02 电网流保护.ppt

1.1第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护 返回总目录返回总目录返回总目录返回总目录 1.2第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.2 电网正常运行时，输电线路上流过正常的负荷电流，母线电压约为电网正常运行时，输电线路上流过正常的负荷电流，母线电压约为额定电压当输电线路发生短路时，故障相电流增大根据这一特征，额定电压当输电线路发生短路时，故障相电流增大根据这一特征，可以构成反应故障时电流增大而动作的电流保护可以构成反应故障时电流增大而动作的电流保护 本章根据电网相间短路及单相接地故障的特征，主要介绍单侧电源网本章根据电网相间短路及单相接地故障的特征，主要介绍单侧电源网络的相间短路保护的三段式电流保护和多侧电源网络相间短路保护的络的相间短路保护的三段式电流保护和多侧电源网络相间短路保护的方向电流保护，以及电网单相接地故障的零序电流保护，重点介绍这方向电流保护，以及电网单相接地故障的零序电流保护，重点介绍这些保护的工作原理、保护装置的整定计算和接线方式些保护的工作原理、保护装置的整定计算和接线方式。

1.3第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.3● ● 2.1 2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护单侧电源网络相间短路的电流保护● ● 2.2 2.2 电网相间短路的方向性电流保护电网相间短路的方向性电流保护● ● 2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护● ● 2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护● ● 思考题与习题思考题与习题本章内容本章内容1.4第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.42.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护 对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流保护，即第一对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流保护，即第一段为无时限电流速断保护，第二段为限时电流速断保护，第三段为定时限段为无时限电流速断保护，第二段为限时电流速断保护，第三段为定时限过电流保护其中第一段、第二段共同构成线路的主保护，第三段作为后过电流保护其中第一段、第二段共同构成线路的主保护，第三段作为后备保护。

备保护 1.5第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.52.1.1 2.1.1 反反应单一一电气量的气量的继电器器1. 1. 继电器的分器的分类继电器器是是根根据据某某种种输入入信信号号来来实现自自动切切换电路路的的自自动控控制制电器器当当其其输入入量量达达到到一一定定值时，，能能使使其其输出出的的被被控控制制量量发生生预计的的状状态变化化，，如如触触点点打打开开、、闭合合或或电平平由由高高变低低、、由由低低变高高等等，，具具有有对被被控控制制电路路实现““通通””、、““断断””控控制制的的作作用，所以它用，所以它““类似于开关似于开关””继电器器的的基基本本原原理理是是：：当当输入入信信号号达达到到某某一一定定值或或由由某某一一定定值突突跳跳到到零零时，，继电器器就就动作作，，使使被被控控制制电路路通通断断它它的的功功能能是是反反应输入入信信号号的的变化化以以实现自自动控控制制和和保保护所所以以，，继电器器也也可可以以这样定定义：：能能自自动地地使使被被控控制制量量发生生跳跳跃变化的控制元件称化的控制元件称为继电器在在电力力系系统继电保保护回回路路中中，，常常用用继电器器的的实现原原理理随随着着相相关关技技术的的发展展而而变化化。

目目前前仍仍在在使使用用的的继电器器按按输入入信信号号的的性性质可可分分为电气气继电器器( (如如电流流继电器器、、电压继电器、功率器、功率继电器、阻抗器、阻抗继电器等器等) )和非和非电气气继电器器( (如如2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.6第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.6温温度度继电器器、、压力力继电器器、、速速度度继电器器、、瓦瓦斯斯继电器器等等) )两两类；；按按工工作作原原理理可可分分为电磁磁式式、、感感应式式、、电动式式、、电子子式式( (如如晶晶体体管管型型) )、、整整流流式式、、热式式( (利利用用电流流热效效应的的原原理理) )、、数数字字式式等等；；按按输出出形形式式可可分分为有有触触点点式式和和无无触触点点式式；；按按用用途途可可分分为控控制制继电器器( (用用于于自自动控控制制电路路中中) )和和保保护继电器器( (用用于于继电保保护电路路中中) )保保护继电器器按按其其在在继电保保护装装置置中中的的功功能能，，可可分分为主主继电器器( (如如电流流继电器器、、电压继电器器、、阻阻抗抗继电器器等等) )和和辅助助继电器器( (如如时间继电器器、、信信号号继电器器、、中中间继电器等器等) )。

