单侧电源辐射形电网三段式过电流保护

实验三三段式电流保护实验三段式电流保护包括电流速断保护，限时电流速断保护和过电流保护三段，在实验中第一段电流速断保护由电流继电器DL－21C/6（第1列上面的继电器）构成；第二段限时电流速断保护由电流继电器DL－21C/3（第1列下面的继电器）和时间继电器DS－21（第二列下面的继电器）构成；第三段过电流保护由电流继电器DL－21C/3（第3列上面的继电器）和时间继电器DS－21（第三列下面的继电器）构成。

【实验名称】三段式电流保护实验【实验目的】1.掌握无时限电流速断保护、限时电流速断保护及过电流保护的电路原理，工作特性及整定原则；2.理解输电线路阶段式电流保护的原理图及保护装置中各继电器的功用；3.掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。

【预习要点】1.复习无时限电流速断保护、限时电流速断保护及过电流保护相关知识。

2.根据给定技术参数，对三段式电流保护参数进行计算与整定。

【实验仪器设备】6EPL-05继电器（二）—DS-21时间继电器1 7EPL-06继电器（四）—DZ-31B中间继电器1 8EPL-17三相交流电源1 9EPL-11直流电源及母线110EPL-32继电器（三）—DL-21C电流继电器—DS-21时间继电器1【实验原理】1．无时限电流速断保护三段式电流保护通常用于3-66kV电力线路的相间短路保护。

在被保护线路上发生短路时，流过保护安装点的短路电流值，随短路点的位置不同而变化。

在线路的始端短路时，短路电流值最大；短路点向后移动时，短路电流将随线路阻抗的增大而减小，直至线路末端短路时短路回路的阻抗最大，短路电流最小。

短路电流值还与系统运行方式及短路的类型有关。

图3-1曲线1表示在最大运行方式下发生三相短路时，线路各点短路电流变化的曲线；曲线2则为最小运行方式下两相短路时，短路电流变化的曲线。

图3-1 瞬时电流速断保护的整定及动作范围由于本线路末端f1点短路和下一线路始端的f2点短路时，其短路电流几乎是相等的（因f1离f2很近，两点间的阻抗约为零）。

实验五单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验一、实验目的1. 学习辐射式输电线路的工作原理；2. 学习三段式电流保护的原理；3. 掌握电流保护的实现方法。

二、实验原理1. 辐射式输电线路的工作原理辐射式输电线路由两根并联的接地导线和一根串联的电源导线组成，如图1所示。

其中，接地导线与地面之间的接触电阻为Rg，电源导线与接地导线之间的阻抗为Zs，接地导线的长度为L1，电源导线到接地导线的距离为L2。

当电源导线上有故障时，电流会通过接地导线流回地面，造成地面电势的变化，从而通过间接耦合方式，在接地导线的两端产生电压差，导致故障检测器动作。

辐射式输电线路由于可以在较长距离内检测到电流故障，因此广泛应用于电力系统中。

2. 三段式电流保护的原理三段式电流保护是指对输电线路进行分段，每一段采用不同的电流保护元件进行保护。

根据电流保护器的出口位置，可以将三段式电流保护分为三段开关保护和三段差动保护两种类型。

其中，三段开关保护的原理如图2所示。

在接地导线A，B，C处分别安装一台电流保护器，当线路发生故障时，保护器会自动将故障区隔开，使得故障得到范围控制。

三段差动保护的原理如图3所示。

首先将辐射式输电线路分为三段，在每一段的两端分别安装一台电流互感器，经过差动电压变压器放大信号，将信号传到差动继电器进行比较，当两端电流存在差异时，差动继电器动作，从而发出保护信号。

