定时限过电流保护及电流速短保护实验

实验三三段式电流保护实验【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】【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）。

如果要求在被保护线路的末端短路时，保护装置能够动作，那么，在下一线路始端短路时，保护装置不可避免地也将动作。

这样，就不能保证应有的选择性。

为了保证保护动作的选择性，将保护范围严格地限制在本线路以内，就应使保护的动作电流I op1.1（为保护1的动作电流折算到一次电路的值）大于最大运行方式下线路末端发生三相短路时的短路电流I f.B.max，即I op1.1 I f.b.max，I op1.1=K rel I f.b.max式中，K rel—可靠系数，当采用电磁型电流继电器时，取K rel=1.2~1.3。

显然，保护的动作电流是按躲过线路末端最大短路电流来整定，可保证在其他各种运行方式和短路类型下，其保护范围均不至于超出本线路范围。

三段式过流保护整定原则一、三段式过流保护概述三段式过流保护由电流速断保护（Ⅰ段）、限时电流速断保护（Ⅱ段）和定时限过电流保护（Ⅲ段）组成，分别用于快速切除近处故障、切除本线路全长范围内的故障以及作为相邻线路保护的后备保护，在电力系统的安全稳定运行中起着重要作用。

二、电流速断保护（Ⅰ段）整定原则1. 动作电流- 按照躲过被保护线路末端的最大短路电流来整定。

这是因为如果不躲过，在被保护线路末端发生短路时，电流速断保护就会误动作，将本线路切断，而实际上故障应该由下一级线路的保护去切除。

其动作电流计算公式为I_{op1}=K_{rel}I_{k.max}，其中I_{op1}为电流速断保护的动作电流，K_{rel}为可靠系数（一般取1.2 - 1.3），I_{k.max}为被保护线路末端的最大短路电流。

2. 动作时间- 动作时间一般取t_{1}=0s（实际上考虑到继电器固有动作时间等因素，大约为0.06 - 0.1s），这是为了实现快速切除故障，尽可能减少故障对系统的影响。

三、限时电流速断保护（Ⅱ段）整定原则1. 动作电流- 按照躲过下级线路电流速断保护的动作电流来整定。

这样可以保证在下级线路的速断保护范围以外发生故障时，本级的限时电流速断保护才动作，避免无选择性动作。

其动作电流计算公式为I_{op2}=K_{rel}I_{op1下}，其中I_{op2}为本级限时电流速断保护的动作电流，K_{rel}为可靠系数（一般取1.1 - 1.2），I_{op1下}为下级线路电流速断保护的动作电流。

2. 动作时间- 动作时间比下级线路电流速断保护的动作时间高出一个时间级差Δ t，一般Δ t = 0.5s。

这是为了保证动作的选择性，即当下级线路的速断保护先动作时，本级的限时电流速断保护不动作；只有当下级线路速断保护拒动时，本级限时电流速断保护才在高出一个时间级差后动作。

四、定时限过电流保护（Ⅲ段）整定原则1. 动作电流- 按照躲过被保护线路的最大负荷电流来整定。

电流速断保护和过电流保护一、电流速断保护1.保护特性和整定原则电流速断保护是一种无时限或具有很短时限动作的电流保护装置，它要保证在最短时间内迅速切除短路故障点,减小事故的发生时间，防止事故扩大。

电流速断保护的整定原则是:保护的动作电流大于被保护线路末端发生的三相金属性短路的短路电流。

对变压器而言，则是:其整定电流大于被保护的变压器二次出线三相金属性短路的短路电流。

整定原则如此确定，是为了让无时限的电流保护只保护最危险的故障，而离电源越近，短路电流越大，也就越危险。

2.保护范围电流速断保护不能保护全部线路，只能保护线路全长的70%-80%,对线路末端附近的20%~30%不能保护。

对变压器而言，不能保护变压器的全部，而只能保护从变压器的高压侧引线及电缆到变压器一部分绕组（主要是高压绕组）的相间短路故障。

总之，速断保护有不足，往往要用过电流保护作为速断保护的后备。

二、过电流保护1 .保护特性和整定原则过电流保护是在保证选择性的基础上,能够切除系统中被保护范围内线路及设备故障的有时限动作的保护装置,按其动作时限与故障电流的关系特性的不同，分为定时限过流保护和反时限过流保护。

