動作電流的整定寫成等式，有：式中，Ik1max：系統(tǒng)在最大運行方式下，被保護線路末端三相短路電流；：速斷保護裝置一次動作電流；可靠系數(shù)Krel：DL型取1.2~1.3，GL型取1.4~1.5。2023/8/6201、組成及工作原理如圖：整定原則：22023/9/1721保護裝置一次動作電流也可以按下式計算：——系統(tǒng)等效電源的相電動勢——最大保護范圍（長度）——該線路單位長度的阻抗——系統(tǒng)在最大運行方式保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗。2023/8/621保護裝置一次動作電流也可以按下式計算：—2023/9/1722繼電器動作電流為：

3、

靈敏度校驗校驗原則：應以系統(tǒng)在最小運行方式下，速斷保護裝置安裝處兩相短路電流來校驗，即：2023/8/622繼電器動作電流為：3、靈敏度校驗校驗2023/9/17234、

保護范圍校驗最大保護范圍最小保護范圍2023/8/6234、保護范圍校驗最大保護范圍最小保護范2023/9/1724■校驗最大保護范圍或——系統(tǒng)等效電源的相電動勢——該線路單位長度的阻抗——系統(tǒng)在最大運行方式保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗——最大保護范圍（長度）式中2023/8/624■校驗最大保護范圍2023/9/1725■校驗最小保護范圍或——系統(tǒng)在最小運行方式保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗——最小保護范圍（長度）式中2023/8/625■校驗最小保護范圍2023/9/17265、

死區(qū)問題及彌補死區(qū)：由整定原則可知，瞬時（無時限）電流速斷保護缺點是不可能保護線路的全長。即存在不動作區(qū)，叫它為死區(qū)。彌補：由定時限過流保護裝置或限時電流速斷保護裝置來彌補，在瞬時速斷保護區(qū)內，定時限過流保護或限時電流速斷保護是瞬時速斷保護的后備保護。2023/8/6265、死區(qū)問題及彌補死區(qū)：由整定原則可知2023/9/1727三、

限時電流速斷保護

由于瞬時電流速斷保護不能保護線路全長，因此可增加帶限時的電流速斷保護。用以保護瞬時電流速斷保護保護不到的那段線路的故障，同時也能作為瞬時速斷保護的后備保護，這就是限時電流速斷保護。

要求：①是在任何情況下都能保護本線路的全長，并且具有足夠的靈敏性；②是在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動作時限；在下級線路短路時，保證下級保護優(yōu)先切除故障，滿足選擇性要求。（又稱第Ⅱ段電流保護）2023/8/627三、限時電流速斷保護2023/9/17281、

限時電流速斷保護的單相原理接線圖2023/8/6281、限時電流速斷保護的單相原理接線圖2023/9/17292、

限時電流速斷保護的整定計算

（1）動作電流的整定整定原則：保護裝置1限時電流速斷保護的動作電流必須大于保護裝置2的瞬時電流速斷保護的動作電流，即2023/8/6292、限時電流速斷保護的整定計算2023/9/1730寫成等式：——可靠系數(shù)，取1.1~1.2。若考慮相鄰變壓器速斷保護，則有——配合系數(shù)，取1.3?！儔浩鞯蛪耗妇€D點短路流過保護裝置安裝處最大短路電流。

應取以上兩個中較大者作為保護裝置1的時限電流速斷保護的動作電流。2023/8/630寫成等式：——可靠系數(shù)，取1.1~1.22023/9/1731

（2）動作時限的整定為了保證選擇性，限時電流速斷保護的動作時限要大于下一級線路瞬時速斷保護的動作時限一個時限階段，即Δt取0.5s。2023/8/631（2）動作時限的整定為了保證選擇性，2023/9/1732

（3）靈敏度校驗靈敏度校驗原則：應以系統(tǒng)在最小運行方式下，被保護線路末端兩相短路電流來校驗，即——系統(tǒng)在最小運行方式下，被保護線路末端兩相短路電流?！槐Ｗo線路的時限速斷保護的動作電流。2023/8/632（3）靈敏度校驗靈敏度校驗原則：應以2023/9/1733例題：如圖及表所示，已知線路WL的總負荷為S30=1100kVA，該線路設有定時限過流保護及瞬時電流速斷保護。試進行整定計算及靈敏度校驗。（TA按兩相V形接線，Ki在15/5、100/5和600/5中選取）。

短路點k1k2130029705702850SJL-75000.4s0.4s0.5sWL電源35kV10kVk1k2解：1、定時限過流保護2023/8/633例題：如圖及表所示，已知線路WL的總負荷2023/9/1734選DL型，有：，取9.5A

所以：時限為：靈敏度為：滿足靈敏度要求。2、瞬時電流速斷保護2023/8/634選DL型，有：，取9.5A所以：時2023/9/1735，取85A靈敏度為：不滿足靈敏度的要求。2023/8/635，取85A靈敏度為：不滿足靈敏度的要求2023/9/1736例題P23，例2-2學生自己看，P28例2-4P18，例2-1P26，例2-32023/8/636例題P23，例2-2學生自己看，P28例2023/9/1737四、