三段差动保护能够保证对所有的接地故障均能进行快速、准确的检测，并且具有灵敏度高、鲁棒性好的优点。

3. 实现方法本实验采用三段开关保护的实现方法，不同段之间通过开关控制进行区隔。

当线路发生故障时，熔丝或保险丝将烧断，实现故障的区隔。

在实验中，我们通过模拟故障的方法验证了三段开关保护的有效性。

三、实验内容1. 实验器材（1）示波器：用于观察电压和电流波形；（2）交流稳压电源：用于提供实验电源；（3）三段开关保护实验箱：用于模拟辐射式输电线路和三段开关保护电路；（4）电阻箱：用于在线路中加入负载。

三段式电流保护整定计算实例：如图所示单侧电源放射状网络，AB 和BC 均设有三段式电流保护。

已知：1）线路AB 长20km ，线路BC 长30km ，线路电抗每公里欧姆；2)变电所B 、C 中变压器连接组别为Y ，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB 的最大传输功率为，功率因数，自起动系数取；4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；5）系统最大电抗欧，系统最小电抗欧。

试对AB 线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。

其中25.1=I relK ，15.1=II rel K ，15.1=III rel K ，85.0=re K整定计算：① 保护1的Ⅰ段定值计算)(1590)4.0*204.5(337)(31min .)3(max .A l X X E I s skB =+=+=)(1990159025.1)3(max ,1A I K I kB I rel I op =⨯==工程实践中，还应根据保护安装处TA 变比，折算出电流继电器的动作值，以便于设定。

按躲过变压器低压侧母线短路电流整定:选上述计算较大值为动作电流计算值.最小保护范围的校验：=满足要求②保护1的Ⅱ段限时电流速断保护与相邻线路瞬时电流速断保护配合)(105084025.12A I I op =⨯==×=1210A选上述计算较大值为动作电流计算值，动作时间。

灵敏系数校验：可见，如与相邻线路配合，将不满足要求，改为与变压器配合。

③保护1的Ⅲ段定限时过电流保护按躲过AB 线路最大负荷电流整定：)(6.3069.010353105.985.03.115.136max 1.A I K K K I L re ss III rel IIIop =⨯⨯⨯⨯⨯⨯== =动作时限按阶梯原则推。

此处假定BC 段保护最大时限为，T1上保护动作最大时限为，则该保护的动作时限为+=。

灵敏度校验：近后备时：B 母线最小短路电流：)(1160)4.0*209.7(237)(3231max .)2(min .A l X X E I s s kB =+⨯=+⨯= )5.1~3.1(78.36.30611601.)2(min ..>===III op B K sen I I K 远后备时：C 母线最小短路电流为：2.197.16.3066601.)2(min ..>===III op c k sen I I K。

关于三段式保护第三章 第一节 单侧电源电网相间短路三段式电流保护一、阶段式电流保护的应用和评价阶段式电流速断保护一般由三段式构成：三段式：Ⅰ段 瞬时电流速断保护、Ⅱ段 限时电流速断保护、Ⅲ段 定时电流速断保护。

Ⅱ段 限时做主保护，Ⅰ段 瞬时做辅助保护（靠近电源侧短路会快速切除）， Ⅲ段 定时 做后备保护，也做下一级线路的远后备保护。

特殊情况：两段式：瞬时、定时或限时、定时。

如单电源供电的最后一段线路，只需要两段式。

四段式：瞬时、限时一级、限时二级、定时。

如，一级限时不能满足对主保护的灵敏度要求时，采用四段式；这时限时保护向下一线路延伸，至它的限时保护的范围（图3-6 b ）2,0.7 1.2t t t t ''''∆=+∆∆=三段式电流速断保护 优点：简单、可靠，如果不发生保护或断路器拒绝动作的情况，则故障都可以在0.35—0.5s 的时间内予以切除，在35kV 以下电网得到广泛应用。

缺点：受电网接线和运行方式影响。

整定值按最大方式，灵敏度按最小方式校核灵敏度。

二、瞬时电流保护（第Ⅰ段） 1、整定值计算及灵敏性校验定值（定值给定后，不随实际运行方式、短路点位置、短路类型而变化）.2..max =actk B I K I 'rel .1..max =actrel k C I K I ' 可靠性系数： 1.21.3rel K =注意贺书第四版的短路电流（幅值）的记号：..max k B I 最大运行方式，线路AB 末端B 三相短路的最大短路电流（max 既是短路电流最大值，也指最大运行方式），类似地，..max k C I 。

