继电保护——方向电流原理设计与计算

继电保护及整定计算方法继电保护是电力系统中非常重要的一环，它起着对电力系统进行保护的作用。

在电力系统中，由于各种原因，可能引起各种故障，如短路、过载、接地故障等，这些故障对电网安全运行构成了威胁。

继电保护系统的任务就是在故障发生时，及时准确地切除故障区域，以保护电力系统运行的安全和稳定。

而整定计算作为继电保护的重要组成部分，决定了继电保护装置的动作触发条件，直接关系到继电保护系统的可靠性和经济性。

掌握继电保护及整定计算方法对于电力系统工程师来说至关重要。

1. 继电保护的原理与分类继电保护系统主要通过对故障电流、电压及其变化进行测量和比较，实现对电力系统中的故障状态进行监测和切除。

根据继电保护所用的信号种类，继电保护可分为电流继电保护、电压继电保护、电流电压继电保护等；根据继电保护的动作方式，继电保护可分为电热继电保护、电磁继电保护、电子继电保护等；根据继电保护的安装位置，继电保护可分为发电机保护、变压器保护、母线保护、线路保护等。

2. 继电保护的整定方法继电保护的整定是指根据电力系统的实际情况和故障特性，确定继电保护的工作触发条件。

一般而言，继电保护的整定要考虑故障类型、系统参数、电源情况等因素。

目前，继电保护的整定方法主要有以下几种。

(1) 经验法。

这是最为常用的一种整定方法，通过实际工程经验和历史故障资料，根据对电力系统的了解和分析，确定继电保护动作值。

(2) 过流保护整定。

过流保护的整定是根据系统故障电流特性进行的。

一般而言，过流保护的动作电流值取为实际负荷电流的2-3倍，动作时间则根据电力系统的故障清除时间来确定。

(3) 距离保护整定。

距离保护是通过测量电力系统中故障点到保护装置的距离，根据距离保护特性曲线来确定保护动作。

3. 故障点的定位继电保护的整定计算不仅要考虑到保护的动作条件，还需要考虑到故障的定位问题。

在电力系统中，故障发生后，需要通过继电保护的动作来判断故障点的位置，从而实现对故障的快速切除。

发电机变压器继电保护设计及整定计算发电机变压器是电力系统中常用的设备之一，其作用是将发电机的输出电压提升或降低到与输电线路或负载电压匹配的水平。

在发电机变压器运行过程中，由于各种原因可能会发生故障，如短路、过电流等，这些故障对设备的安全运行和电力系统的稳定性都会造成严重影响。

因此，为了保护发电机变压器和电力系统的安全运行，需要设计和整定相应的继电保护系统。

发电机变压器继电保护系统的设计主要包括两个方面：一是故障检测，即如何及时准确地检测到发电机变压器的故障；二是故障切除，即如何在发生故障时迅速切除故障部分，以防止故障扩大和对电力系统产生不良影响。