过电流保护的整定原则是要躲开线路上可能出现的最大负荷电流，如电动机的启动电流，尽管其数值相当大,但毕竟不是故障电流，为区别最大负荷电流与故障电流，常选择接于线路末端、容量较小的一台变压器的二次侧短路时的线路电流作为最大负荷电流。

整定时，对定时限过电流保护只要依据动作电流的计算值就行了，而对反时限过电流保护则要依据启动电流及整定电流的计算值做出反时限特性曲线，并给出速断整定值才能进行。

过电流保护是有时限的继电保护，还要进行时限的整定。

根据上述反时限特性曲线，做电流整定时，已同时;故了时限整定，对定时限过电流保护，则要单独进行时限整定。

整定动作时限必须满足选择性的要求，充分考虑相邻线路h、下两级之间的协调。

对于定时限保护与定时限的配合，应按阶梯形时限特性来配合，级差一般满足O.5s就可以了,对于反时限保护的配合，则要做出保护的反时限特性曲线来确定，要保证在曲线一端的整定电流这一点，动作时限的级差不能小于0.7S<.2 .保护范围过电流保护可以保护设备的全部和线路的全长，而且，它还可以用做相邻下一级线路的穿越性短路故障的后备保护。

三段式电流保护工作原理、整定计算什么是三段式电流保护三段式电流保护指的是电流速断保护（第一段）、限时电流速断保护（第二段）、定时限过电流保护（第三段）相互配合构成的一套保护、下面我们就来详细介绍一下三段时电流保护的工作原理和整定计算方法。

一、电流速断保护（第I段）简单网络接线示意图对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。

为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。

以上图1所示的网络接线为例，假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A母线处的保护1来讲，其起动电流必须整定得大于d2点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下B母线上三相短路时的电流，即：当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在A母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下C母线上三相短路时的电流，即：当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B母线处的保护2就能起动，最后动作于跳断路器2。

后面几段线路的电流速断保护整定原则同上。

电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。

但由于引入的可靠系数，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。

运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85%~90%。

二、限时电流速断保护（第II段）1、工作原理及整定计算的基本原则由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。

由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处（如图1中，对于保护1来说，d2点处）发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短，我们就考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护（如图1中的保护2）的保护范围，而动作时限则比下一条线路速断保护高出一个时间阶段，即如图2（a）所示，由于它能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障，所以我们称它为限时电流速断保护。

实验二：过电流保护‎实验一、实验目的与‎要求熟悉过电流‎保护的电路‎图的电气连‎接，掌握过电流‎保护的工作‎原理。

二、实验类型验证性实验‎三、实验原理及‎说明过电流保护‎就是当电流‎超过预定最‎大值时，使保护装置‎动作的一种‎保护方式。

当流过被保‎护原件中的‎电流超过预‎先整定的某‎个数值时，保护装置启‎动，并用时限保‎证动作的选‎择性，使断路器跳‎闸或给出报‎警信号。

电网中发生‎相间短路故‎障或者非正‎常负载增加‎，绝缘等级下‎降等情况下‎，电流会突然‎增大，电压突然下‎降，过流保护就‎是按线路选‎择性的要求‎，整定电流继‎电器的动作‎电流的。

当线路中故‎障电流达到‎电流继电器‎的动作值时‎，电流继电器‎动作按保护‎装置选择性‎的要求，有选择性的‎切断故障线‎路，通过其触点‎启动时间继‎电器，经过预定的‎延时后，时间继电器‎触点闭合，将断路器跳‎闸线圈接通‎，断路器跳闸‎，故障线路被‎切除，同时启动了‎信号继电器‎，信号牌掉下‎，并接通灯光‎或音响信号‎。

