課程教案

（2022—2023學(xué)年第2學(xué)期）

課程名稱：電力系統(tǒng)繼電保護

授課學(xué)時：48

授課班級：

任課教師：

課程編號1901091-40-0電與工程及

授課學(xué)生

其自動化90

課程名稱電力系統(tǒng)繼電保護班級人數(shù)

20-K2

課程類型學(xué)科基礎(chǔ)課（）；專業(yè)方向課程（J）：公選課程（）；

考試（J）

授課方式理論（J）實驗（J）實習(xí)（）考核方式

考查（）

課程總學(xué)時48學(xué)分3

學(xué)時分配課堂講授40學(xué)時；實驗課程8學(xué)時

教材名稱電力系統(tǒng)繼電保護（第二版）

1.劉學(xué)軍主編.電力系統(tǒng)繼電保護.機械工業(yè)出版社，2012

2.劉學(xué)軍主編.電力系統(tǒng)繼電保護學(xué)習(xí)指導(dǎo).中國電力出版社，2016

教3.賀家李等編.電力系統(tǒng)繼電保護原理（第五版）.中國電力出版社，

2018

學(xué)4.張保會，尹項根主編.電力系統(tǒng)繼電保護原理.中國電力出版社，2023

5.劉學(xué)軍主編.繼電保護原理（第三版）.中國電力出版社，2023

參6.江蘇省電力公司編電力系統(tǒng)繼電保護原理及實用技術(shù)，中國電力H

版社,2006

考

書

授課教師劉學(xué)軍職稱教授電氣部電氣工程

授課時間2023年3月3日

第1周第1次課2021年3月3日教學(xué)時數(shù)2

章節(jié)：第一章緒論

教學(xué)目的及要求：1.了解電力系統(tǒng)繼電保護的任務(wù)、作用

2.理解繼電保護的基本要求

3.了解繼電保護裝置工作原理、構(gòu)成及分類。

教學(xué)重點：維電保護的基本要求

教學(xué)難點：理解繼電保護四性即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性之間的辯證關(guān)系。建

立主保護、后備保護、輔助保護的基本概念。

教學(xué)手段：多媒體課件

教學(xué)方法：教師啟發(fā)式講述，關(guān)鍵問題和學(xué)生共同討論解決，對于較好理解的部分，如

教學(xué)目的3可以學(xué)生自學(xué)為主，教師輔導(dǎo)。

作業(yè)（習(xí)題）：1-3；1-4；1-5

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時間分配（min）教學(xué)過程設(shè)計

1.第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護的任務(wù)和作用1.由電力系統(tǒng)故障引出

（1）電力系統(tǒng)的故障及不正常工作狀態(tài)10繼電保護裝置，引出繼電

（2）繼電保護裝置5保護裝置的基本任務(wù)。

（3）繼電保護裝置的基本任務(wù)52.對繼電保護基本要求

2.第二節(jié)對繼電保護的基本要求主要講述清楚選擇性，其

（1）選擇性；（2）速動性；15它三性好理解。3.繼電保

（3）靈敏性（4）可靠性10護工作原理用過流保護

3.第三節(jié)繼電保護的工作原理、構(gòu)成及分類的模型說明，繼電保護裝

（1）繼電保護工作原理20置以機電型為基礎(chǔ)，以整

（2）繼電保護裝置的分類即構(gòu)成10流型為主，以微機型為發(fā)

1）機電型；2）靜態(tài)型；3）繼電保護裝置構(gòu)成10展研窕方向4.課程特點

4.繼電保護課程的特點5講清首先要有預(yù)備知識，

同時注意理論和實踐并

重。

第1章緒論

第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護的任務(wù)及作用

一、電力系統(tǒng)故障及不正常運行狀態(tài)

電力系統(tǒng)短路故障引起嚴(yán)重后果，發(fā)生短路后iQ,ui

1.損壞電器設(shè)備，縮短使用年限0

2.部分地區(qū)電壓下降，影響供電電能質(zhì)量。

3.影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，擴大事故，瓦解系統(tǒng)。

二、繼電保護裝置

由繼電器構(gòu)成的一種自動裝置，“繼電保護”一詞即可指繼電保護技術(shù)或由繼電保護裝置組成的

繼電保護系統(tǒng)。

三、保護裝置任務(wù)