在故障检测方面，常用的继电保护元件有电流互感器、电压互感器、差动保护装置等。

电流互感器用于测量发电机变压器的电流，电压互感器用于测量发电机变压器的电压。

差动保护装置通过比较发电机变压器的输入和输出电流，判断是否存在故障。

此外，还可以使用温度传感器、压力传感器等监测设备，用于监测发电机变压器的温度和压力，以预防过热和过载等故障。

在故障切除方面，常用的继电保护元件有断路器、隔离开关等。

断路器主要用于切除电路中的故障，隔离开关主要用于隔离故障部分，以便修复和维护。

整定计算是指根据发电机变压器的特性和运行要求，确定继电保护元件的参数和动作特性。

整定计算的目标是使继电保护系统能够快速、准确地检测故障，并在故障发生时迅速切除故障部分，以保护设备和电力系统的安全运行。

整定计算的过程主要包括以下几个步骤：首先，根据发电机变压器的额定电流和额定电压，计算继电保护元件的额定参数，如额定电流和额定电压。

其次，根据发电机变压器的负载特性和过电流保护的动作特性，确定过电流保护的整定值。

再次，根据发电机变压器的差动保护装置的特性，确定差动保护的整定值。

最后，根据发电机变压器的绝缘水平和温升要求，确定绝缘保护的整定值。

整定计算需要考虑发电机变压器的额定参数、运行特性和保护要求等因素，具有一定的复杂性和技术难度。

实验一 阶段式过电流与自动重合闸前加速一、实验目的1、熟悉自动重合闸前加速保护的原理与接线。

2、掌握自动重合闸与继电保护的配合形式。

3、理解继电保护与自动重合闸前加速这种配合形式的使用场合。

二、实验说明重合闸前加速保护是当线路发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作，使断路器跳闸，尔后再借助于自动重合闸来纠正这种非选择性的动作。

重合闸前加速保护的动作原理可由图12-1说明,线路X-1上装有无选择性的电流速断保护1和过流保护2，线路X-2上装有过流保护4，ZCH 仅装在靠近电源的线路X-1上。

无选择性电流速断保护1的动作电流，按线路末端的短路电流来整定，动作不带延时。

过流保护2、4的动作时限按阶梯原则来整定，即t 2＞t 4。

图 12-1 自动重合闸前加速保护原理示意图当任何线路、母线（I 除外）或变压器高压侧发生故障时，装在变电所I 的无选择性电流速断保护1总是先动作，不带延时地将1QF 跳开，尔后ZCH 动作再将1QF 重合。

若所发生的故障是暂时性的，则重合成功，恢复供电；若故障为永久性的，由于电流速断已由ZCH 的动作退出工作，因此，此时通过各电流保护有选择性地切除故障。

图12-2示出了ZCH 前加速保护的原理接线图。

其中1LJ 是电流速断，2LJ 是过流保护。

从该图可以清楚地看出，线路X-1故障时，首先速断保护的1LJ 动作，其接点闭合，经JSJ 的常闭接点不带时限地动作于断路器，使其跳闸，随后断路器辅助触点起动重合闸装置，将断路器合上。

重合闸动作的同时，起动加速继电器JSJ ，其常闭接点打开，若此时线路故障还存在，但因JSJ 的常闭接点已打开，只能由过流保护继电器2LJ 及SJ 带时限有选择性地动作于断路器跳闸，再次切除故障。

自动重合闸前加速保护有利于迅速消除故障，从而提高了重合闸的成功率，另外还具有只需装一套ZCH 的优点。

其缺点是增加了1QF 的动作次数，一旦1QF 或ZCH 拒绝动作将会扩大停电范围。

课程设计任务书一、目的任务电力系统继电保护课程设计是一个实践教学环节，也是学生接受专业训练的重要环节，是对学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。

通过课程设计，使学生进一步巩固所学理论知识，并利用所学知识解决设计中的一些基本问题，培养和提高学生设计、计算，识图、绘图，以及查阅、使用有关技术资料的能力。

本次课程设计主要以中型企业变电所主变压器及相邻线路为对象，主要完成继电保护概述、主变压器及线路继电保护方案确定、短路电流计算、继电保护装置整定计算、绘保护配置图等设计和计算任务。

为以后深入学习相关专业课、进行毕业设计和从事实际工作奠定基础。

二、设计内容1、主要内容（1）熟悉设计任务书，相关设计规程，分析原始资料，借阅参考资料。

（2）继电保护概述，主变压器继电保护方案确定，线路保护方案的确定。

（3）短路电流计算。

（4）继电保护装置整定计算。

（5）各种保护装置的选择。

2、原始数据某变电所电气主接线如图1所示，已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，SFSZ7-31500/110,其参数如下：S N =31.5MVA ；电压为110±8×1．25％／38.5±2×2．5％／11 kV ；接线为Y N /y/d 11（Y 0/y/Δ-12-11）；短路电压U HM （%）=10.5，U HL （%）=17，U ML (%)=6.5。

两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地，若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图1。

