電力系統(tǒng)繼電保護 教案正頁 劉學(xué)軍 第1-11次課 緒論-電流相差高頻保護

第1次課

課題：

第1章緒論

第2章2.1.1電流俁護用的互感器

教學(xué)目的：1.了解繼電保護的任務(wù)、作用；

2.了對繼電保護的基本要求；

3.了解繼電保護工作原理、分類及構(gòu)成。

4、了解電流保護用的互感器

教學(xué)重點和難點：

1.對繼電保護的基本要求。

2.了解繼電保護的基本要求中四性的辯證關(guān)系。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容和課外作業(yè)：

授課內(nèi)容設(shè)計：1.1電力系統(tǒng)繼電保護的任務(wù)及作用

一、系統(tǒng)故障及不正常工作狀態(tài)

1、解釋故障與事故的區(qū)別。

2、分析短路故障引起嚴重后果。

二、繼電保護名詞與繼電保護裝置

三、保護裝置的任務(wù)

1、切除故障元件，

2、反應(yīng)電氣元件不正常工作狀態(tài)，

3、與其他自動裝置配合，提高電力系統(tǒng)繼電保護裝置的可靠性。

4、對繼電保護裝置的基本要求

結(jié)合圖1T講解。這是一個單側(cè)電源多級線路的電流保護例子。先解釋電流保

護的正方向和保護的范圍。

1、選擇性：

1）實現(xiàn)選擇性，分析k3點短路保護裝置p6應(yīng)起動動作切除線路WL4。同理,

分析k2、kl點短路故障情況，即距故障點最近的保護應(yīng)先動作。

后備保護。如k3點短路，P6保護拒動，則上一級保護p5應(yīng)延時動作，即近

后備保護動作，如P5拒動，則經(jīng)過更大延時P2和pl動作切除故障線路WL4,

稱為遠后備保護。

2）解釋主保護和輔助保護

3、速動性

要求快速切除故障元件，切除時間等于繼電保護整定時間和斷路器動作時間之

和。根據(jù)保護對象不同，要求時間不同。

4、可靠性

該動作的保護范圍內(nèi)準確動作，保護范圍內(nèi)不該動作的，不誤動。繼電保護工

作原理、構(gòu)成及分類

1、分類

2、模擬型保護構(gòu)成框圖（圖1-2）

3、微機保護硬件原理構(gòu)成框圖（圖1-4）

4、電流保護原理

分析電流保護圖1-3工作原理。

4^電磁式互感器

小結(jié)：第1章、第2章，互感器。，

作業(yè)：1-6

第2次課

課題：電流保護的互感器和繼電器

教學(xué)目的：

1、掌握互感器的工作原理及構(gòu)成、接線、誤差和使用注意事項;

2、了解繼電器構(gòu)成、及繼電特性

教學(xué)重點和難點：

電磁式互感器的接線和誤差

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計：

2.1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間短路電流、電壓保護

一、互感器

1、電流互感器TA

1）工作原理：通過圖2-1、-2講解。

2）電流變比KTA,產(chǎn)生電流誤差；通過向量圖2-2分析相位誤差。

3）電流互感器TA的準確度級和二次額定容量。

4）TA的極性（反極性）和接線。通過圖2-4講解極性，接線系數(shù)Keon。

2、電磁式電壓互感器TV

1）通過圖2-8講解工作原理，電壓變比降

2）電壓互感器的電壓變比產(chǎn)生電壓誤差，通過向量圖分析相位誤差。

3）TV接線方式（圖2-9）注意d圖為保護常用接線方式。

4）互感器接線注意事項。TA不能開路，TV不能短路。

二、電流保護用的繼電器

1、電磁型繼電器

1）結(jié)構(gòu)和工作原理，講清楚繼電保護特性、動作電流、返回電流、返回系數(shù)。

2）介紹各種繼電器的工作原理、文字符號和圖形符號。

3）主要講解電流繼電器DL、電壓繼電器DJ、時間繼電器DS、中間繼電器DZ、

信號繼電器DX。

2、數(shù)字繼電器（如微機型繼電器）

三、對互感器和繼電器小結(jié)

作業(yè)：2-1、2-3>2-4>2-5、2-12.

