#00000111#00318696相間電流保護牽引供電系統(tǒng)繼電保護#00000111#00318696電流方向保護牽引供電系統(tǒng)繼電保護學習指南問題的提出及解決辦法功率方向繼電器功率方向繼電器的接線方式一、方向保護的基本原理1．提出問題（采用方向保護的必要性）時限配合P1P2P3CQF1QF2ABQF3即：t（時間)L（距離)△t△ttⅢtⅡtⅠ單側電源供電方式不能滿足供電的可靠性，采用雙側電源供電或環(huán)形供電方式或環(huán)形供電方式問題：雙側或環(huán)形供電方式采用時限配合，能否滿足選擇性的要求呢？單側電源供電方式P1P2P3CQF1QF2ABQF3雙側電源供電方式CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6分析：當k1點發(fā)生短路時，根據(jù)選擇性的要求進行時限配合則要求如圖：t2t3t4t5t6<<<<t2t4t5t1t3>>>>當k2點發(fā)生短路時，根據(jù)選擇性的要求進行時限配合則要求如圖：矛盾：時限配合？雙側電源供電方式CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K1K21．提出問題（采用方向保護的必要性）

2．功率流動的方向和解決保護動作選擇性的途徑(1)分析圖中短路時功率流動的方向①當k1發(fā)送短路時，短路功率（電流）的方向如箭頭所指的方向特點：通過保護1、2、4、6的功率方向是由母線指向線路

通過保護3、5的功率方向是由線路指向母線。雙側電源供電方式CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K1

2．功率流動的方向和解決保護動作選擇性的途徑(1)分析圖中短路時功率流動的方向②當k2發(fā)生短路時，短路功率（電流）的方向如箭頭所指的方向特點：通過保護1、3、5、6的功率方向是由母線指向線路，

通過保護2、4的功率方向是由線路指向母線。CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K2

(2)大膽假設：能否根據(jù)功率的方向來保證選擇性呢？

(3)實現(xiàn)方法：規(guī)定如下：①當流過保護的功率由母線流向線路(規(guī)定為正方向)時，該保護動作。②當流過保護的功率由線路流向母線(規(guī)定為反方向)時，該保護不動作。++++判斷分析：首先以k1點短路為例①標出短路電流的方向②依據(jù)以上規(guī)定，判斷正方向③判斷能否滿足選擇性：CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K1再以k2點短路為例①標出短路電流的方向②依據(jù)以上規(guī)定，判斷正方向1、3、5、6的方向是母線指向線路為正，允許動作++++2、4的方向是線路指向母線為負，不允許動作③判斷能否滿足選擇性當k2點短路，5、6跳閘，滿足選擇性，當5拒動時3跳閘滿足選擇性.....新問題：由誰來判斷功率是正還是負？

結論：可以根據(jù)功率的方向來保證選擇性！CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K23．方向過電流保護原理圖

在過電流保護的基礎上增加功率方向繼電器，就構成方向過電流保護，只有在功率方向繼電器和電流繼電器都動作后，才能啟動時問繼電器，引起斷路器跳閘。而功率方向繼電器只有當功率由母線流向線路時才能動作。4、如何進行時限配合分組實現(xiàn)，即A側電源與保護1、3、5為一組，進行時限配合；B側電源與保護2、4、6為一組，進行時限配合t2t4t6<<++++如，k1點短路時CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K1t1t3t5>>++++k2點短路時CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K24、如何進行時限配合分組實現(xiàn):即A側電源與保護1、3、5為一組，進行時限配合；B側電源與保護2、4、6為一組，進行時限配合+1、若在K1、K2點發(fā)生相間短路，根據(jù)方向選擇的要求哪些斷路器應跳閘？2、若在K3點發(fā)生相間短路，根據(jù)方向選擇的要求哪些斷路器應跳閘？CQF1QF2ABQF5DQF3QF4QF6K2K1K3職教云-頭腦風暴5．如何判別短路點方向k點短路時，為何P1動作P2不動作？