3、设计任务结合系统主接线图，要考虑L1L2两条110kV 高压线路既可以并联运行也可以单独运行。

针对某一主变压器及相邻线路的继电保护进行设计，变压器的后备保护（定时限过电流电流）作为线路的远后备保护。

已知条件如下：（1） 变压器35kV 母线单电源辐射形线路L5L6的保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相星形接线，馈出线定时限过流保护最大的时限为2.0s ，线路L5L6的正常最大负荷电流为350A ，（2） 变压器10kV 母线母线单电源辐射形线路L3L4的保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相星形接线，馈出线定时限过流保护最大的时限为2.2s ，线路L3L4的正常最大负荷电流为400A ，（3） L1L2各线路均装设距离保护，试对其相间短路保护I,II,III 段进行整定计算，即求各段动作阻抗Z OP I ,Z OP II ,Z OP III 和动作时限t 1I 、t 1II 、t 1III ,并校验其灵敏度,线路L1L2的最大负荷电流为变压器额定电流的2倍，功率因数cos ϕ=0.9,各线路每千米阻抗Z1=0.4Ω,阻抗角ϕL=700,电动机自启动系数KSS=1.5，继电器的返回系数Kre=1.2,并设Krel`=0.85, Krel``=0.8, Krel```=1.2,距离III 段采用方向阻抗继电器，（4） 变压器主保护采用能保护整个变压器的无时限纵差保护，变压器的后备保护作为线路的远后备保护。

1设计原始资料1.1具体题目（1） 运行方式如下最大方式： F 厂2 台发电机2 台变压器运行；A 厂2 台发电机2 台变压器运行。

最小方式：F 厂1 台发电机1 台变压器运行；A 厂1 台发电机1 台变压器运行。

系统图中线路处所标的kVA 负荷为线路最大负荷。

负荷自启动系数为1.5，线路电抗为0.4Ω/kM ，线路阻抗角62°（此角度供选取方向继电器使用）。

简化：在计算线路阻抗和短路电流时可忽略线路电阻。

.（2）S B =100MVA ，阻抗图和短路电流均使用标幺值计算，取小数点后3 位有效位。

二相短路近似为三相短路电流的0.866倍。

可靠系数和灵敏度系数取书本要求范围之下限。

MW 1002⨯1833.0X "d =85.0cos =ϕAkV 150002⋅⨯8%AkV 14000⋅AkV 20000⋅AkV 80000⋅AkV 150002⋅⨯A kV 120002⋅⨯ 1426.0X =85.0cos=ϕ14%10.5kVA 厂7G 变654338kM1F 厂23kM8%E 变35kMD 变35kV10.5kV35kV10.5kV完成三段（方向）电流保护设计。

1.2要完成的任务完成的是对保护7，保护2和保护1进行三段电流保护的整定设计。

2.设计课题的内容2.1设计规程对35KV 线路的三段过电流保护的整定应满足选择性、灵敏性、速动性的要求，不能兼顾时，应在保证基本的灵敏度系数要求的前提下进行合理取舍。

2.2阻抗计算取基准值B S =100MVA ，N U =37KV, KA 560.1U 3S I BB B ==,TN U =37KV, LN U =37KV, 213.69BB BU X S ==。

（1）发电机参数的计算： 发电机电抗的标幺值：NBd GS S X X (%)''*= （1）式中：''d X （%）—发电机次暂态电抗；N U —发电机额定电压； B S —基准容量100MVA ； N S —发电机额定容量； 由题中所给量，可由以下公式计算：NBdG S S X X =* （2） （2）变压器参数计算： 变压器电抗的标幺值：NBk TS S U X (%)*= （3） 式中：(%)k U —变压器短路电压百分值； N U —发电机额定电压； B S —基准容量100MVA ； N S —发电机额定容量； （3）线路阻抗计算：2av.n*U S xL X Bl = 式中： x —线路电抗0.4Ω/km ； L —线路长度； av.n U —平均额定电压；（4） A 、G 两个电厂电抗的标幺值计算公式为 （5）对于A 系统：min.*max .d B A S S X =max.*min.d B A S S X=2.3计算结果A,F 两个发电厂电抗的标幺值的计算结果如表1所示四台变压器电抗的标幺值的计算结果如表2所示表2 变压器电抗的标幺值NBdA S S X X =*dBC S S X =*输电线路电抗的标幺值的计算结果如表3所示表3 输电线路电抗的标幺值2.2.1主保护配置主保护配置为电流速断保护I 段和限时电流速断保护II 段。

