广州大学学生实验报告
开课学院及实验室：工程北430 2015年 6 月11日
学院 年级、专业、班 姓名 学号
实验课程名称 电力系统继电保护原理 成绩
实验项目名称 实验五 单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验 指导老师
一、实验目的
1．掌握无时限电流速断保护、带时限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。
二、实验原理
定时限过电流保护
无时限电流速断保护和带时限电流速断保护能保护线路全长，可作为线路的主保护用。为防止本线路的主保护发生拒动，必须给线路装设后备保护，以作为本线路的近后备和下一线路的远后备。这种后备保护通常采用定时限过电流保护（又称为第III段保护），其动作电流按躲过最大负荷电流整定，动作时限按保证选择性的阶梯时限来整定。其原理接线图与带时限电流速断保护相同，但由于保护范围和保护的作用不同，其动作电流和动作时限则不同。
（1）定时限过电流保护的工作原理和动作电流
过电流保护工作原理： 正常运行时，线路流过负荷电流，保护不动。当线路发生短路故障时，保护启动，经过保证选择性的延时动作，将故障切除。
过电流保护动作电流：过电流保护动作电流的整定，要考虑可靠性原则，即只有在线路存在短路故障的情况下，才允许保护装置动作。过电流保护应按躲过最大的负荷电流计算保护的动作电流，根据可靠性要求，过电流保护的动作电流必须满足以下两个条件。
（2）动作时限的整定
定时限过电流保护的动作时限，应根据选择性的要求加以确定。 例如， 在图17-5 所示的辐射形电网中，线路L1上装设有过电流保护 1， 线路L2
和线路 L3 上也都分别装设有过电流保护2和 3。那么当线路L3 上的 f2 点发生短路故障时，短路电流将从电源经线路L1、线路 L2 和线路 L3 而流向短路点。这样，过电流保护1、2及3 均启动。但是，根据选择性的要求，应该只由保护 3 动作使 QF3 跳闸。为此，就应使保护 2的动作时限t2大于保护3的延时t3。由此可见，装于辐射形电网中的各定时限过电流保护装置，其动作时限必须按选择性的要求互相配合。配合的原则是：离电源较近的上一级保护的动作时限，应比相邻的、离电源较远的下一级保护的动作时限要长（注意：是过电流保护之间的配合）。在图 17-5 中将各级保护的整定时限特性画于图17-5b）中，好似一个阶梯，这就是通常所说的阶梯形时限特性。
1 继电保护知识重点
第一章 绪论
1. 继电保护装置是什么？其基本任务是什么？
答：能反应电力系统中电气元件发生故障或者不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
基本任务是：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
反应电气元件的不正常运行状态，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。
2. 继电保护装置的组成？
答：继电保护装置中的基本组成元件——继电器（一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。）
传统继电保护装置的组成
测量部分：测量被保护设备相应的电气量，并与整定值比较，从而判断是否启动保护。
逻辑部分：根据各测量部分输出量的大小、性质等判断被保护设备的工作状态。
执行部分：完成保护所承担的任务，如跳闸、发告警信号等。
3. 试述对继电保护的四个基本要求的内容：
答：选择性：
※ 保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
※ 主保护：正常情况下，有选择性切除故障
· 但存在主保护不能够隔离故障元件的可能性，如断路器拒动
※ 后备保护：主保护不能切除故障时起作用
· 远后备：在远处（变电站）实现，性能比较完善，但其动作将扩大停电范围。
· 近后备：在主保护安装处实现，要同时装设必要的断路器失灵保护。
速动性：
※ 力求保护装置能够迅速动作切除故障
● 提高电力系统并列运行的稳定性
· 暂态稳定等面积定则极限切除时间
· 高压/超高压输电线路保护
● 减轻对设备、用户的损害
※ 对继电保护的速动性，不同情况有不同的要求（工程实际的考虑）
● 切除故障时间：保护装置动作时间+断路器动作时间。
·快速保护动作时间：0.01～0.04s
· 断路器动作时间：0.02～0.06s
输电线路相间短路的三段式电流保护
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：l
X X E I S S k 1)3(+= l
X 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
第二章：输电线路的相间短路的电流保护
GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对3～63kV线路的下列故障或异常运行，应装设相应的保护装置：
(1) 相间短路。
(2) 单相接地。
(3) 过负荷。
1. 3~10kV 线路装设相间短路保护装置的配置原则
(1) 在3~10kV线路装设的相间短路保护装置，应符合下列要求：
1) 由电流继电器构成的保护装置,应接于两相电流互感器上，同一网络的所有线路均应装在相同的两相上。
2) 后备保护应采用远后备方式。
3) 当线路短路使发电厂厂用母线或重要用户电压低于额定电压的60%时,以及线路导线截面过小，不允许带时限切除短路时，应快速切除故障。
4) 当过电流保护的时限不大于 0.5~0.7s 时，且没有第3)款所列的情况，或没有配合上的要求时，可不装设瞬动的电流速断保护。
(2) 在 3~10kV 线路装设的相间短路保护装置，应符合下列规定：
1) 单侧电源线路。可装设两段过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护。可采用定时限或反时限特性的继电器。对单侧电源带电抗器的线路，当其断路器不能切断电抗器前的短路时，不应装设电流速断保护，此时，应由母线保护或其他保护切除电抗器前的故障。
保护装置仅在线路的电源侧装设。
2) 双侧电源线路。可装设带方向或不带方向的电流速断和过电流保护。对1~2km双侧电源的短线路，当采用上述保护不能满足选择性、灵敏性或速动性的要求时，可采用带辅助导线的纵差保护作主保护，并装设带方向或不带方向的电流保护作后备保护。
3) 并列运行的平行线路。宜装设横联差动保护作为主保护，并应以接于两回线电流之和的电流保护，作为两回线同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。
4) 环形网络中的线路。为简化保护，可采用故障时先将网络自动解列而后恢复的办法， 对不宜解列的线路，可参照对并列平行线路的办法。