2. 2. 继电器的基本器的基本组成成继电器器主主要要由由反反应机机构构、、执行行机机构构和和中中间机机构构三三个个部部分分组成成反反应机机构构也也称称输入入部部分分，，其其作作用用是是能能够反反应外外界界一一定定的的输入入信信号号，，并并将将其其变换成成继电器器动作作的的某某种种特特定定的的物物理理量量( (也也称称其其为感感受受和和变换功功能能) )，，如如电磁磁式式电流流继电器器的的电磁磁系系统，，它它反反应输入入的的电流流信信号号并并将将其其变换为电磁磁力力执行行机机构构也也称称输出出部部分分，，其其作作用用是是对被被控控制制电路路实现通通断断控控制制，，它它分分为有有触触点点式式的的( (如如电磁磁式式电流流继电器器的的触触头系系统) )和和无无触触点点式式的的( (如如电子子式式继电器器，，其其中中的的晶晶体体管管、、晶晶闸管管具具有有导通通和和截截止止两两种种状状态，，可可实现通通断断控控制制，，所所以以是是执行行机机构构) )比比较机机构构也也称称中中间部分，它部分，它处于反于反应机构和机构和执行机构之行机构之间，其作用是将，其作用是将输入部分入部分2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.7第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.7反反应并并变换的物理量与的物理量与继电器的器的动作作值进行比行比较，以决定，以决定执行机构是否行机构是否动作作( (简称称为比比较功能功能) )。

为什么要什么要进行比行比较？因？因为继电器并不是在任意器并不是在任意一个一个输入量下都可以使入量下都可以使执行机构行机构动作的，只有作的，只有输入量达到一定入量达到一定值时才才动作如电磁式磁式电流流继电器的复位器的复位弹簧，事先簧，事先对其其调整使其具有一定的整使其具有一定的弹簧力，只有当簧力，只有当电磁力的作用大于此磁力的作用大于此弹簧力的作用簧力的作用时，才能使，才能使执行机构行机构动作，所以复位作，所以复位弹簧就是比簧就是比较机构3. 3. 继电器的器的继电特性特性继电器器的的继电特特性性( (也也称称控控制制特特性性) )是是指指继电器器的的输入入量量和和输出出量量在在整整个个变化化过程程中中的的相相互互关关系系对于于电磁磁式式电流流继电器器，，其其继电特特性性如如图2.12.1所示当当 ＜＜ 时，，继电器不器不动作，而作，而 当当时，，继电器突然迅速器突然迅速动作动作后，当保持作后，当保持 ＞＞ 时，，继电器保持器保持动作后状作后状态只有当时 ，，继电器才突然返回到原位。

无器才突然返回到原位无论是是动作作还是返回，是返回，继电器都是从起始位置到最器都是从起始位置到最终位置，它不可能停留在某一个中位置，它不可能停留在某一个中间位置上这种特性就称之种特性就称之为继电器的器的““继电特性特性””2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.8第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.84. 4. 继电器的返回系数器的返回系数 继电器器的的返返回回系系数数是是指指返返回回电流流与与动作作电流流的的比比值，，即即是是一一个个重重要要的的参参数数，，在在实际应用用中中要要求求继电器器有有较高高的的返返回回系系数数对于于电磁磁式式电流流继电器器来来说，，可可以以采采用用坚硬硬的的轴承承以以减减小小摩摩擦擦转矩矩，，或或改改善善磁磁路路系系统的的结构构以适当减小剩余以适当减小剩余转矩等方法来提高返回系数矩等方法来提高返回系数一一般般情情况况下下，，反反应电气气量量增增加加而而动作作的的继电器器，，称称过量量继电器器其其返返回回系系数数小小于于1 1，，但但要要求求其其不不小小于于0.850.85反反应电气气量量降降低低而而动作作的的继电器器，，称称欠欠量量继电器器。

其返回系数大于其返回系数大于1 1，但要求其不大于，但要求其不大于1.21.25. 对继电器的基本要求对继电器的基本要求对继电器的基本要求是工作可靠，动作过程具有对继电器的基本要求是工作可靠，动作过程具有“继电特性继电特性”继电器的工作可靠继电器的工作可靠是最重要的，主要是通过各部分结构设计合理、制造工艺先进、经过高质量检测等是最重要的，主要是通过各部分结构设计合理、制造工艺先进、经过高质量检测等来来图图2.1 2.1 继电器的继电特性继电器的继电特性2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.9第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.9保证其次要求继电器动作值误差小、功率损耗小、动作迅速、动稳定性保证其次要求继电器动作值误差小、功率损耗小、动作迅速、动稳定性和热稳定性好以及抗干扰能力强另外，还要求继电器安装、整定方便，和热稳定性好以及抗干扰能力强另外，还要求继电器安装、整定方便，运行维护少，价格便宜等运行维护少，价格便宜等2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.10第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.10 在保证选择性和可靠性要求的前提下，根据对继电保护快速性的要求，原则上应在保证选择性和可靠性要求的前提下，根据对继电保护快速性的要求，原则上应装设快速动作的保护装置，使切除故障的时间尽可能短。

