1、第三章第三章 电网相间短路的电电网相间短路的电流电压保护流电压保护第四节第四节 定时限过电流保护定时限过电流保护定时限过电流保护（电流保护定时限过电流保护（电流保护IIIIII段）段）定时限过电流保护定时限过电流保护定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。关。思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路
2、一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？护，怎么办？1.1.工作原理工作原理反应电流增大而动作反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。负荷时，保护不应该动作。1IIIt3IIIt2IIItk k 2.
3、2.整定计算整定计算（1）动作电流）动作电流按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定：动电流下继电器能可靠返回进行整定：继电器的动作电流：继电器的动作电流：max.1.LTAreconssIIIrelIIIropIKKKKKImax.Lressrel1.IKKKIIIIIIIopk（）灵敏度校验（）灵敏度校验近后备近后备:远后备远后备:5.11.2min.).(1.IIIopkBIIIsenIIK）（近2.1I1.(2)KC.min).(1.IIIopIIIsenIK远对保护对保护1 1的定时限电流保护，其灵敏系数的定时限
4、电流保护，其灵敏系数为：为：k k 低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开。低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开。当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。正常运行时正常运行时:KV触点打开，触点打开，KA触点打开。触点打开。最大负荷电流：最大负荷电流：KV触点打开，触点打开，KA触点闭合。触点闭合。短路时：短路时：KV触点闭合，触点闭合，KA触点闭合。触点闭合。思考：当灵敏度不满足要求时，怎么办？思考：当灵敏度不满足要求时，怎么办？可以采可以采 用低电压闭锁的过电流保护。用低电压闭锁的过电流保护。tttIII
5、III21（3）时间整定时间整定 动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保护动作延时应比下一条线路的电流护动作延时应比下一条线路的电流段的动作时间长一个段的动作时间长一个时限阶段时限阶段t:(1).maxIIIIIInntttk k4.4.对定时限过电流保护的评价对定时限过电流保护的评价 优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能作为远后备。在放射型电网中后备，而且能作为远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中千伏及以下网络中作为主保护。作为主保护。缺点：动作
6、时间长，而且越靠近电源端缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除快速切除。图3-35电压、电流联锁速断保护原理接线图TAaTAc1KA2KAQF保护动作信号低电压信号+IIUUU1KAI2KAI3KAI4KAI5KAI6KAI7KA图图3-40(a)3-40(a)电流电流段保护的原理接线段保护的原理接线第六节第六节 三段式电流保护装置三段式电流保护装置 图图3-403-40（b b）三段式电流保护展开接线图）三段式电流保护展开接线图1KA3KA5KA2KA4KA6KATAaTAC7KA1KS2KS3KS+WS-WS1KA
7、3KA5KA2KA4KA6KATAaTAC7KA1KS2KS3KS+WS-WS第六节第六节 三段式电流保护装置三段式电流保护装置图图3-403-40（b b）三段式电流保护展开接线图三段式电流保护展开接线图 1KA2KA3KA4KA5KA6KA7KAKCO2KT1KT1KSKCO2KT1KT2KS3KSQFYR+WC-WC1KT1KT2KT2KT 思考：是不是所有的线路都要装思考：是不是所有的线路都要装设三段式电流保护？设三段式电流保护？什么情况下过电流保护作为主保护？什么情况下过电流保护作为主保护？什么情况下可采用两段组成一套保护？什么情况下可采用两段组成一套保护？第六节第六节 三段式电流保
