第二章1电网的电流保护

解决办法：增设一套新的保 护——限时电流速断保护。
限时电流速断保护： 按与相邻线路电流速断保护 相配合且以较短时限获得选择性 的电流保护。
1. 工作原理
（1）限时电流 速断保护的保护范 围必须延伸到下一 条线路中去。 （2）限时电流 速断保护的动作带 有一定的时限。 （3）为了保证速 动性，时限应尽量 缩短。
'' '
(3)灵敏度校验
K sen I d min I OP
'' (2)
1 .5
Ksen≥1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。 （a）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；
（b）实际的短路电流小于计算值；
（c）电流互感器有负误差，使短路时流入保护起动元件 中的电流变小； （d）继电器的实际起动值可能有正误差，使IOP.r变大； (e) 考虑一定裕度。
二、限时电流速断保护 (电流Ⅱ段) 三、定时限过电流保护（电流Ⅲ段） 四、电流三段保护小结 五、电流保护的接线方式
六、反时限特性的过电流保护
一、电流速断保护(电流I段)
电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护。
1.几个基本概念

系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时， 系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大 的运行方式。 系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时， 系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小 的运行方式。
1
I2 W I1
W1
2
1. 电流互感器的极性
在 图 2- ６ （ a ） 中 ， 一 、 二 次 绕 组 中 感 应 电 势E 1 . 及 E 2 同时为高电位点，称同极性或对应端。一般用L１、 K１表示或以“*”标注。
.
第二节 单侧电源网络相间短路的电流保护
一、无时限电流速断保护（电流Ⅰ段）
一、电磁型继电器
二、电流互感器
一、电磁型继电器
电磁型继电器基本结构型式有螺管线圈式，吸 引衔铁式和转动舌片式三种，如下图所示。
电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件，它是反 应电流超过某一整定值而动作的继电器。电磁型继电器是利 用电磁原理工作的，现以吸引衔铁式继电器为例进行分析， 如下图所示。
思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？ （1）与下一条线路的限时电流速断相配合
(2) 动作时限比下一条线路时限电流速断保护的动作 时限高出一个时间阶段△t，即
t 本 t 下一线 t
'' ''
3.限时电流速断保护的接线图
（１）单相原理接线
展开图
4.对限时电流速断保护的评价
优点：限时电流速断保护结构简单，动作可靠，能保 护本条线路全长。 缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保 护。
Ir
2
Me=K1
Φ 2=K
2·
2
其次分析使继电器触点闭合的阻力矩。 正常情况下，继电器不工作，弹簧对应于空气隙长度 δ 1产生一初始力矩Ms1。由于弹簧的张力与伸长量成正比， 因此，弹簧产生的反抗力矩为 Ms=Ms1+K3（ δ 1 –δ 2 ） 另外，在可动舌片转动 的过程中，还必须克服摩擦 力矩Mf。 因此，阻碍继电器动作 的全部机械反抗力矩为：
四、电流三段保护小结
电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断 保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备 保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本条线路和 下一段相邻线路的后备保护。 1. 三段式电流保护： 由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电 流保护相配合构成的一整套保护。
三、定时限过电流保护（电流III段）
思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路一部 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。要想实现远后备保护，怎么办？
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关。
《规程》规定，在最小运行方式下，速断保护范围的 相对值 lb%＞（15%~20%）时，为合乎要求，即
lb % lmin l AB
Ex X
s . max
×100%≥（15~20）%
由下图可知
I OP
'
3 2