1.切除故障元件，保證其它非故障元件迅速恢復(fù):正常運行。

2.反映電氣元件不正常工作狀態(tài)。

3.與其它自動裝置配合，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。

第二節(jié)對繼電保護裝置的基本要求

四條：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。

1.選擇性

圖1-1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中有選擇性動作的說明

1）實現(xiàn)選擇性：6點短路4動作，1。/跳閘。/點短路鳥和心動作，7。尸和5。戶跳閘。

2）后備保護：如WL5故障即《短路，［拒動，則由6動作，3Q“跳閘切除故障線路WL5,

故鳥稱為后備保護，因在遠處實現(xiàn)又稱為遠后備保護。

3）主保護：一般把反映被保護元件嚴(yán)重故障，快速動作于跳閘的保護裝置稱為主保護，而把在

主保護系統(tǒng)失敗時備用的保護裝置稱為后備保護。

2.速動性

快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，故障切除時間等于保護裝置和斷路器。尸動作時間之

和。

快速保護動作時間0.06?0.12s,最快有0.02?0.045

一般斷路器動作時間（）.（）6?（）.15.V,最快有0.02~0.06s

3.靈敏性K.（K,皿0最小靈敏性）

根據(jù)保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或非正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力，在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障，不論

各種情況下都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。通常用靈敏系數(shù)Kp,反應(yīng)。

4.可靠性

在規(guī)定保護范圍內(nèi)發(fā)生它應(yīng)動作的故障時不拒動，而在任何其他該保護不應(yīng)該動作時不錯誤動

作。

以上四條基本要求，選擇性是關(guān)鍵，靈敏性必須足夠高，速動性達到必要即可，最重要的是保

證可靠性。

第三節(jié)繼電保護的工作原理，構(gòu)成分類

一、繼電保護的原理

根據(jù)電力系統(tǒng)故障后電氣量變化特征構(gòu)成各種繼電保護。

（1）構(gòu)成電流保護，構(gòu)成電流速斷保護。

（2）J構(gòu)成低電壓俁護，電壓速斷保護。

（3）與〃之間相角變化構(gòu)成功率方向保護。

（4）Z,二與測量阻抗變化構(gòu)成距離保護

（5）被保護元件兩端電流相位、大小變化構(gòu)成差動保護。

根據(jù)反應(yīng)非電氣量的保護如氣體（瓦斯）保護、過熱保護等。

二、繼電保護裝置的分類及構(gòu)成

（1）分類

機電型

模擬型

靜態(tài)型（晶體管及集成電路）

數(shù)字型（微機保護）

圖1-2模擬型繼電保護裝置原理框圖

如線路過電流保護裝置單相原理框圖如圖1-3

圖1-4微機繼電保護硬件部分原理框圖

主要由五部分組成：

1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持（S/"）、多路轉(zhuǎn)換

（MPX）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（4力）等功能。完成將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