四、实验仪器模拟变电所‎平台五、实验内容要求把过电‎流保护的电‎气接线图绘‎制出来，并结合接线‎图叙述其工‎作原理（包括断路器‎的合闸动作‎和分闸动作‎）。

六、实验分析与‎思考1. 过电流保护‎电路中包括‎哪些继电器‎，其分别的作‎用是什么？过流继电器‎，用于电流故‎障判断，如DL-31或GL‎-15等时间继电器‎，用于整定值‎中间继电器‎用于扩张接‎点或容量电压继电器‎用于欠压或‎过压判断信号继电器‎用于发信号‎中间继电器‎：用于各种保‎护和自动控‎制线路中，以增加保护‎和控制回路‎的触点数量‎和触点容量‎。

时间继电器‎：当加上或除‎去输入信号‎时，输出部分需‎延时或限时‎到规定时间‎才闭合或断‎开其被控线‎路继电器。

（识别真假事‎故、、、、、过电流保护‎）四个电流继‎电器：2. 继电器的线‎圈和接点是‎如何先后动‎作的？、继电器的动‎合(常开)触点在继电器线圈‎未通电、通电、断电时是如‎何动作的A:未通电，断开。

定时限过电流保护实验报告
实验目的：
1. 了解电路中的定时器、继电器以及限制电流器的工作原理；
2. 掌握熟悉检测继电器、定时器以及其他电路元件的方法；
3. 设计和制作简单的过电流保护电路。

实验原理：
在电路中添加一个过电流保护电路可以在电路发生过电流时自动进行防护处理，防止
电路损坏。

利用定时器来判断电路是否处于过电流状态，当过电流时间达到一定程度之后，继电器将被触发，并切断电源，以达到过电流保护的目的。

实验器材：
1. 万用表
2. 经验板
3. 继电器
4. 定时器集成电路
5. 电阻、电容、二极管、LED等元件
6. 电源
实验步骤：
1. 按照电路原理图连接电路，其中包括定时器（555集成电路）、继电器、限制电流器等元件；
2. 检测电路元件参数是否符合实验要求，并根据需要进行调整；
3. 进行实验测试，记录电路过电流保护时的时间；
4. 根据实验数据进行分析，找出各种异常情况，并观察改进方法；
5. 在实验操作结束后，对整个实验过程进行总结，评估实验的结果及过程。

实验结果：
经过实验测试，我们成功地制作出了过电流保护电路。

当电路发生过电流时，定时器可以精确地计时并控制开关的动作。

在约10秒钟过后，继电器将被触发，并切断电源，达到了过电流保护的目的。

实验心得：
通过实验，我深刻地认识到了电路中各种元件的作用，并学会了如何根据电路要求选取相应的元件。

在实验中，我们需要不断的检测电路各个部分的参数以及中间结果，加强对电路工作原理的理解，从而不断得到进一步的改进。

实验也提高了我的实际操作能力。

网络高等教育《电力系统继电保护》实验报告学习中心：奥鹏学习中心层次：专科起点本科专年级：学号：学生姓名：实验一电磁型电流继电器和电压继电器实验一、实验目的1. 熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的的实际结构，工作原理、基本特性；2. 学习动作电流、动作电压参数的整定方法。

二、实验电路1．过流继电器实验接线图过流继电器实验接线图2.低压继电器实验接线图低压继电器实验接线图三、预习题1.过流继电器线圈采用_串联_接法时，电流动作值可由转动刻度盘上的指针所对应的电流值读出；低压继电器线圈采用__并联 _接法时，电压动作值可由转动刻度盘上的指针所对应的电压值读出。

(串联，并联)2. 动作电流（压），返回电流（压）和返回系数的定义是什么？答：1.使继电器返回的最小电压称为返回电压；使继电器动作的最大电压称为动作电压；返回电压与动作电压之比称为返回系数。

2.使继电器动作的最小电流称为动作电流；使继电器返回的最大电流称为返回电流；返回电流与动作电流之比称为返回系数。

四、实验内容1．电流继电器的动作电流和返回电流测试表一过流继电器实验结果记录表2．低压继电器的动作电压和返回电压测试表二低压继电器实验结果记录表五、实验仪器设备六、问题与思考1．电流继电器的返回系数为什么恒小于1？答：由于摩擦力矩和剩余力矩的存在，使得返回量小于动作量。