..min k B I 最小运行方式，线路AB 末端B 两相短路的短路电流（min 既是短路电流最小值，也指最小运行方式）类似地，..min k C I 。

实际运行方式下，B 点相间短路的短路电流总是介于 ..min k B I 和..max k B I 之间。

关于三段式保护第三章 第一节 单侧电源电网相间短路三段式电流保护一、阶段式电流保护的应用和评价阶段式电流速断保护一般由三段式构成：三段式：Ⅰ段 瞬时电流速断保护、Ⅱ段 限时电流速断保护、Ⅲ段 定时电流速断保护。

Ⅱ段 限时做主保护，Ⅰ段 瞬时做辅助保护（靠近电源侧短路会快速切除）， Ⅲ段 定时 做后备保护，也做下一级线路的远后备保护。

特殊情况：两段式：瞬时、定时或限时、定时。

如单电源供电的最后一段线路，只需要两段式。

四段式：瞬时、限时一级、限时二级、定时。

如，一级限时不能满足对主保护的灵敏度要求时，采用四段式；这时限时保护向下一线路延伸，至它的限时保护的范围（图3-6 b ）2,0.7 1.2t t t t ''''∆=+∆∆=:三段式电流速断保护 优点：简单、可靠，如果不发生保护或断路器拒绝动作的情况，则故障都可以在0.35—0.5s 的时间内予以切除，在35kV 以下电网得到广泛应用。

缺点：受电网接线和运行方式影响。

整定值按最大方式，灵敏度按最小方式校核灵敏度。

二、瞬时电流保护（第Ⅰ段） 1、整定值计算及灵敏性校验定值（定值给定后，不随实际运行方式、短路点位置、短路类型而变化）.2..max =actk B I K I 'rel .1..max =actrel k C I K I ' 可靠性系数： 1.2 1.3rel K =:注意贺书第四版的短路电流（幅值）的记号：..max k B I 最大运行方式，线路AB 末端B 三相短路的最大短路电流（max 既是短路电流最大值，也指最大运行方式），类似地，..max k C I 。

..min k B I 最小运行方式，线路AB 末端B 两相短路的短路电流（min 既是短路电流最小值，也指最小运行方式）类似地，..min k C I 。

实际运行方式下，B 点相间短路的短路电流总是介于 ..min k B I 和..max k B I 之间。

单侧电源网络三段式相间电流保护设计作者：冯江勇（三峡电力职业学院新能源工程学院20103096班 2010309605号）。

摘要：电网相间短路的电流保护是根据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。

无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。

关键词：继电保护、整定计算、故障分析、设计原理引言：电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的同一系统。

电能是现代社会中最重要、也是最为方便的能源。

而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配电能，再通过各种设备转换为用户需要的其它形式的能量。

在输送电能的过程中电力系统希望线路有比较好的可靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作，从而切断故障点，极大限度的降低电力系统供电范围。

电力系统继电保护就是为达到这个目的而设计的。

电网相间短路的电流保护是根据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。

无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。

设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。

设计内容包括原理分析、短路电流的计算、距离保护的整定计算、灵敏性校验和对所选择的保护装置进行综合评价。

一、继电保护概论1.1继电保护的作用电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。

第一章 输电线路相间短路的三段式电流保护第一节 瞬时电流速断保护一、 短路电流的分析计算瞬时电流速断保护（又称第I 段电流保护）它是反映电流升高，不带时限动作的一种电流保护。

1．短路电流计算在单侧电源辐射形电网各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。

当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流为：lX X E I S S k 1)3(+= lX X E I S S k 1)2(23+= 2、运行方式与短路电流的关系当系统运行方式改变或故障类型变化时，即使是同一点短路，短路电流的大小也会发生变化。