第3次課

課題：三段式電流保技

教學(xué)目的：

1、掌握三段式電流保護的工作原理、整定計算、接線圖。

2、繪制三段式電流保護的時限特性，按時間階梯原則，=0.5s。

3、分析三段式電流保護裝置的接線圖

1)原理接線圖。元件以整體出現(xiàn)，繼電器觸點和線圈以整體出現(xiàn)，保護的來

龍去脈，一目了然。分析動作過程方便。

2)展開接線圖。繼電器觸點和線圈分開，分為交流回路和直流回路。交流回

路又分為信號回路。直流回路又稱為控制回路。展開接線圖便于安裝和維修。

如果在展開接線圖標好回路數(shù)字符號，就成為安裝接線圖，是現(xiàn)場施工、維修

的重要圖紙。

教學(xué)重點和難點：

1、三段式電流保護的工作原理、讀接線圖，分析動作特性。

2、三段式電流保護的整定計算

3、三段式電流保護的時限特性

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計：

一、無時限電流速斷保護

1、通過圖2-28講解保護的工作原理和整定計算，又稱為第一段電流保護。為

了實現(xiàn)選擇性，第1段電流保護只能保護線路的一部分，不能保護的部分稱為

死區(qū)。

2、推導(dǎo)第1段電流保護的動作電流公式(2-36),解釋第1段保護可靠系數(shù)

的物理意義。

3、分析電流保護接線圖2-29,熟悉圖形符號和文字符號。

4、確定第1段電流保護的保護范圍，最小運行方式要求m=15Q20虬最大運

行方式m>50%。

5、在個別情況下，第1段電流保護也可以保護線路的全長。如圖2-30所示。

二、帶時限的電流速斷保護（第2段電流保護）

1、用圖2-35講解工作原理和整定計算。

1）保護1段有死區(qū)，為了保護線路全長，增加一段帶延時的電流保護，用時

限△t=0.5s實現(xiàn)選擇性。第2段保護作為第1段電流保護的近后備保護。

2）推導(dǎo)第2段整定計算公式，解釋第2段保護的可靠系數(shù)、靈敏系數(shù)的物理

意義。

3、分析第2段保護原理接線圖動作特性。

三、定時限過電流保持（第3段電流保護）

1、用圖2-37講解第3段電流保護工作原理，分析保護的時限特性。各級線路

保護保護的時限不同，越靠近電源側(cè)時限越長。按階梯原則整定動作時限。

2、靈敏系數(shù)校驗。注意遠后備保護的靈敏系數(shù)比近后備保護靈敏系數(shù)低。各

級線路第3段電流保護的靈敏系數(shù)之間互相配合，對于同一故障點，越靠近故

障點的保護靈敏系數(shù)越高。

四、三段式電流保護裝置

分析二段式電流保護裝置圖2-40動作特性.

1）原理圖

3）展開圖（交流回路、信號回路、控制回路）

第1段保護由IKA、2KA、IKS、KC0構(gòu)成；

第2段保護由3KA、4KA、1KT、2KS、KC0構(gòu)成；

第3段保護由5KA、6KA、2KT、3KS、KCO構(gòu)成。

五、講解例題【2-1],掌握三段式電流保護的整定計算。

作業(yè)：2-15、2-18、2-20、2-23

第4次課

課題：2.2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護

教學(xué)目的：

1、掌握電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護的接線、工作原理及整定計算。

2、掌握功率方向繼電器的構(gòu)成，相位比較和嗝值比較原理。

3、掌握功率繼電器的內(nèi)角選擇及接線方式。

教學(xué)重點和難點：

LG-11整流型功率繼電器的工作原理、相位比較和幅值比較。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

課程內(nèi)容設(shè)計：

1、對雙側(cè)電源或單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)電流保護失去選擇性。

2、用圖2-47分析方向電流保護，按保護正方向獲將保護1、3、5分為一組；2、4、6、分

為一組。

每組保護工作原理分析方法如前所述。

3、電流保護加裝功率方向繼電器，解決了電流保護選擇性，，但并不是都要求裝設(shè)，只有

僅靠時限不能滿足選擇性時裝設(shè)。

4、分析功率方向繼電器的工作原理，以幅值比較原理和相位比較原理構(gòu)成功率方向繼電器。

5、LG-11功率繼電器有兩個自大靈敏角可選擇。（-30°或45°）o

6、相位比較和幅值比較之間轉(zhuǎn)換關(guān)系

7、LG-11功率繼電器的電壓形成回路和復(fù)制比校回路

8、LG-11功率繼電器的接線方式。

第5次課

課題：2.3電網(wǎng)的接地保護

一、中性點直接接地電網(wǎng)零序電流保護

教學(xué)目的：

1、了解中性點直接接地電網(wǎng)單相接地故障零序電流的特點

2、掌握中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護。

教學(xué)重點和難點：

1）掌握零序電流、電壓分布的特點，

2）了解零序電流保護的工作原理.、整定計算。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計：

第一節(jié)中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護

1、單相接地時零序電流的特點

分析圖2-63的零序等值網(wǎng)絡(luò)，推導(dǎo)出故障點的零序電流、各序電壓和各序復(fù)