反应电流增加，且不带时限装设快速动作的保护装置，使切除故障的时间尽可能短反应电流增加，且不带时限( (瞬时瞬时) )动作的电流保护称为无时限电流速断保护，简称电流速断保护动作的电流保护称为无时限电流速断保护，简称电流速断保护1. 1. 工作原理工作原理对于图对于图2.22.2所示的单侧电源辐射形电网，为切除故障线路，需在每条线路的电源侧装所示的单侧电源辐射形电网，为切除故障线路，需在每条线路的电源侧装设断路器和相应的保护装置，即无时限电流速断保护分别装设路设断路器和相应的保护装置，即无时限电流速断保护分别装设路L L1 1、、L L2 2的电源侧的电源侧( (也称为线路的首端也称为线路的首端) )当线路上任一点发生三相短路时，通过被保护元件当线路上任一点发生三相短路时，通过被保护元件( (即线路即线路) )的的电流为电流为 (2-2)(2-2)式中式中 ————系统等效电源的相电势，也可以是母线上的电压；系统等效电源的相电势，也可以是母线上的电压； — — 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗，即系统阻抗；保护安装处到系统等效电源之间的阻抗，即系统阻抗； ————线路单位长度的正序阻抗，单位为；线路单位长度的正序阻抗，单位为； ————短路点至保护安装处之间的距离。

短路点至保护安装处之间的距离2.1.2 2.1.2 电流速断保流速断保护2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.11第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.11图2.2 2.2 单侧电源源辐射形射形电网网电流速断保流速断保护工作原理工作原理图2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.12第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.12若若 和和 为常常数数，，则短短路路电流流将将随随着着 的的减减小小而而增增大大，，经计算算后后可可绘出出其其变化化曲曲线，，如如图2.22.2所所示示若若 变化化，，即即当当系系统运运行行方方式式变化化时，，短短路路电流都将随着流都将随着变化当当系系统阻阻抗抗最最小小时，，流流经被被保保护元元件件短短路路电流流最最大大的的运运行行方方式式称称为最最大大运运行行方方式式 图2.22.2中中曲曲线1 1表表示示系系统在在最最大大运运行行方方式式下下短短路路点点沿沿线路路移移动时三相短路三相短路电流的流的变化曲化曲线短短路路时系系统阻阻抗抗最最大大，，流流经被被保保护元元件件短短路路电流流最最小小的的运运行行方方式式称称为最最小小运运行行方方式式。

在在最最小小运运行行方方式式下下，，发生生两两相相短短路路时通通过被被保保护元元件件的的电流流最最小，即最小短路小，即最小短路电流流为  (2-3) 2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.13第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.13动作作电流整定后是不流整定后是不变的，如的，如图2.22.2中的直中的直线3 3，它与曲，它与曲线1 1、、2 2各有一个交点各有一个交点M M和和N N在交点以前的交点以前的线路上路上发生短路故障生短路故障时，由于，由于 ＞＞ ，保，保护1 1的的电流速断保流速断保护能能够动作；作；在交点以后的在交点以后的线路上短路路上短路时，由于，由于 ＜＜ ，保，保护不能不能动作因此电流速断保流速断保护不不能保能保护本本线路的全路的全长，而且保，而且保护的范的范围随运行方式和故障随运行方式和故障类型的型的变化而化而变化2. 2. 保保护范范围校校验电流流速速断断保保护的的灵灵敏敏系系数数通通常常用用保保护范范围来来衡衡量量，，保保护范范围越越长，，表表明明保保护越越灵灵敏敏。

由由图2.22.2可可见，，最最大大运运行行方方式式下下三三相相短短路路时，，保保护范范围最最大大为 ；；最最 小小运运行行方方式式下下两两相相短短路路时，，保保护范范围最最小小为 保保护范范围通通常常用用线路路全全长的的百百分分数数表表示示，，一一般般要要求最大保求最大保护范范围≥≥50%50%，最小保，最小保护范范围≥≥15%15%电流流速速断断保保护的的保保护范范围可可通通过下下面面的的方方法法求求得得：：在在最最大大运运行行方方式式下下( ( ) )，，保保护范范围末端末端( )( )发生三相短路生三相短路时，短路，短路电流流 与与动作作电流流 相等，即相等，即解之，得解之，得 (2-5)(2-5)(2-4b)(2-4b)2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.14第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.14解之，得解之，得在最小运行方式下在最小运行方式下( )( )，保，保护范范围末端末端( )( )发生两相短路生两相短路时，，短路短路电流流 与与动作作电流流 相等，即相等，即解之，得解之，得 (2-6)(2-6)(2-5)(2-5)2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.15第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.153. 3. 电流速断保流速断保护的构成的构成电流流速速断断保保护的的单相相原原理理接接线如如图2.32.3所所示示。