在继电保护装置的整定计算中，一般考虑两种极端的运行方式，即最大运行方式和最小运行方式。

（1）最大运行方式——流过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为最大运行方式，此时系统的阻抗Xs 为最小；（2）最小运行方式——当流过保护安装处的短路电流最小的运行方式称为系统最小运行方式，此时系统阻抗Xs 最大。

图3－ 1中曲线1表示最大运行方式下三相短路电流随J 的变化曲线。

曲线2表示最小运行方式下两相短路电流随J 的变化曲线。

二、动作电流的整定计算1、动作电流假定在线路L1和线路L2上分别装设瞬时电流速断保护。

根据选择性的要求，瞬时电流速断保护的动作范围不能超出被保护线路，故保护1瞬时电流速断保护的动作电流可按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，即max .1kB rel I op I I K I =1op I I ——保护装置1瞬时电流速断保护的动作电流，又称一次动作电流rel I K ——可靠系数，考虑到继电器的整定误差、短路电流计算误差和非周期分量的影响等而引人的大于1的系数，一般取1．2～1．3；I k1.max ——被保护线路末端B 母线上三相短路时流过保护安装处的最大短路电流，一般取次暂态短路电流周期分量的有效值.2、保护范围分析在图1中，以动作电流画一平行于横坐标的直线3，其与曲线1和曲线2分别相交于M 和N 两点，在交点到保护安装处的一段线路上发生短路故障时，I k >I I op1保护1会动作。

1、（判断题）微机保护中电流、电压继电器由软件算法实现。

（）参考答案：正确2、（判断题）低电压保护用于反应电动机在起动过程中或在运行中发生堵转，保护动作于跳闸。

（）参考答案：错误3、（判断题）限时电流速断保护的保护范围为线路全长，灵敏度校验应考虑全线路范围内对各种故障的反应能力。

（）参考答案：正确4、（判断题）直流系统的绝缘监察主要是对地绝缘监视。

（）参考答案：正确5、（判断题）变压器瓦斯保护接线中的中间继电器应是带延时的继电器。

（）参考答案：错误6、（判断题）对于具有较高接地电流水平的电动机采用零序电流保护，一般三相均装有电流互感器，由三相电流之积取得零序电流。

O参考答案：错误7、（判断题）对单侧有电源的辐射形电网，当短路点距离系统电源越远，短路电流越小。

O参考答案：正确8、（判断题）对单侧有电源的辐射形电网，瞬时电流速断保护对参考答案：错误9、（判断题）继电保护装置中电流继电器接在电压互感器的二次测。

O参考答案：错误10、（判断题）电动机运行时，电压互感器一次或二次发生断线时,低电压保护经延时跳闸。

（）参考答案：错误11、（判断题）电动机运行中被过热保护跳闸时电动机禁止再起动回路不动作，电动机不能再起动。

（）参考答案：错误12、（判断题）变压器低电压起动的过电流保护由电流元件、电压元件和时间元件构成。

（）参考答案：正确13、（判断题）上下级定时限过电流保护灵敏度配合时，上下级动作电流整定值相等。

（）参考答案：错误14、（判断题）高压电动机通常指供电电压等级为220V/380V的电动机。

（）参考答案：错误15、（判断题）电流互感器二次应该有一个保安接地点，以防止互感器一、二次绕组绝缘击穿时危及设备和人身安全。

（）16、（判断题）按电压降低自动减负荷装置采用分级动作，阻止电压降低，避免发生电压崩溃而造成大停电事故。

（）参考答案：正确17、（判断题）装设低电压保护的电动机，在供电电压降低到保护定值时自动跳闸。

单侧电源辐射形电网的三段式过流保护实验报告一、实验名称 (1)二、实验目的 (1)三、实验设计要求 (1)四、实验元件 (2)五、试验内容和原理 (2)5.1 阶段式电流保护的构成 (2)5.2 阶段式电流保护实验原理图 (4)5.3 展开图 .......................................................................... 错误！未定义书签。