2.微機主系統(tǒng)包括微處理器、只讀存儲器、隨機存儲器、定時器及并行口等。

3.開關(guān)量輸入輸出通道。由若干并行口、光電耦合器件及中間繼電器組成。

4.通訊接LL包括通訊接口電路及接口。

5.電源。供給微處理器、數(shù)字電路、模擬轉(zhuǎn)換芯片及維電器所需弱電電壓。

第1周第2次課2009年3月4日教學(xué)時數(shù)1

章節(jié)：第2章2.1.1互感器

教學(xué)目的及要求：理解互感器工作原理、誤差、準(zhǔn)確度級和額定容量，掌握互感器極性和接

線方式及使用注意事項。了解電磁型繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理

教學(xué)重點：1.用向量圖、等值電路分析乜感器的極性、誤差、準(zhǔn)確度級、額定容

量

2.保護用電流互感器的四種接線。引入保護裝置接線系數(shù)。

教學(xué)難點：1.力4的10%誤差即允許二次負荷阻抗；

2.m的接線及接線系數(shù)3.7V的%/%/A接線，電壓變比與：學(xué)：學(xué)。

\/33

教學(xué)手段：板書，手工繪圖

教學(xué)方法：教師啟發(fā)性講述，重點內(nèi)容和學(xué)生一起討論，提問，等互動和學(xué)生交流學(xué)習(xí)。

作業(yè)（習(xí)題）：2-1,2-6,2-8,2-12

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時間分配備注

1.電流互感器7X20

（1）工作原理5

（2）誤差5

1、互感器主要講TA的工作原理及接線。講

（3）準(zhǔn)確度級和額定容量5

清楚TA的接線系數(shù)。

（4）刀4極性及接線5

2、繼電器主要分析電磁型電流繼電器，理

（5）使用注意事項0

解繼電器的動作電流，返回電流的物理意

20

義。其他純電器自學(xué)。

2.電壓互感器?5

3、講清楚繼電器的文字符號和圖形符號，

（1）工作原理5

繼電器常開、常閉接點，延時接點。

（2）誤差（3）接線5

3.TV,力4使用注意事項5

4.繼電器介紹

教后記：

2.1.1互感器及變換器

一、電流互感器（力4）

1.工作原理

同變壓器，相當(dāng)于工作在短路情況下的小容量升壓變E器。

電流變比：K7A=2二%

/叱

圖2-1原理圖

圖2-2等值電路圖2-3相量圖

2.誤差①電流誤差A(yù)/二，—xlOO%

/1

②相位誤差5=arg）=sin5=上半二1弧度

3.74準(zhǔn)確度級和二次額定容量

7X準(zhǔn)確度級有0.2、0.5、1、3、1（）、B.

其對保護級（8過流保護用，。差動保護用，5P、10P）74與測量級不同。

由7X10%誤差曲線查的最大允許負荷Z口，ZL?Z》則刈％，］。，7X準(zhǔn)確度級和誤差限值如

表2-1（片4頁）圖2-4為10%誤差曲線,為電流互感器的一次電流倍數(shù)。由〃？龍圖2-5,

用10%誤差曲線確定互感器二次負荷。

圖2-410%誤差曲線圖2-5用10%誤差曲線確定互感器二次負荷

圖2-7電流互感器極性表示及向量圖

圖2-6電流互感器二次回路

接線系數(shù)

,2

4.7X極性及接線方式

（1）極性（減極性標(biāo)示）

iNTyo

Sj，（K一的

LN2"KTJ'[G-NJ

（2）力4接線保護擁有四種接線

1）單相式接線

2）兩相甩流差接線

3）二相星形接線

4）三相星形接線圖2T0完全星形接線

兩相星形接線

2-9兩相電流差接線

2）AC兩相短路K.二2

（1）當(dāng)采用兩相電流差接線時：

3）43、3。兩相短路（?！岸?

1）正常或三相短路

KlrGiaa

圖271不完全星彩接線

（2）三相完全星形接線，各種短路情況下K,,“=l

（3）二相不完全星形接線，各種短路情況下（加=1

lN=ia+ic=-ih

保護裝置二次動作電流為：

5.電流互感器接線及應(yīng)用

（1）在小接地電流系統(tǒng)6~10kV采用兩相不完全星形接線。

（2）在110攵V及以上或變壓器保護中采用三相星形接線。

（3）在6~10AV線路及高壓電動機采用兩相電流差接線。

6.（1）N4二次側(cè)不允許開路；I、=O/N=I°Ni,半TT在二次繞組產(chǎn)生過電壓。

dt

（2）力4二次側(cè)一端必須接地，防止高壓竄入二次側(cè)。

（3）Z4連線注意端子的極性。

二、電壓互感器（7V）

1、電磁式電壓互感器

1工作原理

同變壓器，相當(dāng)于工作在空載狀態(tài)下的小容量升壓變壓器。

圖2-14N相量圖

2(7|

2)電壓誤差:A(/=---X100%

5

3）角度誤差：S=arg2

U；

4）電壓互感器接線方式

（!）單相式?兩個單相V/V③三個單相接成星形％/X）@三個單相三繞組八/接成%/%/A

其變比為警詈與

（開口三角形）。

2.7V使用注意事項

（1）7V二次側(cè)不允許短路；

（2）7V一次和二次側(cè)必須裝置熔斷器保護;