8、护装置三段式电流保护装置2.2.三段式电流保护的保护特性及时限特性三段式电流保护的保护特性及时限特性 优点：简单，可靠，并且一般情况下都优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。压等级的单侧电源电网中。缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性。侧电源的网络中才有选择性。3.3.三段式电流保护的评价三段式电流保护的评价121QFWL2K2K3KK1WL14 4、例、例3-13-1
9、例例3-13-1：在图：在图3-413-41所示的所示的35kV35kV单侧电源辐射形电网中，线路单侧电源辐射形电网中，线路LlLl和和L2L2均装设均装设三段式电流保护，采用两相星形接线。已知线路三段式电流保护，采用两相星形接线。已知线路WLlWLl的正常最大工作电的正常最大工作电流为流为170A170A，电流互感器变比为，电流互感器变比为300/5,300/5,系统在最大运行方式及最小运行系统在最大运行方式及最小运行方式时，方式时，K1K1、K2K2、K3K3点三相短路电流值见表点三相短路电流值见表3-13-1。路。路LlLl线路线路L2L2的过电流的过电流保护的动作时限为保护的动作时限为
10、2s2s。表表3-1 3-1 例题中各点短路电流数值例题中各点短路电流数值短路点短路点K1K1K2K2K3K3最大运行方式下最大运行方式下三相短路电流（三相短路电流（A A）3400340013101310520520最小运行方式下最小运行方式下三相短路电流（三相短路电流（A A）2280228011501150490490解：解：1、对线路保护、对线路保护1进行无时限电流速断保护的整定计算进行无时限电流速断保护的整定计算 （1）保护）保护1的一次侧动作电流的一次侧动作电流AIKIKIrelIop170013103.1)3(max21.（2 2）继电器动作电流）继电器动作电流AIKKIIopT
11、AconIrop3.285/3001700111.（3 3）灵敏系数校验）灵敏系数校验1 1）简化计算：）简化计算：21minmin10.866 22801.161.51700IKsIopIKI 不合格2 2）最小保护范围：）最小保护范围：min1min12 min1min2 min12280 1700 115010010034.5%15 20%2280 1150 1700IpKopkIKKopIIIIII（）合格AIKIkIrelIop6765203.1max.32AIKIIopIIrelIIop7446761.121继电器动作电流继电器动作电流2 2、线路无时限电流速断保护：、线路无时限电
12、流速断保护：AIKKIIIopTAconIIrop4.125/300744111.1200.50.5IIItttsss II II段保段保护时护时限限（3 3）灵敏系数校验）灵敏系数校验 22 minmin10.866 11501.341.3744IIKsIIopIKI 合格(1)过流保护装置一次侧动作电流：过流保护装置一次侧动作电流：（3）动作时限）动作时限：(2)(2)继电器动作电流：继电器动作电流：3 3、过流保护装置、过流保护装置 1max1.2 1.31743190.85IIIIIIrelssopLreKKIIAKAIKKIIIIropTAconIIIrop3.55/30031911
13、1.122.50.53IIIIIItttsss（4 4）灵敏系数校验）灵敏系数校验1 1）近后备保护：）近后备保护：22 minmin10.866 11503.11.5319IIIKsIIIopIKI 合格2)2)远远后后备备保保护护 23 minmin10.866 4901.331.2319IIIKsIIIopIKI 合格12WL2K2K3WL1ABC35kVK2K2例例3-23-2 例题例题3-2 3-2 如图如图3-503-50所示网络中每条线路的断路器上均装有三段式所示网络中每条线路的断路器上均装有三段式电流保护。已知电源最大、最小等值阻抗为电流保护。已知电源最大、最小等值阻抗为Xs.
14、maxXs.max=9=9，Xs.mXs.minin=6=6，线路阻抗，线路阻抗X XABAB=10=10，X XBCBC=24=24，线路，线路WL2WL2过流保护时限过流保护时限为为2.5S2.5S，线路，线路WL1WL1最大负荷电流为最大负荷电流为150A150A，电流互感器采用不完，电流互感器采用不完全星形接线全星形接线,电流互感器的变比为电流互感器的变比为300/5300/5，试计算各段保护动作，试计算各段保护动作电流及动作时限，校验保护的灵敏系数，并选择保护装置的主电流及动作时限，校验保护的灵敏系数，并选择保护装置的主要继电器。要继电器。例例3-23-2解：（解：（1 1）计算）计