5.4 整定计算 (5)六、实验步骤 (6)七、实验数据 (8)八、实验问题与解决方法 (8)九、实验心得 (8)一、实验名称单侧电源辐射形网的三段式过流保护实验二、实验目的本次试验针对电气工程及其自动化专业。

通过综合试验，使学生对所学过的供电课程，如短路计算，灵敏度校验，以及继电保护等章节有一次系统的复习，并运用自己学过的知识，自己设计三段保护实验系统。

要求自己设备选型，自己设计，自己安装，最后自行调试，自己实现自己的设计。

在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。

并做到：1、通过模拟线路三段式过电流保护试验，进一步了解继保护的基本原理。

2、通过三段式电流保护的动作电流和动作时间的整定掌握三段式保护之间的配合关系，加深对继电保护思想基本要求，及可靠性、选择性、快速性、灵敏性的理解。

3、通过试验线路的设计，计算及实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4、培养动手能力，了解不想的基本工艺要求。

5、培养分析，查找故障及错误接线的能力。

三、实验设计要求1、各保护动作时，均应以中间继电器为出口执行元件，时间继电器信号电流继电器接点容量不够。

2、各保护动作时，信号指示准确无误，不允许几灯同时发信号。

3、5s后重合闸动作一次，限时速断与过流保护不允许重合闸4、要求试验报告画出试验原理图，展开图，实际接线图以及写出整定计算5、根据搭接的模拟系统求出短路电流6、实验时对整个系统元件进行整定，实验开始前要进行校验四、实验元件1、交流接触器一台，代替断路器；2、电流互感器两个（变比为20/5）；3、按钮2个，信号灯5个；4、继电器：电流继电器6个、信号继电器3个、时间继电器2个、中间继电器一个；5、三相负载一组；6、调压器一个；7、导线若干；8、重合闸一台；9、滑动变阻器6A，22.5A各三台。

三段式电流保护整定校验方案前言瞬时电流速断和限时电流速断保护配合使用的结果，不仅可使被保护装置保护线路全长，而且尽量地满足了快速动作的要求，但是，这种限时速断保护只能弥补主保护的不足，却不能满足后备保护的要求，因为它的保护范围达不到下一线路的末端。

所以，为了对本线路和下一线路起后备保护作用，还须装设一组过流保护。

通过这种方式能够更好的对于电路进行保护，及时的对于电路中的电流进行切断，这样能够更好的对于电路进行保护。

在社会网络化发展背景下，继电保护装置在网络环境里还近似一个功能齐全的计算机装置，而相对于整个电力网络系算机网统来说，可以算是一个智能化终端服务器。

继电保护装置借电保护助于网络技术的便利性，先利用互联网提供的平台获取电力网络系统运行数据、故障信息，或先连接到被保护原件读取护网络相关数据与信息，再将数据与信息传送给电力网络控制中心。

由此可见，在社会网络化发展背景下，继电保护装置可以借助电力系统提供的广阔平台自动获取电力网络系统运行数据及故障信息，并对通信数据进行测量与控制，从而使得继电保护装置具备集保护、测量和控制于一体的综合自动化功能。

继电保护能够有效的保证电路系统进行正常的运行，从而保证电力系统能够正常的进行工作。

电力系统的各级调度部门，其整定计算的目的是对电力系统中已配置安装好的各种继电保护，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全系统各种继电保护有机协调地布置，正确地发挥其作用。

本设计主要针对长沙市岳麓区一段35kV单侧电源辐射形输电线路发生短路故障中，通过对长沙市岳麓区一段35kV单侧电源辐射形输电线路发生故障时三段式电流保护的动作整定值计算和实验产生的整定值校验数据进行分析并得到正确结论。

摘要本设计是针对三段式电流保护整定校验方案，主要可分为三大部分：（1）资料收集与概念分析（2）三段式电流保护整定校验工作计划的制定与实施（3）过程检查及项目总结分析。