（3）7V二次側(cè)必須接地；

（4）連接時注意極性。

圖2-15三個單相三繞組”接成%/%/A（開口三角形）接線

第1周第2次課2009年3月10H教學(xué)時數(shù)1

章節(jié)：第2章

一、復(fù)習(xí)前課主要內(nèi)容

二、變換器

教學(xué)目的及要求：理解變換器的工作原理，了解其結(jié)構(gòu)。

教學(xué)重點：電抗變換器；

教學(xué)難點：電抗變換器的工作原理、特性、參數(shù)轉(zhuǎn)移電抗的物理意義。

教學(xué)手段：板書，手工繪圖

教學(xué)方法：重點內(nèi)容啟發(fā)式講授為主，對于部分內(nèi)容如其他分最濾過器學(xué)習(xí)采用以教師

輔導(dǎo)學(xué)生討論自學(xué)形式。

作業(yè)（習(xí)題）：2-6；2-8；2-12

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時間分配（分鐘）備注

1.前課回顧10靜態(tài)繼電器、微機繼電器需要弱電

2.電壓變換器10信號輸入，并與強電隔離，因此需要電

1.電流變換器10量變送器杷電流互感器、電壓互感器輸

2.電抗變換器10出的強電信號轉(zhuǎn)換為弱電型號。

本次課小結(jié)5電流變換器、電壓變換器的工作原

理可用變壓器原理分析，。重點講解電

抗變換器。

教后記;

第三節(jié)變換器

一、電壓變換器（UV）

1.工作原理同變壓器U『KUU\,KL\

2.電壓變換器一次繞組串接電阻Ro改變R的大小，可以改變。角的大小。6=0~90

圖2-9電壓變換器一次繞組串接電阻

（a）原理接線圖（b）相量圖

二、電流變換器（U4）

將輸入電流變成與其成正比的電壓U

U2=I2R=-^R=I；R=Kii}

圖2-10電流變換器原理接線及相量圖

三、電抗變換器

作用是將輸入電流（轉(zhuǎn)換為與其成正比的輸出電壓〃2,其物理意義是其相當(dāng)于一個電抗器

圖2-10電抗變換器的原理圖、等值電路和相量圖

LK-必

KJ，M

z,“

02='Zn=r\

勺一3-一一電抗變換器的轉(zhuǎn)移阻抗，是一個復(fù)數(shù)，當(dāng)鐵心未飽和時，是一個常數(shù)。電抗變

Kux

換器物理意義分析如下:

當(dāng)“、區(qū)開路，UX空氣隙較大，磁阻大此個磁導(dǎo)小G,”J即電感小（1

z,”J=〃+/x“tJ，勵磁電流則大大增加。T，由于ux二次阻抗很大，負荷電流可以忽略不計,

因此，可以認為一次電流全部流入勵磁1可路。即。故把UX看成一個電抗器。

第2周第3次課2009年3月11日教學(xué)時數(shù)2

章節(jié)：第2章電網(wǎng)相間短路的電流電壓保護

2.1.2電流保護常用的繼電器；

2.1.3無時限電流速斷保護；

教學(xué)目的及要求：1、理解繼電器的分類。掌握電磁型、靜態(tài)型、感應(yīng)性、整流型和微

機型繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理。

教學(xué)重點：1電磁型繼電器的工作原理及結(jié)構(gòu)。電流繼電器的動作電流、返回電流。返

回系數(shù)，繼電特性。

教學(xué)難點：無時限電流瞬斷保護的工作原理、結(jié)構(gòu)。

教學(xué)手段：利用繼電器實物講授其結(jié)構(gòu)及動作原理。

教學(xué)方法：啟發(fā)性講授，在實驗室現(xiàn)場繼電器實物動作演示。教具。乙D/,OS,OZ,QX

型繼電器。

作業(yè)（習(xí)題）：

時間

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）分配備注

（分）

2.1.2電流保護常用的繼電器

一、電磁型繼電器30

1.結(jié)構(gòu)及工作原理10

1、重點講述電磁型繼電器，主要講

2.電流繼電器10

述，電流繼電器，其他繼電器簡

3.其他繼電器10

要介紹

二、靜態(tài)型繼電器30

2、介紹電流保護第一段，無時限電

微機型繼電器

流速斷保護。

三、到試驗室觀看各種類型及電器，了解其30

結(jié)構(gòu)，動作特性，圖形符號，工作原理

四、無時限電流速斷保護

教后記：

第2章2.1.2電流保護常用的繼電器

電流保護常用的繼電器有電磁型、靜態(tài)型、和感應(yīng)型三種。

一、電磁性繼電器

1.電磁型繼電器磁路結(jié)構(gòu)如圖3-1三種。

圖12T電磁型繼電器原理結(jié)構(gòu)圖

（a）螺管繞組式：（b）吸引銜鐵式；（c）轉(zhuǎn)動舌片式

I2

電磁轉(zhuǎn)矩為：M=KQ2=

e1-8

2.繼電器的文字符號及圖形符號

電流繼電器KADL-10

電壓繼電器KVDJ-131

時間繼電器KTDS-100

中間繼電器KMDZ-10

信號繼電器KSDX-11

4

2

1213

圖2-2DL-10型電流繼電器

圖2-3GLT0型電流繼電器

二、感應(yīng)型電流繼電器

結(jié)構(gòu)：由電磁元件和感應(yīng)元件構(gòu)成。如圖3-3GLT0型電流繼電器，具有反時限動作特性，見圖3-4。

輸入電流。產(chǎn)生磁通直，在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)