數(shù)功率，如公式(2-82)、(2-83)、(2-84)。

零序分量特點：

1)故障點零序電壓最高。零序功率最大。

2)零序電流超前零序電壓90度，零序電流分布由線路零序阻抗和中性點接地

變壓器的零序阻抗決定。

2、中性點直接接地電網(wǎng)零序電流保護

1)架空線線路零序電流保護采用零序電流濾過器構(gòu)成，如圖2-64a,電纜線

路采用零序電流互感器構(gòu)成，如圖2-64b。

2)講述三段式零序電流保護，推導(dǎo)零序電流保護整定計算公式。

3)零序電流保護比相間短路保護動作時限縮短了。

4)分析圖2-65三段式零序電流保護的動作特性。

課外作業(yè)：。

2-30、2-3K2-34>

T1-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

第6次

課題：2.3電網(wǎng)的接地保護

二、中性點非直接接地電網(wǎng)的接地保護

教學(xué)目的：

1、了解中性點非直接接地電網(wǎng)單相接地故障的特點

2、掌握中性點不接單地網(wǎng)接地保護工作原理及接線。

教學(xué)重點和難點：

1）單側(cè)電源單線路單相接地故障點零序電流、電壓分布的特點，

2）單側(cè)電源單多條線路的單相接地相接地零序電壓、電流的分布。

3）絕緣監(jiān)視、零序電流保護的工作原理、整定計算。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計：

中性點非直接接地電網(wǎng)的接地保護

講解中性點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點

1）講解圖2-74,推導(dǎo)出單側(cè)電源單線路電網(wǎng)的單相接地時故障點母線上零序

電壓公式（2T10）,各相零序電流公式（2-111）,接地電流公式（2-112）o

得出：故障相對地電壓為零，非故障相電壓升高6倍，故障相電流為610,

接地電流為310。

2）單側(cè)電源多條線路電網(wǎng)單相接地特點

非故障線路零序電流從母線流向線路，故障線路零序電流為全電網(wǎng)非故障相零

序電流之和，方向從線路流向母線。

2.3.2中性點不接地電網(wǎng)的接地保護

1）絕緣監(jiān)視裝置（圖2-76）

2）零序電流保護

3）零序功率保護（圖2-77）

2.3.3中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地保護

1、講解消弧線圈的電容電流補償作用，根據(jù)補償程度不同分為完全補償、欠

補償、過補償。廣泛采用過補償度P為596~10%。

2、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的接地保護

1）反應(yīng)穩(wěn)態(tài)過程的接地保護有采用絕緣監(jiān)視裝置；零序電流保護、反應(yīng)接地

電流有功分量的保護、反應(yīng)高次諧波分量的保護。

2）反應(yīng)暫態(tài)過程的接地保護。包括反應(yīng)暫態(tài)電流幅值的接地保護和反應(yīng)暫態(tài)

零序分量首半波方向的接地保護。

2、講解例題[2-4]