電流與電壓的相位關系是判別不同方向短路的主要依據(jù)。k點短路時，為何P1動作P2不動作？

5．如何判別短路點方向因為交流電流的方向每半周變換一次，如果正半周電流由母線流向線路，負半周就是由線路流向母線，沒有固定不變的方向。但是交流電流與交流電壓的相位關系則隨著短路點方向的不同而有相應的固定關系。如圖所示，當k點短路時，加到功率方向繼電器1的電壓Uk與電流Ik1間的相位角為φk<90°，φk由線路的阻抗角決定。加到功率方向繼電器2上的電壓Uk相同，但電流Ik2不是由繼電器2的對應端流人，而是由其對應端流出。與繼電器1比較，加到繼電器2的電壓Uk與電流Ik2之間的相位角為φk+180°。所以，繼電器1測量的是正功率，因而動作；繼電器2測量的是負功率，因而不動作。當母線另一方向短路時，上述電流與電壓的相位關系正好相反。因此，交流電流與電壓的相位關系是判別不同方向短路的主要依據(jù)。三、過電流功率方向保護的接線方式

1、基本概念過電流功率方向保護的接線方式：繼電器的電流、電壓線圈與電流、電壓互感器如何連接。2、90°接線方式廣泛使用的是90°接線方式，即一個功率方向繼電器的電流線圈接人某一相電流，電壓線圈接入另外兩相相間電壓，如圖所示。優(yōu)點：多側電源及單側電源輻射形電網(wǎng)的電流保護中能夠保證選擇性。速動性和靈敏性同前述單側電源網(wǎng)絡電流保護。缺點：接線復雜，投資增加。同時保護安裝處附近正方向發(fā)生三相短路時，存在電壓死區(qū)，方向元件還可能誤動作，并且當系統(tǒng)運行方式變化時，會嚴重影響保護的技術性能。四、方向性電流保護性能分析1、電流方向保護中方向的規(guī)定。2、電流方向保護工作原理。3、功率方向繼電器的接線方式。課堂小結一、概念

利用正常運行與短路狀態(tài)下母線電壓的差別構成的保護，叫做電壓保護。電壓保護所用的主要元件為電壓繼電器。最簡單的欠電壓保護接線方式如圖所示工作原理：當線路發(fā)生短路時，母線電壓降低。當母線電壓低于欠電壓保護裝置的動作電壓時，欠電壓繼電器動作，其常閉觸點閉合。

反應電壓降低而不帶時限動作的電壓保護，稱為電壓速斷保護。按照選擇性要求，應按躲過保護范圍末端B最小兩相短路時，保護安裝處母線A最低殘余電壓整定，即——保護范圍末端B最小兩相短路時，保護安裝處母線A最低殘余電壓(V)；二、欠電壓保護的實際應用

電壓速斷保護在電力系統(tǒng)繼電保護實際應用中常見的是作為給出失壓信號，而不能用來動作于跳閘。這是因為：①不能保證動作的選擇性。在同一母線向兩回及以上線路供電的情況下，任意一回線路發(fā)生短路時母線電壓都下降，可能引起全部由該母線供電的線路電壓速斷保護動作。②當電壓互感器回路斷線時，因送往電壓繼電器的電壓下降，也會引起電壓速斷保護裝置誤動作。1．帶電流閉鎖的欠電壓速斷保護如圖所示，只有當電流繼電器和欠電壓繼電器的觸點同時閉合時，保護裝置才能啟動中間繼電器而跳閘。這樣就可以保證有選擇地只切斷故障設備。如果正常運行中發(fā)生了電壓互感器回路斷線，因電流繼電器不動作，保護裝置也不會誤動作。常見的動作于跳閘的是下面兩種情況。特點：欠電壓為主，電流為輔。目的：保證選擇性工作原理：母線電壓UKV動作（常閉閉合）KS得電給出信號線路電流IKA動作（常開閉合）YR得電QF跳閘KM動作2．欠電壓啟動的過電流保護如圖所示。在過電流保護中，當靈敏系數(shù)不能滿足要求時，可采用欠電壓啟動的過電流保護方式，以提高靈敏系數(shù)。特點：過電流為主，欠電壓為輔。目的：提高靈敏系數(shù)欠電壓啟動的過電流保護增加欠電壓啟動元件后，只有當電流增大、電壓降低到整定值時，保護裝置才能動作于跳閘。因此，電流元件可以按額定電流IN來整定，即式中KREL——可靠系數(shù)，取1.2；