電勢后丁產(chǎn)生感應(yīng)電流〃，產(chǎn)生短路磁通四

4TR1后長f鼠T想

血二猴+〃

%=弧+耙

從圖3T向量圖中可以看出，族和。2

在空間相差一個電角度，而在時間上又相差一個

電角度。根據(jù)電機學(xué)理論可知，兩個在空間、時

間上有目角差的磁勢必然合成一個旋轉(zhuǎn)磁場，即

鋁盤被旋轉(zhuǎn)磁場切割，相似于異步電動機的籠型

Moc/；,/,反時限。

轉(zhuǎn)子的作用。故產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。

2.電磁元件

電磁元件由裝在電磁鐵上側(cè)銜鐵10和電磁鐵

芯、繞組構(gòu)成，銜鐵左端有搖把。由它瞬時閉合

觸點12。調(diào)整瞬動電流倍數(shù)的螺絲（即調(diào)整磁

路空氣隙長度）可改變瞬動電流的大小。

瞬動電流倍數(shù)為：

二2?8

opr

來自起

動元件

圖2-5時間繼電器

圖3-4GL-10型電流繼電器時限特性

三、整流型電流繼電器

結(jié)構(gòu)：由電流變換器和晶體管整流濾波構(gòu)成。如

LLT0型反時限電流繼電器。

/,“一維電器的返回電流，使繼電器返【回的最最

大電流稱為繼電器的返回電流。

圖2-6信號繼電器

四、繼電器動作特性由于繼電器在動作過程中存在很大的剩余轉(zhuǎn)矩，

所以繼電器從起始位置至最終位置動作是突發(fā)

/華,一繼電器的動作電流，使繼電器動作的最小

性的，不可能停留在中間某一個中間位置上，這

電流稱為繼電器的動作電流。種動作特性稱為繼電器的繼電特性。

/返回系數(shù)。DL型取0.85?0.9：GL型

^opr

取0.8~0.85。

五、改變電流繼電器動作電流的方法。

(1)調(diào)整電流繼電器的把手，改變彈簧的反作用力。

(2)粗調(diào)改變繼電器線圈串、并聯(lián)。

如圖3-8所示，繞組串聯(lián)，4-6,兩繞組并聯(lián)2-4,6-8

圖2-8繼電器繞組線圈接法

第2周4次課2009年3月17日教學(xué)時數(shù)2

章節(jié)：2.1.3無時限電流速斷保護；

2.1.4帶時限的流速斷保護

教學(xué)目的及要求：掌握保護工作原理、接線及整定計算

教學(xué)重點：無時限速斷保護、帶時限速斷丟保護的工作原理、整定計算

教學(xué)難點：保護范圍的確定、整定計算

教學(xué)手段：多媒體課件

教學(xué)方法：啟發(fā)性講授法

作業(yè)（習(xí)題）；2-12,2-15

時間

教學(xué)內(nèi)容提

分配備注

要（教學(xué)過程）

分

復(fù)習(xí)回顧及提問10

1、計算輸電線路在系統(tǒng)最大、最小運行方式下的短路電流。最

無時限電流速斷30

大短路電流為三相短路電流，校驗保護的靈敏度時，用最小運行

保護

發(fā)下的兩相短路電流。

帶時限電流速斷20

2、用無時限電流速斷保護，也稱為第一段電流保護。用第一段

保護10

保護整定計算說明圖，分析電流保護第一段動作電流的整定，時

分支系數(shù)10

限，保護范圍。

本次課總結(jié)及布10

3、講解第一段電流速斷保護原理接線圖。

置作業(yè)

