第1章 输电线路保护配置与整定计算
重点 ：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。
难点 ：保护的整定计算
能力培养要求：基本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。
学时：4学时
主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。
后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。
辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。
一、线路上的故障类型及特征：
相间短路（三相相间短路、二相相间短路）
接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路）
其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；接地短路的特征：
1、中性点不直接接地系统
特点是：
①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。
②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。
③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。
④故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。
⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。
因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。
2、中性点直接接地系统
接地时零序分量的特点：
①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。
②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。
③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。
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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】
序号 设备名称 使 用 仪 器 名 称 数量
1 控制屏 1
2 EPL-01 输电线路 1
3 EPL-03A AB站故障点设置 1
4 EPL-03B BC站故障点设置 1
5 EPL-04 继电器（一）—DL-21C电流继电器 1
6 EPL-05 继电器（二）—DS-21时间继电器 1
7 EPL-06 继电器（四）—DZ-31B中间继电器 1
8 EPL-17 三相交流电源 1
9 EPL-11 直流电源及母线 1
10 EPL-32 继电器（三）—DL-21C电流继电器
—DS-21时间继电器 1
2 【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Iop1.1（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If.B.max，即
电流三段式保护
电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成 一整套保护，称做三段式电流保护。三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速 断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最 大负荷电流来整定的。
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。
电源的保护功能主要是过压、过流保护两种功能。
两者之间的关系为：
任何一种电源在发生故障时，都有可能使输出电流失去控制，为了使用户的负载不致因此而损坏，电源一般都设有过流保护。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。
过流保护值是不能人工设定的，机内已经定死，一般为额定电流的1.2～1.5倍。需要说明的是，过压保护会立即快速启动，过流保护则有一秒左右的延时。这是因为如电源正常工作时，如电源的负载发生突然短路，此时电源输出的瞬间电流是数倍或数十倍的额定电流
值，可以认为是一个电流冲击，远远超过过流保护的数值，但这时并不希望过流保护起作用。而希望短路解除后，电压自动恢复正常。因此在设计过流保护时，要避开突发短路时的电流冲击，而仅考虑使输出过电流的时长达到一定的值才启动过流保护。
过流保护是针对机内故障的，因此既然发生，电源就不应自动恢复。如果一定要再现，必须关机后重新开机。而短路保护、电流报警、短路报警功能是面对用户的，如果电流已经下降，短路已经排除，相对的报警声就会自动解除，电压就会自动恢复正常。
电力系统中线路的电流保护以三段式电流保护为出发点，进而衍生出电压闭锁式（启动式）、功率方向式电流保护，而且像阻抗保护等其他需要有选择性的保护也借鉴了这种三段式（多段式）的保护方式
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】
序号 设备名称 使 用 仪 器 名 称 数量
1 控制屏 1
2 EPL-01 输电线路 1
3 EPL-03A AB站故障点设置 1
4 EPL-03B BC站故障点设置 1
5 EPL-04 继电器（一）—DL-21C电流继电器 1
6 EPL-05 继电器（二）—DS-21时间继电器 1
7 EPL-06 继电器（四）—DZ-31B中间继电器 1
8 EPL-17 三相交流电源 1
9 EPL-11 直流电源及母线 1
10 EPL-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）。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Iop1.1（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If.B.max，即