电流流继电器器KAKA接接于于电流流互互感感器器TATA的的二二次次侧，，当当流流过它它的的电流流大大于于它它的的动作作电流流后后，，电流流继电器器KAKA动作作，，启启动中中间继电器器KMKM，，图图2.3  电流速断保护原理接线电流速断保护原理接线KM触点闭合后，经信号继电器触点闭合后，经信号继电器KS线圈、断路器辅助触点线圈、断路器辅助触点          QF接通跳闸线圈接通跳闸线圈YR，使断路器跳闸接入中间继电器，使断路器跳闸接入中间继电器KM的作用：的作用：2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.16第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.16(1) (1) 增大触点容量，防止由增大触点容量，防止由KAKA触点直接接通跳触点直接接通跳闸回路回路时因容量因容量过小而被破坏；小而被破坏；(2) (2) 当当线路路上上装装有有管管型型避避雷雷器器时，，利利用用中中间继电器器来来增增大大保保护装装置置的的固固有有动作作时间，，以防止管型避雷器放以防止管型避雷器放电时引起引起电流速断保流速断保护误动作信信号号继电器器KSKS的的作作用用是是，，在在整整套套保保护装装置置动作作后后，，指指示示并并记录该保保护的的动作作，，供供运运行行人人员查找找和和分分析析故故障障。

跳跳闸回回路路中中接接入入断断路路器器QFQF的的辅助助触触点点QFQF，，在在断断路路器器跳跳闸时，，其其辅助助触触点点随随之之打打开开，，切切断断跳跳闸回回路路电流流否否则，，由由中中间继电器器的的触触点点切切断跳断跳闸回路，将会回路，将会烧坏中坏中间继电器的触点器的触点电流流速速断断保保护的的主主要要优点点是是动作作迅迅速速、、简单可可靠靠缺缺点点是是不不能能保保护线路路的的全全长，，且且保保护范范围受受系系统运运行行方方式式和和线路路结构构的的影影响响当当系系统运运行行方方式式变化化很很大大或或被被保保护线路很短路很短时，甚至没有保，甚至没有保护范范围2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.17第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.17 由由于于有有选择性性的的电流流速速断断保保护不不能能保保护本本线路路的的全全长，，为快快速速切切除除本本线路路其其余余部部分分的的短短路路，，应增增设第第二二套套保保护为保保证选择性性和和快快速速性性，，该保保护应与与下下一一线路路的的电流流速速断断保保护在在保保护范范围和和动作作时限限上上相相配配合合，，即即保保护范范围不不超超过下下一一线路路电流速断保流速断保护的保的保护范范围，，动作作时限比下一限比下一线路路电流速断保流速断保护高出一个高出一个时限限级差差 , ,这种种带有一定延有一定延时的的电流速断保流速断保护称称为限限时电流速断保流速断保护。

1. 1. 工作原理与工作原理与动作作电流流现以以图2.42.4中中的的保保护1 1为例例，，来来说明明限限时电流流速速断断保保护的的整整定定计算算假假设保保护2 2装装有有电流流速速断断保保护，，其其动作作电流流整整定定为 ，，它它与与最最大大短短路路电流流变化化曲曲线1 1的的交交点点为P P，，这就就是是它它的的保保护范范围而而保保护1 1限限时电流流速速断断保保护的的保保护范范围不不能能超超过保保护2 2电流流速速断断保保护的的保保护范范围，，即即P P点点所所对应的的短短路路点点k k2 2之之前前，，所所以以在在单侧电源供源供电的情况下，保的情况下，保护1 1的限的限时电流速断保流速断保护的保的保护范范围应在在k k1 1点和点和k k2 2点点2.1.3 2.1.3 限限时电流速断保流速断保护2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.18第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.18之之间为什么？因什么？因为：若在：若在k k1 1点之前，点之前，则不能保不能保护本本线路的全路的全长；若在；若在k k2 2点之后，点之后，则失去与保失去与保护2 2电流速断保流速断保护的的选择性。

所以保性所以保护1 1限限时电流速断流速断保保护的的动作作电流流应整定整定为 ＞＞ ，考，考虑到各种到各种误差的影响，差的影响，则有有(2-7) 式中式中 ————限限时电流速断保流速断保护的可靠系数，取的可靠系数，取1.11.1～～1.21.22.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.19第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.192. 2. 动作时限的整定动作时限的整定由由图图2.42.4可可知知，，保保护护1 1限限时时电电流流速速断断保保护护的的保保护护范范围围已已延延伸伸至至下下一一线线路路电电流流速速断断保保护护的的保保护护范范围围，，为为保保证证选选择择性性，，要要求求限限时时电电流流速速断断保保护护的的动动作作时时 限限 要高于下一线路电流速断保护的动作时限要高于下一线路电流速断保护的动作时限 一个时限级差一个时限级差 ，即，即 (2-8)(2-8)对对于于时时限限级级差差 ，，从从尽尽快快切切除除故故障障出出发发，，应应越越小小越越好好，，但但为为了了保保证证两两套套保保护护动作的选择性，动作的选择性， 又不能选择过小。