根据返回力矩的定义，返回系数恒小于1.2．返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途？答：返回系数是确保保护选择性的重要指标，让不该动作的继电器及时返回，使正常运行的部分系数不被切除。

3. 实验的体会和建议电流保护的动作电流是按躲开最大负荷电流整定的，一般能保护相邻线路。

在下一条相邻线路或其他线路短路时，电流继电器将启动，但当外部故障切除后，母线上的电动机自启动，有比较大的启动电流，此时要求电流继电器必须可靠返回，否则会出现误跳闸。

所以过电流保护在整定计算时必须考虑返回系数和自起动系数，以保证在上述情况下，保护能在大的启动电流情况下可靠返回。

电力变压器定时限过电流保护电流速断保护和过负荷保护的综合电路
电力变压器定时限过电流保护、电流速断保护和过负荷保护是保护变压器安全运行的重要手段。

综合电路通常包含以下部分：
1. 过电流保护（电流限幅保护）：这种保护用于检测电流是否超过额定电流的一定倍数。

当电流超过设定值时，保护装置会启动，通常采用电流互感器或电流传感器来监测电流大小并与设定值进行比较。

可以设置不同的动作时间曲线来适应不同的故障类型。

2. 电流速断保护（瞬时过电流保护）：这种保护用于检测电流短时间内的快速增加，通常在毫秒级别。

当发生电流突变（如短路故障）时，保护装置会迅速动作切断电流，以防止故障进一步发展。

通常采用电流互感器或电流传感器进行监测。

3. 过负荷保护：这种保护用于检测变压器长时间过载运行。

它可以通过监测变压器的温度、电流等参数来判断是否超过额定负荷。

当超过设定值时，保护装置会启动，并切断电流，保护变压器免受损坏。

以上是电力变压器定时限过电流保护、电流速断保护和过负荷保护的综合电路的基本原理。

实际的保护装置通常会采用微处理器技术，并结合其他保护功能来提高保护的灵活性和可靠性。

此外，电力变压器还可以配备其他保护功能，如欠电压保护、过电压保护、接地保护等，以全面保护变压器的安全运行。

三段式电流保护整定的计算方法什么是三段式电流保护？三段式电流保护指的是电流速断保护（第一段）、限时电流速断保护（第二段）、定时限过电流保护（第三段），相互配合构成的一套保护、下面我们就来详细介绍一下三段时电流保护的工作原理和整定计算方法。

一、电流速断保护（第I段）简单网络接线示意图对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。

为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。

以上图1所示的网络接线为例，假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A母线处的保护1来讲，其起动电流当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在A 母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下C母线上三相短路时的电流，即：当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在A 母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下C母线上三相短路时的电流，即：当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B 母线处的保护2就能起动，最后动作于跳断路器2。

后面几段线路的电流速断保护整定原则同上。

电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。

但由于引入的可靠系数，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。

运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85%~90%。

二、限时电流速断保护（第II段）1、工作原理及整定计算的基本原则由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。

《电力系统继电保护》实验报告实验一供电线路的电流速断保护实验一、实验目的1．掌握电流速断保护的电路原理以及整定计算方法。

2．理解电流速断保护和过电流保护的优缺点。

3．进行实际接线操作, 掌握两段过流保护的整定调试和动作试验方法。

二、预习与思考1．参阅有关教材做好预习，根据本次实验内容，参考两段式过电流保护的原理图及展开图。

2．电流速断保护为什么存在“死区”，怎样弥补？三、原理与说明通过上一个实验可以了解，过电流保护有一个明显的缺点，为了保证各级保护装置动作的选择性，势必出现越靠近电源的保护装置，其整定动作时限越长，而越靠近电源短路电流越大，因此危害更加严重。