《电力系统继电保护》《电力系统继电保护》第一章绪论一,电力系统的正常工作状态,不正常工作状态和故障状态电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路.发生短路时可能产生以下后果:1)通过故障点的短路电流和所燃起的电弧使故障设备或线路损坏.2)短路电流通过非故障设备时,由于发热和电动力的作用,引起电气设备损伤或损坏,导致使用寿命大大缩减.3)电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响产品的质量.4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至导致整个系统瓦解.继电保护装置的基本任务是:1)自动地,迅速地和有选择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.2)反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号的装置. 二, 继电保护的基本原理及其组成1,继电保护的基本原理电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:1)电流增大. 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流.2)电压降低. 当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低.3)电流与电压之间的相位角改变. 正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°;三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定,一般为60°～85°;而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的限额将则是180°+(60°～85°).4)不对称短路时,出现相序分量, 如单相接地短路及两相接地短路时,出现负序和零序电流和电压分量.这些分量在正常运行时是不出现的.利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护.例如,据短路故障时电流的增大,可构成过电流保护;据短路故障时电压的降低,可构成电压保护;据短路故障时电流与电压之间相角的变化,可构成功率方向保护;据电压与电流比值的变化,可构成距离保护;据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化,可构成差动保护; 据不对称短路故障时出现的电流,电压相序分量,可构成零序电流保护,负序电流保护和负序功率方向保护等.2, 继电保护的组成及分类模拟型继电保护装置的种类很多,它们都由测量回路,逻辑回路和执行回路三个主要部分组成.3,对继电保护装置的基本要求(l) , 选择性选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除.(2),速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障.对于反应短路故障的继电保护,要求快速动作的主要理由和必要性在于1 )快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性.2 )快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间,加速恢复正常运行的过程.保证厂用电及用户工作的稳定性.3 )快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度.4 )快速切除故障可以防止故障的扩大,提高自动重合问和备用电源或设备自动投人的成功率.对于反应不正常运行情况的继电保护装置,一般不要求快速动作,而应按照选择性的条件,带延时地发出信号.3 , 灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力.所谓系统最大运行方式,就是在被保护线路末端短路时,系统等效阻抗最小,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,就是在同样的短路故障情况下,系统等效阻抗为最大,通过保护装置的短路电流为最小的运行方式.保护装置的灵敏性用灵敏系数来衡量.灵敏系数表示式为:l )对于反应故障参数量增加(如过电流)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值2 )对于反应故障参数量降低(如低电压)的保护装置:保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值4,可靠性可靠性是指在保护范围内发生了故障该保护应动作时,不应由于它本身的缺陷而拒动作;而在不属于它动作的任何情况下,则应可靠地不动作.以上四个基本要求是设计,配置和维护继电器保护的依据,又是分析评价继电保护的基础.这四个基本要求之间,是相互联系的,但往往又存在着矛盾.因此,在实际工作中,要根据电网的结构和用户的性质,辩证地进行统一.第二章,电网的电流保护一, 单侧电源网络相间短路的电流保护输电线路发生相间短路时,电流会突然增大,故障相间的电压会降低.利用电流会这一特征,就可以构成电流保护.电流保护装置的中心环节是反应于电流增大而动作的电流继电器.电流继电器是反应于一个电器量而电阻的简单继电器的典型.1,继电器(1)电磁型继电器电磁继电器的基本结构形式有螺管线圈式, 吸引衔铁式和转动舌片式三种,如图2.1 所示. 