1、電力系統(tǒng)繼電保護原理主講教師：劉青電自教研室2. 繼電保護的硬件構成 2.1 2.1 繼電器繼電器1、繼電器的分類、繼電器的分類按照動作原理分為：按照動作原理分為： 電磁型、感應型、整流型、電子型和數(shù)字型等；電磁型、感應型、整流型、電子型和數(shù)字型等；按照反應的物理量可分為：按照反應的物理量可分為： 電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器和氣體（瓦斯）繼電器等；抗繼電器和氣體（瓦斯）繼電器等；按照繼電器在保護回路中所起的作用分為：按照繼電器在保護回路中所起的作用分為： 啟動繼電器、量度繼電器、時間繼電器、中間繼啟動繼電器、量度繼電器、時間繼電

2、器、中間繼電器、信號繼電器和出口繼電器等；電器、信號繼電器和出口繼電器等；2、對繼電器的基本要求：、對繼電器的基本要求：工作可靠，動作過程具有工作可靠，動作過程具有“繼電特性繼電特性”。3、繼電器的繼電特性：繼電器的繼電特性：I opIreI返回動作繼電器的動作明確干脆繼電器的動作明確干脆不可能停留在某一中間不可能停留在某一中間位置，這種特性稱為位置，這種特性稱為“繼繼電特性電特性”。繼電器的動作電流繼電器的動作電流：使繼電器動作的最使繼電器動作的最小小電流；電流；繼電器的返回電流繼電器的返回電流：使繼電器返回的最使繼電器返回的最大大電流；電流；返回系數(shù)返回系數(shù)：1IIKoprere (0.8

3、50.9)電磁型電流繼電器 3個力矩：個力矩：電磁力矩電磁力矩Mdc；彈簧力矩彈簧力矩Mth；摩擦力矩摩擦力矩Mm；mthdcMMM 動作條件：動作條件：mdcthMMM 返回條件：返回條件：rI12345678dcMmMthM3. 電網(wǎng)的相間電流保護和方向性相間電流保護3.1 3.1 單側電源網(wǎng)絡的相間電流保護單側電源網(wǎng)絡的相間電流保護一、三段式電流保護的配置與整定一、三段式電流保護的配置與整定第第段：電流速斷保護段：電流速斷保護第第段：限時電流速斷保護段：限時電流速斷保護第第III段：定時限過電流保護段：定時限過電流保護主保護主保護后備保護后備保護三段式三段式短路電流的計算23kskZZE

4、KZEI系統(tǒng)等效電源的相電勢系統(tǒng)等效電源的相電勢短路點到保護安裝處短路點到保護安裝處之間的阻抗之間的阻抗保護安裝處的阻抗到系保護安裝處的阻抗到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗統(tǒng)等效電源之間的阻抗短路類型系數(shù)，三相短短路類型系數(shù)，三相短路取路取1，兩相短路取，兩相短路取短路電流的計算影響短路電流的大小的因素影響短路電流的大小的因素：),(s.maxs.minsZZZ、電力系統(tǒng)運行方式的變化；E、電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)的變化K、不同的短路類型；kZ、短路點位置的變化；短路電流的計算k1S.min(3)klZZEI kIl12最大運行方式下三相短路最大運行方式下三相短路最小運行方式下兩相短路最小運行方式下兩相短

5、路k1k1S.max(2)k23lZZEI 對于僅反應于電流增大而瞬時動作的電流保護，稱為瞬時電流速斷保護。它是三段式電流保護的第段。（一）瞬時電流速斷保護（一）瞬時電流速斷保護1 1、動作電流的整定、動作電流的整定原則原則 按躲過本線路末端短路時的最大短路電流整定；按躲過本線路末端短路時的最大短路電流整定；kIl12maxk.B.IIset.1Ik.B.maxIrelIset.1IKI式中：3121Irel.Kk2k12 2、最小保護范圍校驗、最小保護范圍校驗)(%.maxSI1setABmin231ZIEZllmaxlaminlb要求（1520%）k2k1kIl12Iset.1Imaxk.

6、B.I3 3、電流速斷保護的構成、電流速斷保護的構成KAKMKS信號4、評價特例特例:在在短線路短線路且運行方式變化很大的系統(tǒng)中，最小運行且運行方式變化很大的系統(tǒng)中，最小運行方式下的保護范圍很小甚至等于零。方式下的保護范圍很小甚至等于零。當速斷保護應用于當速斷保護應用于線路線路-變壓器組變壓器組時，其動作電流可時，其動作電流可按躲過變壓器低壓母線短路整定，因而，其保護范按躲過變壓器低壓母線短路整定，因而，其保護范圍可保護線路全長。圍可保護線路全長。 優(yōu)點：動作速度快，接線簡單；缺點：不能保護線路全長，保護范圍受運行方式的影響。（二）限時電流速斷保護（二）限時電流速斷保護用來切除本線路上速斷保護