4、第一段電流保護有死區(qū)，為擴大保護范圍，可以采用電壓、

電流連鎖保護。

5、自適應(yīng)無時限電流瞬斷保護不作要求。

6、第一段電流保護有死區(qū)，不能保護線路全長，根據(jù)選擇性要

求，引入第二段電流保護，即帶時限的電流速斷保護。用第二段

電流保護整定計算說明圖，分析電流保護第二段動作電流的整

定，時限，保護范圍。

7、講解第二段電流速斷保護原理接線圖。要求掌握斷路器、繼

電器、電流互感器的圖形符號和文字符號。

教后記：

第2章2.L3無時限電流速斷保護

利用輸電線路發(fā)生短路故障時短路電流增大，電壓降低可以構(gòu)成電流、電壓保護。電流保護可

以分為三種。電流保護可以分為無時限電流速斷保護，稱為第I段；帶時限電流速斷保護，稱為第

II段；定時限（反時限）過流保護。

一、電力系統(tǒng)的運行方式

電力系統(tǒng)有最大、最小運行方式。

圖2-9網(wǎng)絡(luò)圖

最小運行方式

圖2-10(a)

最大運行方式

圖2-10(b)

圖2-10(c)供電網(wǎng)絡(luò)短路電流曲線

最大運行方式短路阻抗：XKX.M=X5.max+XM+X.「

最小運行方式短路阻抗：

X^,min=X5.min+XWL/2+XT/2

E

短路電流：⑴最小運行方式/以而=——⑵最大運行方式

aKEmaxY

八KEmin

二、無時限電流速斷保護(電流保護I段)工作原理、接線及整定計算

(一)工作原理

以單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)為研究對象。

無時限電流速斷保護整定計算說明

從圖2Toe可看出短路電流為/￡)=——爐=/(ZK)NZKJ4)T。

Xs+XJ

1.動作電流整定為保證相鄰線路出口處點短路時，保護1不誤動作，則保護1第1段動作電流

/加A霖2，引入可靠系數(shù)鼠，則保護1第1段動作電流為：/皿=七1%皿。式中可靠

系數(shù)K「e/DL繼電器型取1.2?1.3,GL繼電器型取1.5?1.6。

2.靈敏系數(shù)校驗

第1段電流保護有死區(qū)，不能保護線路全長，保護的靈敏性用保護區(qū)長度與被保護線路全長的百分

比表示。

m=-^xlOO%

加隨系統(tǒng)運行方式和短路類型改變而改變，要求在最大運行方式下〃[25()%,在最小運行方式

下。加之15%?20%。

1(￡、

最大保護范圍：=—六-X,g

A>I，研?,

最小保護范圍：—X'

A>\2lop\J

3.無時限電流速斷保護接線

圖2Tl.無時限電流速斷保護單相接線原理接線圖

(1)電流繼電器KA作為啟動元件。

(2)中間繼電器KM的作用，觸點容量大，增強電流。利用中間繼電器的短延時(0.062.08s)作

用，躲過避雷器短路線路的放電時間(10ms)。

4.無時限電流速斷保護的保護評價

1)優(yōu)點：動作迅速，簡單可靠。

2)缺點：不能保護本線路的全長，故不能單獨使用，而且它的保護范圍隨運行方式的變化而

變化。當(dāng)運行方式變化很大、被保護的線路很短時，甚至沒有保護區(qū)

--------------------------------------------------------------------

圖2-13被保護線路不同長度對無時限電流速斷保護的影響。

00

圖2-14被保護線路不同長度對無時限電流速斷保護的影響。

5.線路一變壓器組電流速斷保護

把線路和變壓器看成一個整體，當(dāng)變壓器故障時，切除變壓器和切除線路的后果是一樣的，因

此變壓器故障時可以用線路速斷保護切除，此時保護可以保護線路的全長。

動作電流：按躲過變壓器二次母線在最大運行方式下三相短路電流整定。

0=&慮2

2.1.4帶時限電流速斷保護

電流保護I段有死區(qū)，不能保護餞路全長，為了保證速動性，用盡可.能短的時間切除故障?？梢?/p>

增設(shè)第二套保護即電流速斷保護H段。為了獲得選擇性，II段速斷電流保護帶時限，以便與相鄰

的I段電流速斷保護相配合。

一、II段速斷電流保護的工作原理及整定計算

1.帶時限電流速斷保護的單相原理接線圖

電流保護II段單相原理接線圖如圖2-15

2.II段保護的工作原理

如圖3T7所示，II段保護范圍包括線路全長并

延伸到相鄰線路一部分，但不會超出相鄰線路保

護I段保護范圍，更不會進入相鄰線路保護II信號

段范圍。它的動作時限大于I段一個時限級差

△，，從而保證了他們之間的選擇性。

2.保護動作電流：

%=K*（K；C）

K胃-可靠系數(shù),取1.1」.15

時限：

圖2-15帶時限電流速斷保護的單相原理接線圖

&=%+母0.5$

12

圖2-16帶時限電流速斷保護的整定計算說明圖

三、分支系數(shù)