三段式（階段式）電流保護裝置1、

三段式電流保護原理接線圖2023/8/637四、三段式（階段式）電流保護裝置12023/9/17382、

三段式電流保護的配合和動作時間示意圖

2023/8/6382、三段式電流保護的配合和動作時間示2023/9/17393、

三段式電流保護的整定計算示例

如圖，已知線路WL2的負荷電流為110A，最大過負荷倍數(shù)為2，線路WL2上的電流互感器變比為300/5，線路WL1上定時限過電流保護的動作時限為2.5s，其短路數(shù)據(jù)如下表。擬在線路WL2上裝設兩相V形接線的三段式電流保護，試計算各段保護的動作電流、動作時限及靈敏度校驗，并選出主要繼電器型號。

短路點k-1k-2k-3最大運行方式下的三相短路電流（A）34001310520最小運行方式下的三相短路電流（A）298011504902023/8/6393、三段式電流保護的整定計算示例如圖2023/9/1740解：1.線路WL2瞬時（無時限）電流速斷保護①繼電器動作電流為：②選取動作電流整定范圍為12.5~50A的DL-21/50型電流繼電器。③靈敏度校驗滿足靈敏度要求整定為28A2023/8/640解：1.線路WL2瞬時（無時限）電流速2023/9/17412.

線路WL2的限時電流速斷保護①計算線路WL1的無時限電流速斷保護一次側的動作電流②求線路WL2的限時電流速斷保護動作電流一次側動作電流：繼電器動作電流：③選取動作電流整定范圍為5~20A的DL-21C/20型電流繼電器。整定為12.5A2023/8/6412.線路WL2的限時電流速斷保護①計2023/9/1742④求線路WL2的限時電流速斷保護動作時限取，Δt=0.5s有：⑤選取動時限整定范圍為0.15~1.5s的DS-11型時間繼電器。⑥靈敏度校驗滿足靈敏度要求3.

線路WL2的定時限過電流保護整定為0.6s2023/8/642④求線路WL2的限時電流速斷保護動作時2023/9/1743①求繼電器動作電流②選取動作電流整定范圍為2.5~10A的DL-21C/10型電流繼電器。③求線路WL2的動作時限t2=t1+Δt=2.5+0.5=3s整定為5A整定為3s④選取動時限整定范圍為1.2~5s的DS-22型時間繼電器。2023/8/643①求繼電器動作電流②選取動作電流整定范2023/9/1744遠后備保護（本段線路）時：滿足靈敏度要求⑤

靈敏度校驗近后備保護（本段線路）時：滿足靈敏度要求2023/8/644遠后備保護（本段線路）時：滿足靈敏度要求2023/9/1745五、電壓、電流連鎖速斷保護■問題的提出當系統(tǒng)運行方式變化較大時，線路的瞬時（速斷）電流保護的保護范圍可能很?。粠r限的速斷保護靈敏度也可能不滿足要求?！鰡栴}的解決在不延長動作時間的前提下，提高保護的靈敏性，增加保護范圍。采用電壓、電流連鎖速斷保護。2023/8/645五、電壓、電流連鎖速斷保護■問題的提出2023/9/17461、

保護裝置的組成及工作原理2023/8/6461、保護裝置的組成及工作原理2023/9/1747?只有當電流繼電器和電壓繼電器同時動作時（短路時保護裝置安裝處電流增大，電壓降低），出口繼電器KM2才能動作，使斷路器QF跳閘。?如果因電壓互感器二次回路斷線等原因造成低電壓時，只能使KM1動作，發(fā)出低電壓信號，而不能啟動跳閘回路使斷路器QF跳閘。?電壓繼電器KV1~KV3常閉觸點并聯(lián)后控制中間繼電器KM1；?電流繼電器KA1~KA2常開觸點并聯(lián)后通過KM1的觸點控制中間繼電器KM2。2、保護裝置的整定與瞬時（速斷）電流保護一樣，按躲過本線路末端短路電流來整定。2023/8/647?只有當電流繼電器和電壓繼電器同時動作2023/9/1748假設系統(tǒng)在某一主要運行方式下，系統(tǒng)等值阻抗為Zs，保護范圍為lp，則——可靠系數(shù)，取1.3~1.4——被保護線路全長，km電流元件動作電流為：電壓元件動作電壓為：注意、在以下圖中的位置！1：主要運行方式I：速斷2023/8/648假設系統(tǒng)在某一主要運行方式下，系統(tǒng)等值阻2023/9/17491、2、3——最大、主要和最小運行方式下短路電流曲線；4、5、6——最大、主要和最小運行方式下制動電壓曲線；7、8——動作電流和動作電壓曲線。主要運行方式時的動作電壓主要運行方式時的動作電流主要運行方式時的保護長度2023/8/6491、2、3——最大、主要和最小運行方式下2023/9/1750?由上圖可