7、范圍以外的故障，同時也能作為速斷保護的后備。它是三段式電流保護的第 II 段。1.1.動作電流的整定動作電流的整定整定原則整定原則：整定值與相鄰線路第整定值與相鄰線路第段保護配合。段保護配合。I2setIIrelIIset.1.IKI式中：2111IIrel.KIIset.1IlIset.2IIset.1IkIIIset.1IlIset.2IIset.1IkI?tttI2II12.動作時限的選擇t通常取為0.5s3.3.靈敏度校驗靈敏度校驗IIset.1minBksenIIK.按系統(tǒng)最小運行方式下，本線路末端發(fā)生兩相短路時的短路電流進行校驗要求1.31.53.3.靈敏度校驗靈敏度校驗當靈敏度不

8、滿足要求時，可與下一條線路的限時電流速斷保護配合。II2setIIrelIIset.1.IKI式中：2111IIrel.KtttII2II14.4.限時電流速斷保護的構成限時電流速斷保護的構成KAKTKS信號優(yōu)點：可保護本線路全長；可作為I段的近后備保護；缺點：速動性差（有延時）；5、評價（三）過電流保護（三）過電流保護 過電流保護是指其起動電流按躲最大負荷電流來整定的保護。它是三段式電流保護的第 段。該保護不僅能保護本線路全長，且能保護相鄰線路的全長?？勺鳛楸揪€路主保護的近后備保護以及相鄰下一線路保護的遠后備保護。也作為過負荷時的保護。 1. 1. 動作電流的整定動作電流的整定L.maxII

9、IrelIIIsetIKI式中：251151IIIrel.K（1）大于流過該線路的最大負荷電流 L.maxI1. 1. 動作電流的整定動作電流的整定（2）外部故障切除后電動機自起動時可靠返回 k1電動機自啟動電流大于最大負荷電流為：電動機自啟動電流大于最大負荷電流為：L.maxssss.maxIKI自啟動電流：自啟動系數(shù)，大于11. 1. 動作電流的整定動作電流的整定（2）外部故障切除后電動機自起動時可靠返回 k1線路線路AB保護的返回電流應保護的返回電流應大于大于自啟動電流：自啟動電流：可靠系數(shù)，大于1L.maxssIIIrelss.maxIIIrelreIKKIKI返回電流：返回電流：1.

10、 1. 動作電流的整定動作電流的整定（2）外部故障切除后電動機自起動時可靠返回 k1返回系數(shù)，小于1動作電流：動作電流：reL.maxssIIIrelrereIIIsetKIKKKII2.2.動作時限的選擇動作時限的選擇III2tttttlIII3tIII4tIII5t按階梯原則選擇 t3.3.靈敏性的校驗靈敏性的校驗（1）作為近后備時采用最小運行方式下本線路末端兩相短路時的電流來校驗； 1.3IIKIIIsetk.B.minsen3.3.靈敏性的校驗靈敏性的校驗（1）作為遠后備時采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流來校驗； 1.2IIKIIIsetk.C.minsen123456k

11、1sen.4sen.3sen.2sen.1KKKK在各個過電流保護之間，要求靈敏系數(shù)互相配合；對同一故障點而言，要求越靠近故障點的保護靈敏系數(shù)越高；4.4.過電流保護的構成過電流保護的構成KAKTKS信號動作電流小，靈敏度比第、段更高；保護范圍是本線路和相鄰下一線路全長；電網(wǎng)末級線路保護亦可簡化（III或III），越接近電源，動作時限越長，應裝設三段式保護。5 5、評價、評價三相星形接線方式兩相星形接線方式二、電流保護的接線方式（一）一次電流和二次電流的關系TAsetopnIIopI繼電器的動作電流；TAn電流互感器變比。（二）兩種接線方式的性能分析 1.對于各種相間短路各種兩相短路時有兩個繼

12、電器動作AB、BC兩相短路時僅有一個繼電器動作兩相星形接線方式三相星形接線方式2.中性點非直接接地系統(tǒng)中的不同相兩點接地短路（1）在相互串聯(lián)的兩條線路上XL2XL1故障相別組合及保護動作情況表三相星形接線100%有選擇地切除XL2。兩相星形接線2/3機會有選擇地切除XL2。線路1AABBCC線路2BCACAB保護動作XL1 XL2 XL2 XL2 XL2 XL1XL1XL2故障相別組合及保護動作情況表三相星形接線100%同時切除兩條線路。兩相星形接線2/3機會僅切除一條線路。21tt 線路1AABBCC線路2BCACAB保護動作XL1XL1、2XL2XL2XL1、2XL1假設（2）在并聯(lián)的兩條