圖2T7具有助增電流的電網(wǎng)

流過故障點電流/心，被保護線路電流為/右，/qA/口，分支電路相當(dāng)于一個電源，使故障

電路電流增大了，故稱為助增電流，這樣使增大了/心〃心倍，將使保護范圍縮短，所以在整定計

算時要縮小/心//燈倍。保護1的II段動作電流應(yīng)用下式計算。

當(dāng)分支電路為并聯(lián)電路，WL2的K點短路電流=＜及1，并聯(lián)支路WL1的存在，

使故障線路電流減小了，故稱為汲出電流。減小了〃I〃K3倍，從而使保護范圍伸長，導(dǎo)致無選擇

性的誤動作c因此在整定計算時，應(yīng)增大/…//心倍.保護1的U段動作電流應(yīng)用下式計算C

=-^----分支系數(shù)。

Ir1

第3周第5次課2009年3月19日教學(xué)時數(shù)2

章節(jié)：2.1.5定時限電流速斷保護；2.1.6三段式電流保護

教學(xué)目的及要求：掌握三段式電流保護的工作原理、接線及整定計算

教學(xué)重點：定時限電流保護的工作原理、接線及整定計算，時限特性。

教學(xué)難點：三段式電流保護的整定計算及時限圖，展開圖、安裝圖的識讀：

教學(xué)手段：多媒體課件

教學(xué)方法：啟發(fā)性講述

作業(yè)（習(xí)題）：3-18

教學(xué)內(nèi)容提要（教學(xué)過程）時間分配備注

復(fù)習(xí)回顧及提問101、復(fù)習(xí)電流保護第一、二段的工作原理.

1.定時限電流保護352、總結(jié)其優(yōu)缺點應(yīng)根據(jù)選擇性引入定時限電流

工作原理、15保護即第三段電流保護。

接線及整定計算153、第一段、二段電流保護是根據(jù)短路電流大小

時限特性5實現(xiàn)選擇性，第三段電流保護是根據(jù)時間長短

2.三段式電流保護35實現(xiàn)象征性的。

階段式電流保護的構(gòu)成原理104、三段式電流保護的工作原理如上所述，重點

1、展開圖、安裝圖的識讀；15講解他的應(yīng)用，整定計算。了解在什么情況下

2、線路保護整定計算。10設(shè)置三段式電流保護。

本次課總結(jié)及布置作業(yè)105、要求能夠讀懂三段式電流保護的原理接線圖

和咱開接線圖。這對于以后學(xué)生參加電力工程

工作到現(xiàn)場奠定基礎(chǔ)。

教后記;

2.1.4定時限過流保護

一、工作原理

定時限過流保護(電流保護III段)是按躲過線路最大負荷電流整定動作電流的，并以時限保

證動作的選擇性。不僅可以保護線路全長，還可保護相鄰線路的全長。不僅作為本級線路的近后備

保護，還可以作為相鄰線路的遠后備保護。

圖2-20定時限過流保護時限特性

t2=4十加

4=t2+Ar

=%+l)max+M.