影响的主要因素有：又不能选择过小影响的主要因素有：(1) (1) 前一级保护动作的负偏差前一级保护动作的负偏差( (即保护可能提前动作即保护可能提前动作) ) 2) (2) 后一级保护动作的正偏差后一级保护动作的正偏差( (即保护可能延后动作即保护可能延后动作) ) 3) (3) 保保护护装装置置的的惯惯性性误误差差( (即即断断路路器器跳跳闸闸时时间间：：从从接接通通跳跳闸闸回回路路到到触触头头间间电电弧弧熄灭的时间熄灭的时间) ) 4) (4) 为保证有选择性，再加一个时间裕度为保证有选择性，再加一个时间裕度 ～～ ，则时限级差为，则时限级差为 (2-9)(2-9)2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.20第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.20由此确定的由此确定的 一般一般为0.35s0.35s～～0.5s0.5s，，实际应用中取用中取 =0.5s=0.5s。

保保护1 1与与保保护2 2的的配配合合关关系系，，即即保保护动作作时间与与短短路路点点至至保保护安安装装处之之间距距离离的的关关系系，，用用 来来描描述述，，如如图2.42.4所所示示在在保保护2 2电流流速速断断保保护范范围内内的的短短路路，，将将以以 的的时间切切除除，，此此时保保护1 1的的限限时电流流速速断断虽然然可可以以启启动，，但但因因 较 大大一一个个 ，，而而在在QFQF2 2跳跳闸后后，，保保护1 1将将返返回回，，所所以以从从时间上上保保证了了选择性性若若短短路路发生生在在保保护1 1电流流速速断断保保护范范围内内时，，保保护1 1将将以以 时间切切除除，，而而在在该线路路其其他他点点短短路路时，，保保护1 1将将以以 时间切切除除所所以以，，当当线路路装装设电流流速速断断保保护和和限限时电流流速速断断保保护后后，，它它们的的联合合工工作作就就可可以以保保证在在全全线路路范范围内内的的短短路路故故障障都都能能在在0.5s0.5s时间内内予予以以切切除除，，在在一一般般情情况况下下都都能能满足足速速动性性的的要要求求。

它它们的的共共同同作作用用，，构构成成了了线路路的的主主保保护，，即即以以最最短短的的时间切除全切除全线路任一点路任一点发生的短路生的短路2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.21第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.21图2.4 2.4 限限时电流速度保流速度保护工作原理及工作原理及时限特性限特性2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.22第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.223. 3. 灵敏系数校验灵敏系数校验为为了了能能够够保保护护本本线线路路的的全全长长，，限限时时电电流流速速断断保保护护在在系系统统最最小小运运行行方方式式下下线线路路末末端端发发生生两两相相短短路路时时，，应应具具有有足足够够的的灵灵敏敏性性，，一一般般用用灵灵敏敏系系数数来来校校验验，，即即规规程程规规定定～～1.5 (2-10)1.5 (2-10)式式中中 ————最最小小运运行行方方式式下下被被保保护护线线路路末末端端发发生生两两相相金金属属性性短短路路时时，，流流过过本线路保护的电流；本线路保护的电流； ————本线路限时电流速断保护的动作电流。

本线路限时电流速断保护的动作电流必须进行灵敏系数校验的原因，主要是考虑下列因素：必须进行灵敏系数校验的原因，主要是考虑下列因素：(1) (1) 故障点存在过渡电阻，使实际短路电流比计算电流小，不利于保护动作故障点存在过渡电阻，使实际短路电流比计算电流小，不利于保护动作2) (2) 实际的短路电流由于计算误差或其他原因而小于计算值实际的短路电流由于计算误差或其他原因而小于计算值3) (3) 由于电流互感器的负误差，使实际流入保护装置的电流小于计算值由于电流互感器的负误差，使实际流入保护装置的电流小于计算值4) (4) 继电器实际动作电流比整定电流值高，即存在正误差等继电器实际动作电流比整定电流值高，即存在正误差等5) (5) 考虑一定的裕度考虑一定的裕度2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.23第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.23当当灵灵敏敏系系数数不不能能满足足要要求求时，，在在保保护范范围内内发生生短短路路时，，在在上上述述不不利利因因素素的的影影响响下下，，将将导致致保保护拒拒动，，达达不不到到保保护线路路全全长的的目目的的这时可可采采用用降降低低保保护动作作值的的办法法来来提提高高灵灵敏敏系系数数，，即即使使之之与与下下级线路路的的限限时电流流速速断断相相配配合合。