电流继电器在电流保护中用作测量和起动元件, 它是反应电流超过一整定值而动作的继电器. 电磁继电器是利用电磁原理工作的,以吸引衔铁式继电器例进行分析,在线圈1 中通以电流,则产生与其成正比的磁通,通过由铁心,空气隙和可动舌片而成的磁路,使舌片磁化于铁心的磁极产生电磁吸力,其大小于成正比,这样由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转距可表示为( 2.1 )式中比例常数;电磁铁与可动铁心之间的气隙.( a )螺管线圈式; (b) 吸引衔铁式; (c) 转动舌片式图2.1 电磁型继电器的结构原理1 —线圈;2 —可动衔铁;3 —电磁铁;4 —止挡;5 —接点;6 —反作用弹簧正常工作情况下,线圈中流入负荷电流,继电器不工作,这是由于弹簧对应于空气隙产生一个初始力矩 .由于弹簧的张力与伸长量成正比,因此,当空气长度由减小到时,弹簧产生的反作用力矩为式中比例常数.另外,在可动舌片转动的过程中,还必须克服摩擦力力矩 .因此1 )继电器动作的条件.为使继电器动作,必须增大电流,通过增大电流来增大电磁电磁转矩,使其满足关系式: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称为继电器的动作电流(起动电流),记作 .3 )继电器的返回条件.继电器动作后,当减小时,继电器在弹簧的作用下将返回.为使继电器返回,弹簧的作用力矩必须大于电磁力矩及摩擦力矩之和,即或4 ) 返回电流. 满足上述条件,使继电器返回原位的最大值电流称为继电器的返回电流,记为,5 )返回系数. 返回电流和起动电流的比值成为继电器的返回系数,可表示为6 ) 动作电流的调整方法:①改善继电器线圈的匝数;②改变弹簧的张力;③改变初始空气隙的长度.7 ) 剩余力矩 .在继电器的动作过程和返回过程中,随着气隙的变化,都将出现一个剩余力矩,从而使继电器的动作过程和返回过程都雪崩式的进行,继电器要么动作,要么返回,它不可能停留在某一个中间状态,具有明显的"继电特性".同时,该力矩还有利于继电器的触点可靠的接触与断开.2,几个基本概念1 )系统最大运行方式在被保护线末端发生短路时,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.2 )最小运行方式在同样短路条件下,系统等值阻抗最大,而通过保护装置的电流为最小的运行方式.系统等值阻抗的大小与投入运行的电气设备及线路的多少等有关.3 )最小短路电流与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电流为最大,称之为最大短路电流.而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,称之为最小短路电流.4 )保护装置的起动值对因电流升高而动作的电流保护来讲,使起动保护装置的最小电流值称为保护装置的起动电流,记作 .保护装置的起动值是用电力系统的一次侧参数表示的,当一次侧的短路电流达到这个数值时,安装在该处的这套保护装置就能够起动.5 )保护装置的整定所谓整定就是根据对继电保护的基本要求,确定保护装置的起动值(一般情况下是指电力系统一次侧的参数),灵敏性,动作时限等过程.3,无时限电流速断保护根据对保护速动性的要求,在满足可靠性和保护选择性的前提下,保护装置的动作时间,原则上总是越快越好.因此,各种电气元件应力求装设快速动作的继电保护.仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的保护,称为电流速断保护,也称为无时限流速断保护.(1),工作原理无时限速断保护是为了保证其动作的选择性,一般情况下速断保护只保护被保护线路的一部分,具体工作原来如图2.6 所示.对于单侧电源供电线路,在每回电源侧均装有电流速断保护.在输电线上发生短路时,流过保护安装地点的短路电流可用下式计算( 2.4 )图2.06 电流速断保护的动作特性分析Ⅰ—最大运行方式下三相短路电流;Ⅱ—最小运行方式下两相短路电流由式( 2.4 )和( 2.5 )可看出,流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位置而变化,且与系统的运行方式和短路类型有关. 和与的关系如图2.6 中的曲线Ⅰ和Ⅱ所示.从图可看出,短路点距保护安装点愈远,流过保护安装地点的短路电流愈小.(2),整定计算1 )动作电流为了保证选择性,保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处(如点即B 变电所短路时,通过保护的最大保护电流(最大运行下的三相短路电流)来整定.即可靠系数对保护1 ( 2.6 )把起动电流标于图2.6 中,可见在交点M 与保护 2 安装处的一段线路上短路对2 能够动作.在交点M 以后的线路上的短路时,保护2 不动作.因此,一般情况下,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.2 )保护范围(灵敏度)计算(校验)规程规定,在最小运行方式下,速断保护范围的相对值为15%~20% ,即式中——最小保护范围;当系统为最大运行方式时,三相短路时保护范围最大;当系统为最小运行方式时,两相短路时保护范围最小.求保护范围时考虑后者.由图2.6 可知( 2.7 )其中, 代入式( 2.7 )整理得( 2.8 )(3)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.