保護裝置一次側(cè)動作電流為則繼電器

r一一指相鄰下一級母線具有分支電路,

(n+1)max動作電流為

其分支電路保護時限最長的時限。

JHl_L?plK_KrdKssKgJ//mix

二、定時限過流保護的整定計算

1.動作電流的整定A以人力

(D按躲過最大負荷電流整定2.動作時限

〃〃.J

opL-max%+l>max+

3.靈敏系數(shù)校驗

(2)過流保護的返回電流要大于故障切除

(1)近后備保護

后線路的自啟動電流小。ft2)n

K/n==U,嗎@min21J~1.5

■Jnunjmjm

lop\lop-\

7A%即A=KSS〃3

(2)遠后備保護

取〃腎=K“/Kss/^

二、三段式電流保護的接線圖

ylH_/Amin_人,訕、i9

ASmin-jlll-'Till-1"繼電保護的接線圖一般有框圖、原理圖、安

1op\1op\裝圖三種。對于采用機電型繼電器構(gòu)成的繼電保

護來說，用得最多的是原理圖和安裝圖。原理圖

4.各保護之間的配合又分為歸總式和分開原理圖。

如圖3-20K1點短路時，對同一個故障點而言,(-)歸總式原理圖

越靠近故障點的保護應(yīng)具有越高的靈敏系數(shù)。該圖的目的是為了表示出保護的全部組

成元件和它們之間的聯(lián)系及其

</〃yin

八SminSA<^sin-2

m動作原理。原理圖下所有組成元件都以完整的圖

形符號表示，便于閱讀，適于初學(xué)者閱讀.

2.1.5三段式電流

保護

「、---有一卜

一、三段式電流保護的構(gòu)成

瞬時電流速斷保護只能作為線路首端一部分

的主保護，限時電流速斷保護可作為瞬時電流速

斷的近后備，且可作為線路末端的主保護，過電

流保護能作為本線路全長的近后備，同時又可作比佃喃嘀你旭kn

為相鄰下一線路的遠后備。然而動作時限較長。

因此，為了迅速、可靠地切除被保護線路的故障，

可將上述三種電流保護組合在一起構(gòu)成一整套

保護，稱為階段式電流保護，一般是構(gòu)成三段式

電流保護，通常將瞬時電流速斷保護稱為I段，

限時電流速斷保護稱為II段,過電流保護稱III

段。I、II段共同構(gòu)成主保護，第III段作為后

備保護。特別地指出：階段式電流保護不一定都

用三段，也可以只用IsII段。

圖3-21示意出三段式電流保護各段動作電圖2-22歸總式單相原理接線圖

流，保護范圍及動作時限的配合情況。(-)展開圖

1.時限特性1、特點：將保護的交流電流電壓回路、

直流回路、信號回路分開繪制。

軍濰電器的線圈和觸點分開，分別畫在它們各自

所屬的回路中。同一元件在同一圖上為同一符

號。

2、閱讀方法：堅持“同一圖上同一元

件同一符號”原則，一般按先交

流后直流，由上而下，從左到右的順序閱讀。

-------7

At

圖2-21

例1：在圖2-21所示的35kV單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)中，線路L1和L2均考慮裝設(shè)三段式電流保

護。已知線路L1長20Km,線路L2長55Km,均為架空線路，線路的正序電抗為0.4。/Km。系統(tǒng)的

等值電抗為：最大運行方式時Xvmin=5.5。,最小運行方式時X,max7.50。線路L1的最大負荷

電流為150A,負荷的自起動系數(shù)為1.5。線路L2的過電流保護的動作時限為2s。各短路點以37KV

為基準(zhǔn)的三相短路電流數(shù)值見表2-3。

表2-3例題中各點短路電流數(shù)值

短路點K1K2K3

最大運行方式下三相

39001585.4602.3

短路電流（A）

最小運行方式下三相

2836.41375.7569.3

短路電流（A）

試計算線路L1三段式電流保護的動作電流、動作時限，并校驗保護的靈敏系數(shù)。

圖2-21三段式電流保護整定計笄舉例

解（1）第I段瞬時電流速斷保護。保護裝置的動作電流按躲過線路L1末端K2點短路時的最

大短路電流整定，即

=^.7^=1.3x1585.4=2061(/1)

動作時限為

保護范圍為

r37000

11

Lfnax一X$min=—x—5.5=12.2(匕〃)

XiH0.42061

122

ax100%=100%=61%>50%

L,20

'37000

7_111V36

Es

L———x—■——X-=---x—x------

mm*2I1.vmax0.422061

1\/

-^-xl00%=—xl00%=18.5%>15%

20

Li

（2）第II段限時電流速斷保護。

要計算線路\A的第II段動作電流，必須首先算出線路1.2的第1段的動作電流。j2按躲過線

路L2末端K3點短路時的最大短路電流整定，即

/；2=^^ax=1.3x6O2.3=783(A)

2=K，/j2=Llx783=861.3(A)

動作時限為=t\+A/=0.5(s)

靈敏系數(shù)按線路L1末端K2點短路來校瞼。

ar(2)

■7-X^2min—X1375.7