課外作業(yè)：。

2-36、2-37>2-38>2-42>2-45、2-4

第7次課

課題：2.3電網(wǎng)的距離保護

一、距離保護作用及基本原理

二、單相式阻抗繼電器的整體性及構(gòu)成原理

教學(xué)目的：

1、了解距離保護工作原理

2、掌握三段式距離保護工作原理

3、了解阻抗繼電器的分類

4、掌握兩個電氣量幅值比較原理和相位比較原理阻抗繼電器的構(gòu)成。

教學(xué)重點和難點：

1、距離保護基本原理

2、掌握三段式距離保護的工作原理和整定計算

3、分析全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器、偏移圓阻抗繼電器的幅值比較動作

特性和電壓形成回路。

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計：

一、距離保護的基本原理

1、距離保護是反應(yīng)故障點至保護安裝地點之間距離，并根據(jù)該距離的大小確

定保護動作時限的一種繼電保護。測量阻抗Zr=Ur/Ir,保護動作時限是距離（阻

抗）的函數(shù)。t-fCZ.Do

2、距離保護時限特性

用圖3T講述距離保護作用原理，推導(dǎo)整定計算公式（3-1至3-6）

4、講解三段式距離保護框圖（圖3-2）

三、單相式阻抗繼電器的動作特性及構(gòu)成原理

1、阻抗繼電器的分類

1）單相式阻抗繼電器的測量阻抗

2）繼電器的整定阻抗

3）阻抗繼電器用復(fù)平面分析其動作特性。圖3-3。

2、阻抗繼電器的構(gòu)成

1）分析比較兩個電氣量幅值原理阻抗電器的泡成，圖3-4。

2）分析比較兩個電氣量相位原理的阻抗繼電器構(gòu)成，圖3-5。

3、利用復(fù)平面分析阻抗繼電器特性

只分析幅值比較的全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器和偏移圓阻抗繼電器的動作

特性和電壓形成回路。其他阻抗繼電器簡單提提，相位比較可以讓學(xué)生自學(xué)。

1）全阻抗繼電器動作特性

2）方向阻抗繼電器動作特性

3）偏移圓阻抗繼電器特性

四、方向阻抗繼電器的插入電壓和極化電壓

1、插入電壓和極化電壓的作用

記憶回路（圖3-25）

2、采用高Q值50Hz帶通慮波器（圖3-26）

3、引入非故障相電壓

課外作業(yè)：3-3、3-4、3~5

第8次

課題：阻抗繼電器的接線方式

一阻抗繼電器的接線方式

二、影響距離保護正確動作的因素

三、距離保護的整定計算

教學(xué)目的：

1、了解對距離保護接線方式的要求

2、掌握阻抗繼電器的接線方式

了解影響距離保護正確動作的主要因素

教學(xué)重點和難點：

1、了解阻抗繼電器不同接線方式時，接入電壓和電流的關(guān)系

2、掌握阻抗繼電器0度接線方式，了解其他諼線方式

3、掌握影響距離保護正確動作的主要因素

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計：

一阻抗繼電器接線方式

3、接線方式的基本要求

1）測量阻抗等于短路點到保護安裝地點之間距離；

2）繼電器的測量電壓應(yīng)與保護類型無關(guān)

4、反應(yīng)相間短路接線方式的阻抗繼電器

見表3-3所示，接線方式有0。接線方式、30°接線方式和反應(yīng)接地故障的阻

抗繼電器接線方式。重點講解0°接線方式。

1）0°接線方式用于相間短路故障

2）30°接線方式用于輸電線路送電端距離保護的起動元件

3）反應(yīng)接地故障的阻抗繼電器接線方式（圖3-36）,用于中性點直接接地電

網(wǎng)作為距離保護中測量元件阻抗繼電器的接線方式。

二、影響阻抗繼電器正確動作的因素

影響距離保護正確動作的因素教材上講述了7條，建議只講3條。

1、短路點過渡電阻對距離保護的影響

2、電力系統(tǒng)震蕩對距離保護的影響

3、分支電流的影響

三、距離保護的整定計算公式。

建議通過例題講解距離保護的整定

1、推導(dǎo)距離保護整定計算的公式(3T21至3T41)

2、講解例題【3-1】

課外作業(yè)：

3-19、3-20.3-2

第9次

題目：輸電線路的差動保護和高頻保護

教學(xué)目的：

一、差動保護工作原理

電網(wǎng)的高頻保護

教學(xué)重點和難點：

一、掌握縱差保護工作原理

二、掌握高頻保護工作原理

教學(xué)方法與手段：

采用討論式教學(xué)方法，用多媒體課件講授。

授課內(nèi)容設(shè)計：

一、輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動保護

1、差動保護工作原理，

采用反應(yīng)輸電線路兩端的電氣量的縱聯(lián)差動保護實現(xiàn)線路全長范圍內(nèi)任

何點短路故障都能快速切除。

用圖4T講解差動保持工作原理，分析保護區(qū)內(nèi)故障和保護區(qū)外故障差動保護

動作情況。推導(dǎo)差動保護的動作電流、校驗靈敏度（公式4-9至4T1）。

2、影響差動保護正確動作因素

第10次

分析影響差動保技正確動作因素。

1）電流互感器的誤差和不平衡電流

2）導(dǎo)引線的阻抗和分布電容

3）導(dǎo)引線的故障和感應(yīng)過電壓

二、電網(wǎng)的高頻保護

1、高頻保護的原理與分類

2、高頻通道

1）輸電線路的高頻通道。講述“相-地”制高頻通道的加工設(shè)備。簡介微波通

道和光纖通道。

2）高頻通道的衰耗和裕度。

3）高頻