如如保保护1 1的的动作作电流流 与下一条与下一条线路保路保护2 2的限的限时电流速断保流速断保护的的动作作电 配合，配合，则 (2-11)(2-11)此此时 (2-12)(2-12)可可见，保，保护范范围的伸的伸长( (即灵敏性提的高即灵敏性提的高) )，必然，必然导致致动作作时限的升高限的升高4. 4. 原理接原理接线图限限时电流流速速断断保保护的的单线原原理理接接线如如图2.52.5所所示示其其动作作过程程与与图2.32.3所所示示的的电流流速速断保断保护基本相同，不同的是用基本相同，不同的是用时间继电器器KTKT代替了中代替了中间继电器器KMKM2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.24第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.24    当当电流流继电器器KA动作后，需作后，需经KT建立延建立延时后才能后才能动作于跳作于跳闸。

若在若在     之之前故障已被切除，前故障已被切除，则已已经启启动的的KA返回，使返回，使KT立即返回，整套保立即返回，整套保护装置装置不会不会误动作 图2.5 2.5 限限时电流速断保流速断保护单相原理接相原理接线2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.25第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.252.1.4 2.1.4 定定时限限过电流保流保护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的保护，它分为两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的保护，它分为两种类型：一种是保护启动后出口的动作时间是固定的整定时间，称为定时限过种类型：一种是保护启动后出口的动作时间是固定的整定时间，称为定时限过电流保护；另一种是出口动作时间与过电流的倍数有关，电流越大，出口动作电流保护；另一种是出口动作时间与过电流的倍数有关，电流越大，出口动作越快，称为反时限过电流保护本节只介绍定时限过电流保护越快，称为反时限过电流保护本节只介绍定时限过电流保护定定时限限过电流流保保护( (也可也可简称称为过电流保流保护) )在正常运行在正常运行时，不会，不会动作。

当作当电网网发生短路生短路时，，则能反能反应于于电流的增大而流的增大而动作由于短路作由于短路电流一般比最大流一般比最大负荷荷电流大得多，所以流大得多，所以保保护的灵敏性的灵敏性较高，不高，不仅能保能保护本本线路的全路的全长，作本，作本线路的近后路的近后备保保护，而且，而且还能保能保护相相邻线路全路全长，作相，作相邻线路的路的远后后备保保护2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.26第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.261. 1. 工作原理和工作原理和动作作电流流为保保证在在正正常常情情况况下下各各条条线路路上上的的过电流流保保护绝对不不动作作，，过电流流保保护的的动作作电流流 应 大大 于于 该 线 路路 上上 可可 能能 出出 现 且且 通通 过 保保 护 装装 置置 的的 最最 大大 负 荷荷 电 流流 ，， 即即 ＞＞ ；；同同时还必必须考考虑在在外外部部故故障障切切除除后后电压恢恢复复时负荷荷自自启启动电流流作作用用下下保保护装置必装置必须能能够可靠返回，即返回可靠返回，即返回电流流应大于大于负荷自启荷自启动电流。

流如如图2.62.6所所示示，，当当k k点点短短路路时，，保保护1 1和和保保护2 2的的过电流流保保护将将同同时启启动，，但但根根据据选择性性要要求求，，应由由保保护2 2动作作切切除除故故障障，，此此时保保护1 1由由于于电流流已已减减小小应立立即即返返回回而而这时通通过保保护1 1的的可可能能的的最最大大电流流不不再再是是正正常常运运行行时的的最最大大负电流流 了了 ，，这是是因因为短短路路时，，变电所所B B母母线电压降降低低，，接接在在该母母线上上的的电动机机的的转速速会会降降低低或或停停转，，在在故故障障切切除除后后电压恢恢复复时，，电动机机将将自自启启动，，而而电动机机的的自自启启动电流流要大于它正常工作要大于它正常工作时的的电流 2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.27第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.27电动机最大自启机最大自启动电流流 与正常运行与正常运行时最大最大负荷荷电流流 的关系的关系为 式式中中 ————自自启启动系系数数，，其其数数值由由负载的的性性质及及电网网的的具具体体接接线决决定定，，一一般般取取1.51.5～～3 3。