15、算K2K2点、点、K3K3点最大、最小运行方式下三相短路电点最大、最小运行方式下三相短路电流流K2K2点：点：kAXXEIABSk335.1106337min.)3(max.2kAXXEIABSk124.1109337max.)3(min.2K3K3点点kAXXXEIBCABSk534.024106337min.)3(max.3kAXXXEIBCABSk497.024109337max.)3(min.31)1)保护装置一次侧动作电流保护装置一次侧动作电流I II Iop1op1的计算的计算1minmax13337391.632221.736phIPSIopEXXI 3）动作时限）动作时限 st
16、I01736.1335.13.1)3(max21kIrelIopIKI例例3-2 3-2 解解:1 1、电电流保流保护护I I段整定段整定计计算算9.281736530011.1.IopTAconIropIKKI2 2）继电继电器器动动作作电电流流4 4、灵灵敏系敏系数数校校验验 1min11.63210016.31510IPABXX合格2、电流保护、电流保护II段整定计算段整定计算AIKIIopIIrelIIop7646941.12.1.kAIKIKIrelIop694.0534.03.1)3(max32.合格3.13.1694.0124.1866.01.)2(min2minIIopkIIs
17、IIK(1)II(1)II段段动动作作电电流：流：AIKKIIIopTAconIIrop7.125/300764111.(2)II(2)II段保段保护时护时限限1200.50.5IIItttsss（3 3）II II段保段保护灵护灵敏系敏系数数3.3.定时限电流保护定时限电流保护(III(III段段)整定整定计算计算（1）III段动作电流：段动作电流：AIKKIIIIopTAconIIIrop6.45/3003.275111.(2)III段保护段保护灵敏度校验：灵敏度校验：AIKKKIIIIrelIIIop3.26515085.03.12.1max.Lress1.近后近后备备保保护护远远后后备
18、备保保护护合格）（近5.15.33.2751124866.01.2min.2).(1.minIIIopkIIIsIIK合格）（远2.156.13.275497866.01.2min.3).(1.minIIIopkIIIsIIK（3 3）保）保护时护时限限122.50.53IIIIIItttsss 例例3-23-2时限特性曲线时限特性曲线返回12WL2K2K3WL1ABC1It1IIt1IIIt2It2IIttt2IIIt第七节第七节 反时限特性的过电流保护反时限特性的过电流保护 1 1、感应型电流继电器、感应型电流继电器 2、反限过电流保护、反限过电流保护 3、接线图、接线图 4、反时限过电流
19、保护应用范围、反时限过电流保护应用范围 1.1.感应型电流继电器感应型电流继电器（1 1）继电器结构）继电器结构 GL-10感应式电流继电器的结构如下图所感应式电流继电器的结构如下图所示由感应系统和电磁系统组成，它们分别构成反时限部和无时限示由感应系统和电磁系统组成，它们分别构成反时限部和无时限部分。部分。（2 2）工作原理）工作原理 当线圈通以交流电流当线圈通以交流电流I时，线圈的安匝磁时，线圈的安匝磁势势IW在铁芯中产生磁通在铁芯中产生磁通1，在铁芯的一个分支上的短路在铁芯的一个分支上的短路环中的磁通环中的磁通2不能突变，不能突变，2滞后于滞后于1一个角度，在铝盘一个角度，在铝盘产生产生M
20、dc，当，当Mdc克服了弹簧的反转矩克服了弹簧的反转矩Mf时，整个框架将时，整个框架将绕轴顺时针方向转动。蜗轮蜗杆啮合，这时称为继电器起绕轴顺时针方向转动。蜗轮蜗杆啮合，这时称为继电器起动。所需的安匝数称为继电器的起动安匝。继电器起动以动。所需的安匝数称为继电器的起动安匝。继电器起动以后，扇形轮随蜗转动而上升，扇形轮升高到一定程度时，后，扇形轮随蜗转动而上升，扇形轮升高到一定程度时，接点闭合。接点闭合。(3)(3)时限特性时限特性扇形轮在最低位置与最高位置，继电器动作时间与电流的关扇形轮在最低位置与最高位置，继电器动作时间与电流的关系曲线如下图所示。当电流增大时，动作时限减少，如图系曲线如下图
21、所示。当电流增大时，动作时限减少，如图中中ab部部分分,具有反时限特性。具有反时限特性。当电流大到一定值时，当电流大到一定值时，铁芯饱和，在图上出现曲铁芯饱和，在图上出现曲线线1、2的平直部分，具有的平直部分，具有定时限特性。定时限特性。当电流继续增大时，当电流继续增大时，衔铁瞬时被吸下，横担将衔铁瞬时被吸下，横担将接点闭合，如图中接点闭合，如图中de部分，部分，具有速断特性。具有速断特性。d de.e.（1 1）工作原理）工作原理 反应电流增大而动作，其延时与通入电流的平方成反比，反应电流增大而动作，其延时与通入电流的平方成反比，一般可作一般可作610kV线路或电动机的保护。线路或电动机的保