考虑到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.由于动作时间较小,可认为t=0 .( 4 )电流速断保护的接线图1 )单相原理接线图电流继电器接于电流互感器TA 的二次侧,它动作后起动中间继电器,其触点闭合后,经信号继电器发出信号和接通断路器跳闸线圈.(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.如图2.9 所示,在最大运行方式整定后,在最小运行方式下无保护范围.③在线路较短时,可能无保护范围.4, 限时电流速断保护由于电流速断保护不能保护本线路的全长,因此必须增设一套新的保护,用来切除本线路电流速断保护范围以外的故障,作为无时限速断保护的后备保护,这就是限时电流速断保护.( 1 )对限时电流速断保护的要求增设限时电流速断保护的主要目的是为了保护线路全长,,对它的要求是在任何情况下都能保护线路全长并具有足够的灵敏性,在满足这个全体下具有较小的动作时限.( 2 )工作原理1 ) 为了保护本线路全长,限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线线路去,这样当下一条线路出口短路时,它就能切除故障.2 ) 为了保证选择性,必须使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,时限尽量缩短.时限的大小与延伸的范围有关,为使时限较小,使限时电流速断的保护范围不超出下一条线路无时限电流速断保护的范围.因而动作时限比下一条线路的速断保护时限高出一个时间阶段 .( 3 )整定计算1 )动作电流动作电流按躲开下一条线路无时限电流速断保护的电流进行整定( 2.9 )2 )动作时限 .为了保证选择性,时限速断电流保护比下一条线路无时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段,即( 2.10 )当线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后,它们联合工作就可以0.5s 内切除全线路范围的故障,且能满足速动性的要求,无时限电流速断和限时速断构成线路的"主保护".3 )灵敏度校验. 保护装置的灵敏度(灵敏性),是只在它的保护范围内发生故障和不正常运行状态时,保护装置的反应能力.灵敏度的高低用灵敏系数来衡量, 限时电流速断保护灵敏度为( 2.11 )式中——被保护线路末端两相短路时流过限时电流速断保护的最小短路电流;当时,保护在故障时可能不动,就不能保护线路全长,故应采取以下措施:①为了满足灵敏性,就要降低该保护的起动电流,进一步延伸限时电流一条线路限时电流速断保护的保护范围).②为了满足保护选择性,动作限时应比下一条线路的限时电流速断的时限高一个,即速断保护的保护范围,使之与下一条线路的限时电流速断相配合(但不超过下( 4 )限时电流速断保护的接线图1 )单相原理接线如图2.11 所示,( 5 )对限时电流速断保护的评价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,但不能作为相邻元件(下一条线路)的后备保护(有时只能对相邻元件的一部分起后备保护作用).因此,必须寻求新的保护形式.5,定时限过电流保护( 1 )工作原理过电流保护通常是指其动作电流按躲过最大负荷电流来整定,而时限按阶梯性原则来整定的一种电流保护.在系统正常运行时它不起动,而在电网发生故障时,则能反应电流的增大而动作,它不仅能保护本线路的全长,而且也能保护下一条线路的全长.作为本线路主保护拒动的近后备保护,也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护.如图2.13 所示,( 2 )整定计算1 )动作电流.按躲过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( 2.12 )2 )灵敏系数校验.要求对本线路及下一条线路或设备相间故障都有反应能力,反应能力用灵敏系数衡量.本线路后备保护(近后备)的灵敏系数有关规程中规定为( 2.13 )作为下一条线路后备保护的灵敏系数(远后备),〈〈规程〉〉中规定( 2.14 )当灵敏度不满足要求时,可以采用电压闭锁的过流保护,这时过流保护自起动系数可以取13 )时间整定.由于电流Ⅲ段的动作保护的范围很大,为保证保护动作的选择性,其保护延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的电阻时间长一个时限阶段为( 2.15 )( 3 )灵敏系数和动作时限的配合过电流保护是一种常用的后备保护,实际中使用非常广泛.但是,由于过电流保护仅是依靠选择动作时限来保证选择性的,因此在负责电网的后备保护之间,除要求各后备保护动作时限相互配合外,还必须进行灵敏系数的配合(即对同一故障点而言越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏系数).( 4 )对定时限过电流的评价定时限过电流结构简单,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的应用,一般在35kv 及以下网络中作为主保护.定时限过电流保护的主要缺点是越靠近电源端其动作时限越大,对靠近电源端的故障不能快速切除.6, 阶段式电流保护的应用及评价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相邻的后备保护,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.