13、線路上3.在Y,d11接線的變壓器后的兩相短路在Y,d11接線的降壓變壓器后發(fā)生AB兩相短路時，變壓器星形側三相電流的關系為：YCYAYB22IIIKAIBICIAIBICI1AIB1IC1IAIBIYAIYBIY1AIYB1IYC1I2BI2AI2CIY2AIYB2IYC2I 結 論當當Y,d11接線的降壓變壓器低壓（）側AB兩相短路時，在高壓（Y）側各相的電流為YCYAYB22III當當Y,d11接線的升壓變壓器高壓（Y）側BC兩相短路時，在低壓（）側各相的電流為BAC22III 這對采用兩相星形接線的后備保護不利! 當過電流保護接于降當過電流保護接于降壓變壓器的高壓側作壓變壓器的高壓側作

14、為低壓側線路故障的為低壓側線路故障的后備保護時，如果保后備保護時，如果保護采用兩相星形接線護采用兩相星形接線方式，則由于方式，則由于B B相沒相沒有裝設繼電器，因此有裝設繼電器，因此靈敏度要比采用三相靈敏度要比采用三相星形接線方式要降低星形接線方式要降低5050。為了提高靈敏。為了提高靈敏度，采用兩相三繼電度，采用兩相三繼電器接線方式。器接線方式。解決方法：解決方法：兩相三繼電器接線方式兩相三繼電器接線方式（三）兩種接線方式的應用三相星形接線廣泛應用于發(fā)電機、變壓器的后備保護中；兩相星形接線被廣泛應用在中性點非直接接地系統(tǒng)中，作為相間短路電流保護的接線方式。 三、三段式電流保護的應用范圍三、三

15、段式電流保護的應用范圍 35KV及以下的單電源輻射狀網(wǎng)絡中；及以下的單電源輻射狀網(wǎng)絡中；三段式電流保護的功能邏輯框圖三段式電流保護的接線IIIIIIIIII或IIII或IIIIIIIIIIII階段式電流保護的配合及應用1.選擇性在單側電源輻射狀網(wǎng)絡中具有較好的選擇性；2.靈敏性受運行方式的變化的影響；四、對電流保護的評價3.速動性一般情況下能夠滿足快速切除故障的要求4.可靠性簡單、可靠性高繼電器的動作電流、返回電流及返回系數(shù)。掌握三段式電流保護的配置、基本工作原理、整定計算原則、整定計算方法及其評價。掌握相間短路電流保護的基本接線方式及其特點與應用范圍。學習重點習 題 1圖示網(wǎng)絡中具體參數(shù)如圖

16、所示。計算：當線路長度為80km、40km和20km時保護1電流速斷保護的定值，并校驗靈敏度。3115E12min. sZ18max. sZkmZ/4 . 0125. 1IrelK1.886KA800.41231151.25ZZE1.25IKIABs.mink.B.maxIrelIset.1解：線路長80km時：1、定值計算：2、時間：stIAB0 解：線路長80km時：3、靈敏度校驗：%).(.)ZIE(Z%llS.Iset.AB153918886131152380401231max1min滿足要求6KA9 . 2400.41231151.25ZZE1.25IKIABs.mink.B.max

17、IrelIset.1解：線路長40km時：1、定值計算：2、時間：stIAB0 解：線路長40km時：3、靈敏度校驗：%)(.)ZIE(Z%llS.Iset.AB159 . 81896. 231152340401231max1min不滿足要求KA15. 4200.41231151.25ZZE1.25IKIABs.mink.B.maxIrelIset.1解：線路長20km時：1、定值計算：2、時間：stIAB0 解：線路長20km時：3、靈敏度校驗：%)(.)ZIE(Z%llS.Iset.AB15201815. 431152320401231max1min短線路沒有保護范圍習 題 3AIABL3

18、2.max. AIBCL2 max.stIIIBC3 10 sZ1523203380 E圖示網(wǎng)絡中，線路AB裝有III式電流保護，線路BC裝有II式電流保護，均采用兩相星形接線方式。具體參數(shù)如圖所示。計算：線路AB和線路BC各段保護動作電流和動作時限，并校驗各段靈敏度。1 ssK11. IIIrelIIrelKK21. IrelK850. reKAIKI5101510338021k.B.maxIrelIset.AB. 解：I段（線路AB）：1、定值計算：2、時間：stIAB0 3、靈敏度校驗：%).()(%.5410510338023151231maxSI1setABmin ZIEZll解：II段（線路AB）：1、定值計算：2、時間：st50IIAB. 3、靈敏度校驗：AIKI55231510338021k.C.maxIrelIset.BC. AIKI65511IBCsetIIrelIIset.AB .27161510338023IIset.ABminBksen. IIK解：III段（線路AB）：1、定值計算：2、時間：sttt53IIIBCIIIAB. 3、靈敏度校驗：5231510338023I