为使使保保护1 1在在此此电流流下下能能可可靠靠返返回回，，其其返返回回电流流应满足足关关系系式式 ＞＞ ，，引引入入可靠系数可靠系数则有有 (2-14)(2-14)式中式中 ————定定时限限过电流保流保护的可靠系数，一般取的可靠系数，一般取1.151.15～～1.251.25；；由由电流流继电器器动作作电流流与与返返回回电流流的的关关系系 ，，可可得得过电流流保保护的的动作作电流流为 (2-15)(2-15)由由式式(2-15)(2-15)可可知知，，当当返返回回系系数数越越小小时，，则过电流流保保护的的动作作电流流越越大大，，则保保护的的灵敏性就越差，所以要求灵敏性就越差，所以要求继电器的返回系数器的返回系数应尽可能大尽可能大 (2-13)2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.28第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.282. 2. 动作作时限的整定限的整定如如图2.72.7所所示示的的网网络，，假假设各各条条线路路都都装装有有过电流流保保护，，且且均均按按躲过各各自自的的最最大大负荷荷电流流来来整整定定动作作电流流。

当当k k点点短短路路时，，保保护1 1～～4 4在在短短路路电流流的的作作用用下下，，都都可可能能启启动，，为满足足选择性性要要求求，，应该只只有有保保护4 4动作作切切除除故故障障，，而而保保护1 1～～3 3在在故故障障切切除除后后应立即返回如何来立即返回如何来满足足这个要求呢？只能依靠个要求呢？只能依靠选择不同的不同的动作作时限来保限来保证过电流流保保护的的动作作时限限是是按按阶梯梯原原则来来选择的的从从离离电源源最最远的的保保护开开始始，，如如图2.72.7中中保保护4 4处于于电网网的的末末端端，，只只要要发生生故故障障，，它它不不需需要要任任何何选择性性方方面面的的配配合合，，可可以以瞬瞬时动作作切切除除故故障障，，所所以以 只只是是保保护装装置置本本身身的的固固有有动作作时间，， 即即 为保保证选择性，保性，保护3 3的的动作作时间 应比比 高一个高一个时间级差差 ，即，即 (2-16)(2-16)依次依次类推，可以得到推，可以得到 、、 。

可以看出，保可以看出，保护的的动作作时间向向电源源侧逐逐级增加至增加至少一个少一个 ，只有，只有这样才能充分保才能充分保证动作的作的选择性 2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.29第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.29但但必必须注注意意，，过电流流保保护的的动作作时限限在在按按上上述述阶梯梯原原则整整定定的的同同时，，还需需要要与与各各线路路末末端端变电所所母母线上上所所有有出出线保保护动作作时限限最最长者者配配合合如如图2.72.7中中，，若若保保护5 5的的动作作时间大大于于保保护3 3的的动作作时间，，则保保护2 2的的动作作时间应按按 来整定图2.7 2.7 单侧电源源辐射形射形电网网过电流保流保护动作作时限限选择说明明图2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.30第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.303. 3. 灵敏系数校灵敏系数校验过电流保流保护的灵敏系数校的灵敏系数校验类似于限似于限时电流速断保流速断保护，即，即 (2-17)(2-17)当当过电流流保保护作作本本线路路近近后后备保保护时，， 取取最最小小运运行行方方式式下下本本线路路末末端端两两相相金金属属性性短短路路电流流来来校校验，，要要求求 ～～ ；；当当过电流流保保护作作相相邻线路路的的远后后备保保护时，， 应取取最最小小运运行行方方式式下下相相邻线路路末末端端两两相相金属性短路金属性短路电流来校流来校验，要求，要求 。

此此外外应注注意意，，各各过电流流保保护之之间还应在在灵灵敏敏系系数数上上进行行配配合合，，即即对同同一一故故障障点点来来说，，要要求求靠靠故故障障点点近近的的保保护，，灵灵敏敏系系数数应越越高高，，否否则将将失失去去选择性性如如图2.72.7中中的的过电流流保保护1 1和和2 2，，由由于于通通过同同一一最最大大负荷荷电流流，，所所以以动作作电流流相相同同，，假假定定为100A100A实际上上若若保保护2 2的的电流流继电器器动作作值有有正正误差差，，如如105A(105A(一一次次值) )，，而而保保护1 1刚好好有有负误差差，，如如95A95A，，那那么么，，当当k k1 1点点短短路路时流流过保保护1 1、、2 2的的短短路路电流流为102A102A，，保保护2 2不不动作作，，而而保保护1 1却却要要动作作，，将失去将失去选择性2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.31第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.31对于图对于图2.72.7中的中的k k点短路时，要求各过电流保护的灵敏系数应满足如下关系，点短路时，要求各过电流保护的灵敏系数应满足如下关系，即即 ＞＞ ＞＞ ＞＞ (2-18)(2-18)在单侧电源的网络接线中，由于越靠近电源端时，负荷电流越大，从而保在单侧电源的网络接线中，由于越靠近电源端时，负荷电流越大，从而保护装置的整定值越大，而发生故障后，各保护装置均流过同一个短路电流，护装置的整定值越大，而发生故障后，各保护装置均流过同一个短路电流，因此上述灵敏系数应相互配合的要求是能够满足的。