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一整套保护,叫做三段电流保护.实际上,供配电线路并不一定都要装设三段式电流保护.比如,处于电网末端附近的保护装置,,当定时限过电流保护的时限不大于0.5~0.7s 时,而且没有防止导线烧损及保护配合上的要求的情况下,就可以不装设电流速断保护和限时电流速断保护,而将过电流保护为主要保护.在某些情况下,常采用两段组成一套保护, ( 2 )阶段式电流保护的时限阶段式电流保护的时限特性是指各段电流保护的保护范围与动作时限的关系曲线.电流三段式保护的保护特性及时限特性如图2.14 所示.图2.14 电流三段式保护特性及时限特性分析图继电保护的接线图一般可以用原理图和展开图形式来表示.电流三段式保护单相原理接线图如图2.15 所示,( 3 )阶段式保护的选择性电流速断保护是通过选择动作电流保证选择性的,定时限过电流保护通过选择动作时限来保证选择性的,而限时电流速断保护则是通过同时选择动作电流和动作时限来保证选择性的.这是应当重点理解的环节. ( 4 )对阶段式电流保护的评价三段式电流保护的优点是简单,可靠,并且一般情况下都能较快切除故障,一般用于35kv 及以下电压等级的单侧电源电网中.缺点是它的灵敏度和保护范围受系统运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.7,电流保护接线方式电流保护的接线方式就是指保护中电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式.( 1 )三相完全星型接线主要接线方式1 )三相完全星型接线方式如图2.17 所示,三个电流互感器与三个电流继电器分别按相连接在一起,形成星型.三个继电器触点并联连接,相当于"或"回路.三相星型接线方式的保护对各种故障,如三相,两相短路,单相接地短路都能动作.图2.17 完全星型接线图图 2.18 不完全星形接线图2 )相不完全星型接线方式两相不完全星型接线方式如图 2.18 所示.它与三相星形的保护的区别是能反应各种相间短路,但B 相发生单相短路时,保护装置不会动作.( 2 )各种接线方式在不同故障时的性能分析1 )中性点直接接地或非直接接地电网中的各种相间短路.前述三种接线方式均能反应这些故障(除两相电流接线不能保护变压器外),不同之处在于动作的继电器数目不同,对不同类型和相别的相间短路,各种接线的保护装置灵敏度有所不同.2 )中性点非直接接地电网中的两点接地短路图2.20 串联内线路上两点接地的示意图在中性点非直接接地电网(小接地电流)中,某点发生单相接地时,只有不大的对地电容电流流经故障点,一般不需要跳闸,而只要给出信号,由值班人员在不停电的情况下找出接地点并消除之,这样就能提高供电的可靠性.因此,对于这种系统中的两点接地故障,希望只切除一个故障.①串联线路上两点接地情况,如图2.20 所示,在和点发生接地短路,希望切除距电源远的线路.若保护1 和保护2 均采用三相星形接线时,如果它们的整定值和时限满足选择性,那么,就能保证100%地只切除BC 段线路故障.如采用两相星形接线,则保护就不能切除B 相接地故障,只能由保护2 切除BC 线路,使停电范围扩大.这种接线方式在不同相别的两点接地组合中,只能有2/3 的机会有选择地后面的一个线路.②放射性线路上两点接地情况如图2.21 所示,图2.21 放射性线路上两点接地的示意图在点发生接地短路时,希望任意切除一条线路即可.当采用三相星型接线时,两套保护(若时限整定相同)均将起动.如采用两相星型接线,则保护有2/3 的机会只切除任一线路.因此,在放射性的线路中,两相星型比三相星型应用更广泛.( 3 )各种接线方式的应用三相星形接线方式能反应各种类型的故障,保护装置的灵敏度不因故障相别的不同而变化.主要应用如下方面:1 )广泛用于发电机,变压器,大型贵重电气设备的保护中.2 )用在中性点直接接地电网中(大接地电流系统中),作为相同短路的保护,同时也可保护单相接地(对此一般都采用专门的零序电流保护).3) 在采用其它更简单和经济的接线方式不能满足灵敏度的要求时,可采用这种接线方式.两相星形接线方式较为经济简单,能反应各种类型的相同短路.主要应用于如下方面:1 )在中性点直接接地电网和非直接接地电网中,广泛地采用它作为相间短路保护在10kv 以上,特别在3 5kv非直接接地电网中得到广泛应用.2 )在分布很广的中性点非直接接地电网中,两点接地短路常发生在放射型线路上.在这种情况下,采用两相星形接线以保证有2/3 的机会只切除一条线路(要使保护装置均安装在相同的两相上,一般为AC 相).如在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中对单相接地可不立即跳闸,允许运行2 小时,因此在6~10kv 中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式.两相电流差接线方式具有接线简单,投资较少等优点,但是灵敏性较差,又不能保护Y/ -11 接线变压器后面的短路,故在实际应用中很少作为配电线路的保护.这种接线主要用在6 ~ 10kv 中性点不接地系统中,作为馈电线和较小容量高压电动机的保护.二,双侧电源网络相间短路的方向性电流保护1,方向性电流保护的工作原理在单侧电源网络中,各个电流保护线路靠近电源的一侧,在发生故障时,它们都是在短路功率的方向从母线流向线路的情况下,有选择性地动作,但在双侧电源网络中,如只装过电流保护是不能满足选择性要求.( 2 )几个概念1 ) 短路功率:指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率.。