22、护。（2 2）整定计算）整定计算 动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即 灵敏度校验灵敏度校验：maxLreIKKKIssIIIrelIIIop5.1)2(min.1senIIIopdIIK2.2.反时限过电流保护反时限过电流保护 时间整定时间整定 两级反时限过电流保护的配合两级反时限过电流保护的配合:若已知保护若已知保护2反时限过电流保护的整定参数，其反时限动作反时限过电流保护的整定参数，其反时限动作曲线曲线2。在保护。在保护1、保护保护2反时限过电流保护重叠保护区内，只要在反时限过电流保护重叠保护区内，只要在d1处用动作延时保证选择性，重叠
23、保护区的其他部分都能保证选处用动作延时保证选择性，重叠保护区的其他部分都能保证选择性，择性，d1点叫配合点，在配合点的点叫配合点，在配合点的 为已知，则为已知，则tttQFQF21QFt2 反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保护配合护配合 已知已知1QF定时限过电流保护的整定参数，定时限过电流保护的整定参数，1QF过电流保护过电流保护的保护范围到的保护范围到d1点，点，2QF反时限过电流保护的时间特性如下图中反时限过电流保护的时间特性如下图中的的t2QF所示。重叠保护区的末端所示。重叠保护区的末端d1叫配合点。在配合点叫配合点。在配合点d1 tttI
24、IIQFIIIQF123.3.接线图接线图 反时限过电流反时限过电流保护多用于保护多用于10kV线路及线路及电动机保护。电流互感电动机保护。电流互感器采用两相星型接线，器采用两相星型接线，如右图所示。如右图所示。4.4.反时限过电流保护应用范围反时限过电流保护应用范围 优点：在线路靠近电源处短路时，短路电流大，优点：在线路靠近电源处短路时，短路电流大，动作时限短且保护接线简单。动作时限短且保护接线简单。缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，或在最小运行方式下远处短路时，由过渡电阻时，或在最小运行方式下远处短路时，由于于Ik较小，保护的动
25、作时限可能较长。因此，反时较小，保护的动作时限可能较长。因此，反时限过电流保护主要用在限过电流保护主要用在610千伏的网络中，作为馈千伏的网络中，作为馈线和电动机的保护。对线和电动机的保护。对10千伏以上的网络，由于上千伏以上的网络，由于上述缺点一般都不采用。述缺点一般都不采用。布置作业布置作业8181页页3-183-18题题补充习题：补充习题：1.在下图所示的网络中，试对线路在下图所示的网络中，试对线路AB进行三段式电流保护的整进行三段式电流保护的整定计算。定计算。已知线路的最大负荷电流已知线路的最大负荷电流IL.max=100A，电流互感器变比为电流互感器变比为300/5，保护，保护2的过
26、电流保护动作时间为的过电流保护动作时间为2.2S,母线母线A.B.C等处短路等处短路时流经线路时流经线路AB的三相短路电流计算值如下表所示的三相短路电流计算值如下表所示(单位单位:KA)短路点短路点 A B C最大运行方式最大运行方式 5.34 1.525 0.562最小运行方式最小运行方式 4.27 1.424 0.548 2.在下图所示网络中在下图所示网络中,试对保护试对保护1进行三段式电流保护的整进行三段式电流保护的整定计算。计算中取定计算。计算中取K rel=1.3,Krel=1.1，K rel=1.2，返回返回系数系数Kre=0.85,自起动系数自起动系数Kss=1，线路阻抗为线路阻
27、抗为0.4/KM。补充习题：补充习题：3.在下图所示网络中在下图所示网络中,试对保护试对保护1进行三段式电流保护的进行三段式电流保护的整定计算。计算中取整定计算。计算中取K rel=1.25,Krel=1.15，段可靠系段可靠系数数K rel=1.2，返回系数返回系数Kre=0.85,自起动系数自起动系数Kss=1.5，线路阻抗为线路阻抗为0.4/KM。补充习题：补充习题：4.配电网的的接线及参数如下图所示。试对配电网的的接线及参数如下图所示。试对1QF、4QF的的线路保护进行整定计算。已知线路线路保护进行整定计算。已知线路L-1的负荷电流为的负荷电流为150A，电流互感器的变比电流互感器的变比KTA=200/5，自起动系数自起动系数Kss=1.5。线路线路L-2的负荷电流为的负荷电流为50A，电流互感器的变比电流互感器的变比KTA=100/5，自自起动系数起动系数 Kss=1.5，变压器设有差动保护。变压器设有差动保护。补充习题：补充习题：本章内容结束