因此根据GB50062-1992规定，在过电流保护动作时间超过0.5～0.7s时，应装设瞬时动作的电流速断保护装置。

电流速断保护的整定计算方法请参考相关教材，也可参考附录1的基于本实验一次系统参数的电流速断保护整定计算。

由电流速断保护的整定计算公式可知，电流速断保护不能保护本段线路的全长，这种保护装置不能保护的区域，称为“死区”，因此电流速断保护必须与带时限过电流保护配合使用，过电流保护的动作时间应比电流速断保护至少长一个时间级差Δt=0.5～0.7s，而且须符合前后过电流保护动作时间的“阶梯原则”，以保证选择性。

五、实验步骤实验前准备，实验步骤如下：1．按电流速断保护实验接线图进行接线2．参照实验指导对电流继电器进行整定调试。

3.调整自藕变压器和可调电阻，分别测试动作值和返回值。

图2-4a 电流速断保护实验接线图（交流回路）图2-4b 电流速断保护实验接线图（信号回路）图2-4c 电流速断保护实验接线图（直流回路）六、实验报告1．安装调试及动作试验结束后要认真进行分析总结，按实验报告要求及时写出电流速断保护的实验报告。

2．记录电流速断保护动作值，返回值和试验的操作步骤。

3.分析说明电流速断保护装置的实际应用和保护范围。

实验二供电线路的定时限过电流保护实验一、实验目的1．掌握过流保护的电路原理，深入认识继电保护二次原理接线图和展开接线图。

实验一三段式过电流保护实验一、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、展开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、预习与思考1、三段式电流保护为什么要进行各段的保护范围和时限特性配合？2、由指导教师提供有关技术参数，你能对三段式电流保护进行整定计算吗？3、为什么在安装实验调试中，三段式保护采用单相接线完全能满足教学要求？你能将图12-2正确改绘成单相式接线图吗？4、三段式保护模拟动作操作前是否必须首先对每个继电器进行参数整定？为什么？5、断路器QF是用什么元件模拟的？写出控制回路合闸时及保护动作后跳闸时的电路工作原理？三、原理说明1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。

由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。

图3-12-1三段式电流保护各段的保护范围及时限配合输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。

例如线路－变压器组接线，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。

又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。

单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图3-12-1。

XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。

第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II=t2I+△t。

实验一多种继电器配合定时限过电流保护实验一、实验目的1、了解几种常用继电器，如电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器。

2、学会调整电磁型继电器的动作值。

3、学习和设计多种继电器配合实验。

4、了解电流保护常用接线的方式二、实验设备1、工厂供配电实训装置1台2、连接线若干三、继电器文字符号、图形符号及各自功能1、电流、时间、中间、信号继电器的文字符号及图形符号如下图1所示：图1 继电器的文字符号、图形符号2、各继电器功能(1)电流继电器：它既是实现电流保护的基本元件，也是反应故障电流增大而自动动作的一种电器。

(2)时间继电器：用来在继电保护和自动装置中建立所需要的延时。

对时间继电器的要求是时间的准确性，而且动作时间不应随操作电压在运行中可能的波动而改变。

使保护装置获得延时；可以通过调整主静触点和主动触点之间的相对位置，来调整时间的长短。

注意：不能长时间通电，否则需要串接电阻。

(3)中间继电器：触头容量较大，数量较多，在继电保护接线中，用以增加触点数量和触点容量，实现必要的延时，以适应保护装置的需要。

(4)信号继电器：发出指示信号，表示保护动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号。

四、实验电路原理及分析该实验为将电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、调压器、滑线变阻器等组合构成一个过电流保护。

要求当电流继电器动作后，启动时间继电器延时，经过一定时间后，启动信号继电器发信号和中间继电器动作跳闸（指示灯亮）。

图2 过电流保护实验原理接线图实验原理：定时限的过电流保护，按其动作时间特性分为定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。

定时限，即保护装置的动作时间是固定的，与短路电流的大小无关；反时限，即保护装置的动作时间与反应到继电器中的短路电流大小成反比关系，短路电流越大，动作时间越短，反时限特性也称反比延时特性。

当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA1、KA2至少有一个瞬间动作，闭合其动合触点，使时间继电器KT动作。