继电保护整定计算公式1、负荷计算（移变选择）：cos de Nca wmk P S ϕ∑=（4-1）式中 S ca --一组用电设备的计算负荷，kVA ；∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和，kW 。

综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算Nde P P k ∑+=max6.04.0 （4-2） 式中 P max --最大一台电动机额定功率，kW ；wm ϕcos --一组用电设备的加权平均功率因数2、高压电缆选择：（1）向一台移动变电站供电时，取变电站一次侧额定电流，即NN N ca U S I I 131310⨯== （4-13）式中 N S —移动变电站额定容量，kV •A ；N U 1—移动变电站一次侧额定电压，V ； N I 1—移动变电站一次侧额定电流，A 。

（2）向两台移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和，即31112ca N N I I I =+=（4-14）（3）向3台及以上移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为3ca I =（4-15）式中 ca I —最大长时负荷电流，A ；N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和，kW ； N U —移动变电站一次侧额定电压，V ；sc K —变压器的变比；wm ϕcos 、ηwm —加权平均功率因数和加权平均效率。

（4）对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。

3、 低压电缆主芯线截面的选择1）按长时最大工作电流选择电缆主截面 （1）流过电缆的实际工作电流计算① 支线。

所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。

流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。

NN N N N ca U P I I ηϕcos 3103⨯== （4-19）式中 ca I —长时最大工作电流，A ；N I —电动机的额定电流，A ； N U —电动机的额定电压，V ；N P —电动机的额定功率，kW ； N ϕcos —电动机功率因数；N η—电动机的额定效率。