KR——保護裝置電流元件的返回系數(shù)，取0.85。

又因為欠電壓保護裝置的返回系數(shù)(即欠電壓繼電器的返回系數(shù))為

欠電壓啟動元件應保證在母線最低工作電壓Umin下能返回，即返回電壓UR<Umin，引入一個大于1的可靠系數(shù)KREL，則3、整定方法由以上兩式可得

對主保護應不小于1.5，對后備保護應不小于1.2。

一般取KREL=1.2，KR=1.2。欠電壓啟動元件的動作電壓就按式(2.18)整定；靈敏系數(shù)Ksen由下式計算：3、整定方法解：1、過電流元件動作電流的整定計算2、欠電壓啟動元件動作電壓的整定計算3、欠電壓保護靈敏度的計算滿足要求某10kV線路裝有帶閉鎖環(huán)節(jié)的欠電壓的主保護，已知該線路上通過的額定電流是250A，母線最低工作電壓Umin=0.97UN,發(fā)生短路時，保護安裝處母線上的最大殘余電壓Uk.max=0.4UN,請分析該電壓保護是否合理。課堂練習牽引供電系統(tǒng)繼電保護protection

in

delays

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traction

power

supply

system定時限過電流保護瞬時電流速斷保護階段式電流保護電網(wǎng)的相間電流保護知識回顧繼電器的特性是什么？KA、KV、KT、KM、KS分別是什么繼電器？KA、KV、KT、KM、KS工作原理是什么？第一步：故障特性分析——保護實現(xiàn)的前提第二步：保護原理研究——保護主要內容（如何滿足“四性”）第三步：保護如何實現(xiàn)——裝置、接線（理解保護動作過程）第四步：保護性能分析——根據(jù)系統(tǒng)運行要求制定保護配置方案繼電保護的研究思路——貫穿始終學習方法P1P2QF1QF2ABCDQF3QF4P4P3電流保護:反映電流增大而動作的保護單側電源：相間短路：ABCABC故障特性分析P1P2QF1QF2ABCDQF3QF4P4P3相間短路電流分析：故障特性分析K

短路電流計算式：

幾個基本概念：系統(tǒng)最大運行方式：就是在被保護線路末端發(fā)生短路時，系統(tǒng)等值阻抗最小，而通過保護裝置短路電流為最大的運行方式。系統(tǒng)最小運行方式：就是在被保護線路末端發(fā)生短路時，系統(tǒng)等值阻抗最大，而通過保護裝置短路電流為最小的運行方式。最大短路電流：在最大運行方式下三相短路時，通過保護裝置的短路電流為最大。最小短路電流：在最小運行方式下兩相短路時，通過保護裝置的短路電流為最小。影響短路電流大小的因素故障特性分析故障類型系統(tǒng)阻抗短路阻抗三相短路兩相短路最大運行方式最小運行方式系統(tǒng)運行方式故障位置Ik大Ik小Ik大Ik小距離越近Ik小Ik大距離越遠一、含義定時限過電流電流保護是指其動作電流按躲開最大負荷電流整定，用適當?shù)难訒r保證動作選擇性的電流保護裝置。I1較小I2較小KA不動作KT、KS均不動作定時限過電流保護原理二、過電流保護的組成和基本原理。正常時：I1KA動作（常開觸點閉合）KT動作（經(jīng)過延時，常開觸點閉合）I2YR得電KS受電QF跳閘發(fā)出信號故障時：定時限過電流保護原理三、時限配合

時限配合的目的是為了保證保護動作的選擇性。其中

一般取0.3～0.5s圖示的時限特性在整定好之后是固定不變的，因此叫做定時限保護。定時限過電流保護原理四、過電流保護的整定校驗1.過電流保護的整定原則（1）在正常運行情況下過電流保護不應動作，保護裝置的動作電流Iact必須大于最大負荷電流IL.max

。（2）外部短路故障被切除后，保護裝置應能返回。（3）保護范圍內發(fā)生短路時，保護裝置應靈敏動作。定時限過電流保護原理2.過電流保護的整定計算(1)過電流保護裝置的動作電流Iact，按下式確定：式中:KREL——可靠系數(shù)，考慮到電流繼電器的動作電流的誤差、負荷電流和自啟動電流取值的近似性等，一般為1.1～1.2，通常取1.2；KSS——自啟動系數(shù)，其數(shù)值由電網(wǎng)具體接線與負荷性質確定，一般取1.5～3，但在無高電壓大功率電動機時可取為1，通常取1.5；KR——過電流保護裝置的返回系數(shù)，應為0.85～0.95，通常取0.85；KL.max——被保護設備最大負荷電流(A)。(2)過電流保護的校驗靈敏系數(shù)為了滿足整定原則(3)，過電流保護裝置動作電流確定后必須校驗靈敏系數(shù)。又為了在最不利的情況下保護裝置也能動作，必須按最小運行方式下保護范圍末端發(fā)生金屬性兩相短路來校驗靈敏系數(shù)，即:式中:

——最小運行方式下保護范圍末端兩相短路電流(A)。作為主保護時，一般要求Ksen≥1.5；對于鐵路電力，如果線路過長(自動閉塞和貫通電力線路)，可取Ksen≥1.25。作為下一段線路的遠后備保護時，要求Ksen≥1.25。定時限過電流保護原理例：已知某被保護線路最大負荷電流IL.max

=38A，末端最大三相短路電流、，若在該線路上設置過電流保護，試計算保護裝置的動作電流Iact，并校驗其靈敏系數(shù)。解：過電流保護裝置的動作電流按式（2.1）計算，KREL取1.2，KSS取1.5，KR取0.85：靈敏系數(shù)按式（2.2）計算：靈敏系數(shù)滿足要求例題講解已知某被保護線路最大負荷電流IL.max

=50A，末端最大三相短路電流、，若在該線路上設置過電流保護，試計算保護裝置的動作電流Iact，并校驗其靈敏系數(shù)。解：過電流保護裝置的動作電流按式（2.1）計算，KREL取1.2，KSS取1.5，KR取0.85：靈敏系數(shù)按式（2.2）計算：靈敏系數(shù)滿足要求課堂練習課堂小結學習繼電保護的思路故障電流特性定時限過電流保護P1P2QF1QF2ABCDQF3QF4P4P3討論：定時限過電流是按照階梯時限特性來保證選擇性的，如圖所示，故障點發(fā)生在K的位置時候，QF1要經(jīng)過多久時間才能跳閘？這樣會對線路帶來什么不良影響？K牽引供電系統(tǒng)繼電保護protection

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system定時限過電流保護瞬時電流速斷保護階段式電流保護電網(wǎng)的相間電流保護三、電流速斷保護1．電流速斷保護的含義

過電流保護的時限是按階梯時限特性構成的，如圖所示。特點：利用短路點離電源越近，短路電流越大這一特點來構成保護。一般取0.3～0.5s

其中K1K2設最大運行方式時，母線B三相短路時的電流為，取保護2的動作電流稍大于

則A-B段短路時保護2可以動作，而在母線B以外發(fā)生短路時保護2不會動作。因而利用動作電流的不同保證了選擇性，保護裝置就可以不帶動作時限。電流速斷保護定義：動作電流按躲開保護范圍末端最大三相短路電流整定，不帶動作時限的電流保護。電流速斷保護的組成和基本原理2.電流速斷保護的整定計算

(1)動作電流按躲過保護范圍末端的最大三相短路電流確定，即式中

——保護范圍末端的最大三相短路電流(A)；

——可靠系數(shù)，一般為1.2～1.3。(2)最小保護范圍按最小運行方式下被保護線路兩相短路電流曲線進行校驗，并要求其不得小于被保護線路全長的15%；如果小于15％，采用電流速斷保護就沒有多大意義。3．電流速斷保護與其他保護方式配合使用

電流速斷保護有死區(qū)，單獨用是不行的，須作為一種輔助保護與其他保護方式配合使用。其原理圖如圖2.4所示。1、為保證選擇性,過電流保護的動作時限應按（

）原則整定,越靠近電源處的保護,時限越（

）。2、瞬時電流速斷保護在最小運行方式下保護范圍（

）。3、瞬時電流速斷保護的動作電流應大于（）。4、過電流繼電器的動作電流（

）返回電流。5、在本線路上（

）有死區(qū)。練習題1、為保證選擇性,過電流保護的動作時限應按（階

梯）原則整定,越靠近電源處的保護,時限越（

長

）。2、瞬時電流速斷保護在最小運行方式下保護范圍（最?。?。3、瞬時電流速斷保護的動作電流應大于（

被保護線路末端短路時的最大短路電流）。4、過電流繼電器的動作電流（

大于

）返回電流。5、在本線路上（電流速斷保護

）有死區(qū)。練習題牽引供電系統(tǒng)繼電保護protection

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system定時限過電流保護瞬時電流速斷保護階段式電流保護電網(wǎng)的相間電流保護四、三段電流保護1．限時電流速斷保護及其整定計算(1)定義：帶較短動作時限，動作電流按躲開下一段線路電流速斷保護的動作電流整定的電流保護叫做限時電流速斷保護。K1K2(2)限時電流速斷保護的整定計算。（以圖中A處為例）①動作電流按下式整定:

(2.4)式中

——B處電流速斷保護的動作電流(A)；

——可靠系數(shù)，一般為1.1～1.2。②靈敏系數(shù)：以本線路末端的最小兩相短路電流來校驗(因為它的主要任務是用來較快地切除電流速斷未保護到的部分)

——本線路