电力系统继电保护仿真实验报告实验名称电力系统故障电流速断保护班级学号姓名2021年 7 月 13 日一、实验背景电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计缺陷等原因会发生如短路、断线等故障。

最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路。

在发生短路时可能产生以下后果：（1）通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。

（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，会使其的损坏或缩短其使用寿命。

（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品。

（4）破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使系统瓦解。

各种类型的短路包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。

不同类型短路发生的概率不一样，不同类型短路电流大小也不同，一般为额定电流的几倍到几十倍。

大量的现场统计数据表明，在高压电网中，单相接地故障发生概率最大。

为了保证电力系统运行的功能和质量，在设计、分析和研究时必须保证系统的静态和动态特性。

现代电力系统是一个超高压、大容量和跨区域的巨大的联合系统，电力系统事故具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，因而使得事后对故障原因分析、查找变得尤其困难。

由于在实际系统上进行试验和研究比较困难，因此借助各种电力系统动态仿真软件电力系统的设计和研究已成为有效途径之一。

当线路发生短路时，重要特征之一是线路中的电流急剧增大，当电流流过某一预定值时，反应于电流升高而动作的保护装置叫过电流保护。

电流保护分为：电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护，称为电流三段式保护。

当供电网络中任意点发生三相和两相短路时，流过短路点与电源间线路中的短路电流包括短路工频周期分量、暂态高频分量和衰减直流分量。

其短路工频周期分量近似计算为：k k s E E I K Z Z Z ϕϕϕ∑==+。

MATLAB 是一种适用于工程应用各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks 公司于1984年正式推出，1988年推出3.X(DOS)版本，1992年推出4.X(Windows)版本；1997年推出5.1(Windows)版本，2000年下半年，Mathworks 公司推出了MATLAB6.0版本。

电流速断和限时速断保护原理（含图）电流速断保护当输电线路发生严重故障时，将会产生很大的故障电流，故障点距离电源愈近，短路电流就愈大。

电流速断保护就是反应电流升高而不带时限动作的一种电流保护，但电流速断保护不能保护线路的全长。

根据继电保护速动性的要求，电流速断保护的动作时限为瞬时动作，任一相电流大于整定值，保护就会跳闸并发信号。

其动作方程为：Id≥I1式中，Id为短路电流，I1速断保护定值。

电流速断保护原理逻辑图如下：图5-1 电流速断保护原理逻辑图HL-9661的电流速断保护具有方向闭锁的功能，可通过控制字（速断方向）进行投退选择。

方向元件闭锁是根据判断功率方向来决定的，只有当短路功率方向是由母线到线路时保护才动作，反之不动作。

5.1.2 电流限时速断保护由于电流速断保护（无时限）不能保护线路全长，因此需要增加带时限的电流速断保护，用以保护线路的其余部分的故障，并作为电流速断保护的后备保护。

其保护范围不仅包括线路全长，而且深入到相邻线路的无时限保护区一部分。

电流限时速断保护的动作时限应与电流速断保护相配合。

当任一相电流大于整定值并超过整定延时，保护跳闸并发信号，点亮面板指示灯D5，其动作方程为：Id≥I2t≥t_I2式中，Id为短路电流，I2为电流限时速断保护定值；t为短路电流大于电流限时速断保护定值的时间；t_I2为电流限时速断保护的整定延时。

电流限时速断保护原理逻辑图如下：保护动作出口保护信号出口图5-2 电流限时速断保护原理逻辑图HL-9661的电流限时速断保护具有方向闭锁的功能，可通过控制字（限时速断方向）的投退来选择。

方向闭锁是根据判断功率方向来决定是否闭锁，只有当短路功率方向是由母线到线路时保护才动作，反之不动作。

2三段式电流保护的整定计算1、瞬时电流速断保护整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流整定计算公式：式中：Iact——继电器动作电流Kc——保护的接线系数IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。