X
d
其中Xd=X1lmin代入上式整理得
l min 1 X1 ( 3 2 Ex I OP
例2-1
如下图所示网络，试对保护1进行电流速断，限 时电流速断和定时限过电流保护整定计算（起动电 流，动作时限和灵敏系数），并画出时限特性曲线。 （计算电压取115KV）。
解： 1、对保护1进行电流速断保护的整定计算 （1）起动电流
I op 1 K rel I d B max
' ' (3)
t 1 t 2 t
''' '''
3.接线图
电流Ⅲ段保护的原理接线、展开图与电流Ⅱ段保 护相同。
4. 对定时限过电流保护的评价
优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网 能保证有选择性的动作。不仅能作本线路的近后备（有时 作为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。在放射 型电网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为 主保护。 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快速切除。
'
X
s . max
)
=
1
(
Ue
'
X
X 1 2 I OP
s . max
)
动作时限
无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保 护固有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。
4.电流速断保护的接线图
单相原理接线图
原理图以整体形式表示各二次设备之间的电气 联接。
展开图
展开图以分散形式表示二次设备之间的电气连接。 分为交流回路和直流回路。
1. 工作原理 反应电流增大而动作,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。
2.整定计算 （1）动作电流 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：
3. 整定计算
动作电流 为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条 线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即 IOP〉Id.d2max=Krel Id.B.max
结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能 保护全线路，其最大和最小保护范围lmax和lmin。
保护范围（灵敏度KLm）计算（校验）
特殊情况
电流速断可以保 护线路全长。在采用 线路—变压器组的接 线方式的电网中，把 线路和变压器可以看 成是一个元件。速断 保护按躲开变压器低 压 侧 短 路 出 口 处 d1 点 短路来整定，可以保 护线路的全长。
二、限时电流速断保护 (电流II段)
电流速断保护在许多情况下均能保证选择性，且接 线简单，动作迅速可靠。但是电流速断保护不能保护 本线路的全长，怎么办？
首先分析使继电器触点接通的力矩（即动作力矩）。在 线 圈 1 中 通 以 电 流 Ir ， 则 产 生 与 其 成 正 比 的 磁 通 φ ， 即 φ ∝ I r ，通过由铁心，空气隙和可动舌片而成的磁路， 使舌片磁化与铁心的磁极产生电磁吸力，其大小与φ 2成正 比，这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转矩 Me 可表示 为
电流速断保护装置为什么要加中间继电器？
线路中管型避雷器放电时间为0.04~0.06S， 在避雷器放电时速断保护不应该动作，为此在速 断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。一 方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型 避雷器的放电时间，防止误动作。
5.对电流速断保护的评价
优点：简单可靠，动作迅速。 缺点：（1）不能保护线路全长； （2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。 （3）在线路较短时，可能无保护范围。
2
e

2
3、继电器的返回条件 继电器动作后，当 Ir 减小时， 弹簧的作用力矩 Ms 必须大于电磁力矩 Me 及摩擦力矩 Mf 之和， 才能使继电器返回，即 Ms ≥Me+Mf或 Me≤Ms-Mf
4、返回电流： 满足上述条件，使继电器返回原位 的最大电流值称为继电器的返回电流，记为Ire.r. 总结：当Ir＜ Iop.r时，继电器不动作， 当 Ir≥Iop.r时，则继电器动作，触点闭合； 当减小Ir使Ir≤Ire.rJ时，继电器又立即返回原位，触 点打开。

最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时，通过
保护装置的短路电流为最大。
最小短路电流：在最小运行方式下两相短路时，通过
保护装置的短路电流为最小。
保护装置的起动值：对应于电流升高而动作的电流
保护，使保护装置起动的最小电流值称为保护装置的 起动电流，记作IOP。
保护装置整定：就是根据对继电保护的基本要求，
Ms+Mf
1、继电器动作的条件：为使继电器动作，必须增 大电流 Ir ， 以增大电流 Ir ， 以增大电磁转矩 Me ，使其满 足关系式：
Me ≥Ms+Mf
2、动作电流：能够满足上述条件，使继电器动作 的最小电流值 Ir ， 称为继电器的动作电流，记作 Iop.r 。 对应此时的电磁转矩为
M k2 I OP,r
5、返回系数 返回电流与起动电流的比值称为继电 器的返回系数，可表示为
I re , r I op , r
K re
在实际应用中，要求有较高的返回系数，如 0.85~0.9。返回系数越大则保护装置的灵敏度越高，但 过大的返回系数会使继电器触点闭合不够可靠。