K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。

I1op1——保护动作电流的一次侧数值。

nTA——保护安装处电流互感器的变比。

灵敏系数校验：式中：X1——线路的单位阻抗，一般0.4Ω/KM；Xsmax——系统最大短路阻抗。

要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。

2、限时电流速断保护整定计算原则：不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。

所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。

故：式中：KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2；△t——时限级差，一般取0.5S；灵敏度校验：规程要求：3、定时限过电流保护定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。

要求作为本线路主保护的后备以及相邻线路或元件的远后备。

动作电流按躲过最大负荷电流整定。

式中：KⅢrel——可靠系数，一般取1.15～1.25；Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95；Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0；动作时间按阶梯原则递推。

灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。

式中：Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。

即：最小运行方式下，两相相间短路电流。

要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5作远后备使用时，Ksen≥1.2注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端；4、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0.4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9.5MW，功率因数0.9，自起动系数取1.3；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7.9欧，系统最小电抗4.5欧。

电流速断保护
定时限过电流保护简单可靠，但它为了保证有选择性的动作，必须逐级加上一个△t的延时，因而影响了近电源端保护动作的快速性。

为了迅速切除故障，根据越靠近电源发生故障，其短路电流越大的特点，可采用提高电流继电器的动作电流值来获得保护的选择性，这就构成了电流速断保护，它可以分为瞬时电流速断保护和延时电流速断保护。

1.瞬时电流速断保护
瞬时电流速断保护与过电流保护的区别，在于它的动作电流值不是躲过最大负荷电流，而是按躲过被保护线路末端短路时的最大短路电流整定，从而使其保护范围限制在被保护线路的内部，从整定值上保证了选择性，因此可以瞬时跳闸。

所以瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，只能保护线路的一部分。

一般保护范围能达到线路全长的50%，即认为该保护有良好的保护效果。

在最小运行方式能保护线路全长的15-20%，即可装设。

线路不能被保护的区域称为死区。

由此可见，瞬时电流速断保护的任务是在线路始端短路时能快速地切除故障。

2.延时电流速断保护
瞬时电流速断保护的最大优点是动作迅速，但只能保护线路首端;而定时限过电流保护虽能保护线路全长，但动作时限太长。

因此，常用延时电流速断保护来消除瞬时电流速断保护的死区,要求延时电流速断能保护线路的全长。

所以它的保护范围必然会伸到下一段线路的始
端去，这样，当下一段线路首端发生短路时，保护也会起动。

为了保证选择性的要求，需使它的动作时限比下一段线路瞬时电断保护大一个时限级差△t，其动作电流也要比下一段线路瞬时电流速断保护的动作电流大一些。

三段式电流保护实验
电流的三段保护的内容分别指的是电流速断保护（第一段）、限时电流速断保护（第
二段）、还有定时限过电流保护（第三段）相互配合构成的一套保护。

一段又叫电流速断保护，没有时限，按躲开本段末端最大短路电流整定。

二段又叫做限时电流速割断，按挡住下级各相连元件电流速割断维护的最小动作范围
整定，可以做为本段线路一段的后备维护，比一段多时间t时限。

三段又叫过电流保护，按照躲开本元件最大负荷电流来整定，具有比二段更长的时限，可以作为一二段的后备保护，保护范围最大，时限最长。

当线路出现短路时，关键特征之一就是线路中的电流急剧减小，当电流穿过某一原订
值时，反应于电流增高而动作的保护装置叫做过电流维护。

电源的保护功能主要是过压、过流保护两种功能。

任何一种电源在出现故障时，都有可能并使输入电压或输入电流丧失掌控，为了并使
用户的功率不致因此而损毁，我公司的电源通常都建有过压和过流维护。

有些功率例如阻
性功率，当电源存有故障，功率上的电压有可能大幅下降，而电流的上时贬值不一定能够
少于过流维护值。

此种情况宜用过压保护，例如工作在50v，可将电压保护值调至55v，如果电源故障
只要电压升至55v时，电源会自动切断电压输出。

当有些负载是容性负载时，由于大容量
的电解电容器并联在一起，当电源发生故障时，电流就可能大幅度上升，而电压的升值却
不甚明显，这时电源内部的过流保护部件会首先启动，电源会自动切断输出。