因此上述灵敏系数应相互配合的要求是能够满足的所以，对于过电流保护，只有在灵敏系数和动作时限都能相互配合时，才所以，对于过电流保护，只有在灵敏系数和动作时限都能相互配合时，才能保证选择性当过电流保护的灵敏系数不能满足要求时，可采用电压启能保证选择性当过电流保护的灵敏系数不能满足要求时，可采用电压启动的电流保护、负序电流保护或距离保护等动的电流保护、负序电流保护或距离保护等过电流保护的单相原理接线与图过电流保护的单相原理接线与图2.52.5相同2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.32第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.322.1.5 阶段式段式电流保流保护的的应用及用及评价价 1. 1. 阶段式段式电流保流保护的构成的构成无无时限限电流速断保流速断保护、限、限时电流速断保流速断保护和和过电流保流保护都是反都是反应于于电流增大而流增大而动作的保作的保护，它，它们之之间的区的区别主要在于按照不同的原主要在于按照不同的原则来整定来整定动作作电流电流速断流速断保保护是按照是按照躲开本开本线路末端的最大短路路末端的最大短路电流来整定，它流来整定，它虽能无延能无延时动作，但却不能作，但却不能保保护本本线路全路全长；限；限时电流速断保流速断保护是按照是按照躲开下开下级线路各相路各相邻元件元件电流速断保流速断保护的最大的最大动作范作范围来整定，它来整定，它虽能保能保护本本线路的全路的全长，却不能作，却不能作为相相邻线路的后路的后备保保护；而定；而定时限限过电流保流保护则是按照是按照躲开本开本线路最大路最大负荷荷电流来整定，可作流来整定，可作为本本线路路及相及相邻线路的后路的后备保保护，但，但动作作时间较长。

为保保证迅速、可靠而有迅速、可靠而有选择性地切除故障，可将性地切除故障，可将这三种三种电流保流保护，根据需要，根据需要组合在一起构成一整套保合在一起构成一整套保护，称，称为阶段式段式电流保流保护具体具体应用用时，可以采用，可以采用电流速断保流速断保护加定加定时限限过电流保流保护，或限，或限时电流速断保流速断保护加定加定时限限过电流保流保护，也可以三者同，也可以三者同时采用应用用较多的就是三段式多的就是三段式电流流2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.33第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.33保保护，其各段的，其各段的动作作电流、保流、保护范范围和和动作作时限的配合情况如限的配合情况如图2.82.8所示当被保当被保护线路始端短路路始端短路时，由第，由第I I段瞬段瞬时切除；切除；该线路末端附近的短路，路末端附近的短路，由第由第IIII段段经0.5s0.5s延延时切除；而第切除；而第IIIIII段只起后段只起后备作用，所以装有三段式作用，所以装有三段式电流保流保护的的线路，一般可在路，一般可在0.5s0.5s左右左右时限内切除故障限内切除故障。

图2.8 2.8 阶段式段式电流保流保护的配合的配合说明明图2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.34第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.342. 2. 阶段式段式电流保流保护的配合的配合现以以图2.82.8为例来例来说明明阶段式段式电流保流保护的配合在的配合在电网最末端的网最末端的线路上，保路上，保护4 4采用瞬采用瞬时动作的作的过电流保流保护即可即可满足要求，其足要求，其动作作电流按流按躲过本本线路最大路最大负荷荷电流来整定，与流来整定，与电网中其他保网中其他保护的定的定值和和时限上都没有配合关系在限上都没有配合关系在电网的倒网的倒数第二数第二级线路上，保路上，保护3 3应首先考首先考虑采用采用0.5s0.5s动作的作的过电流保流保护；如果在；如果在电网网中中线路路CDCD上的故障没有提出瞬上的故障没有提出瞬时切除的要求，切除的要求，则保保护3 3只装只装设一个一个0.5s0.5s动作的作的过电流保流保护也是完全允也是完全允许的；但如果要求的；但如果要求线路路CDCD上的故障必上的故障必须快速切除，快速切除，则可可增增设一个一个电流速断保流速断保护，此，此时保保护3 3就是一个速断保就是一个速断保护加加过电流保流保护的两段式的两段式保保护。

而而对于保于保护2 2和和1 1，都需要装，都需要装设三段式三段式电流保流保护，其，其过电流保流保护要和下一要和下一级线路的保路的保护进行配合，因此行配合，因此动作作时限限应比下一比下一级线路中路中动作作时限最限最长的再的再长一个一个时限限级差，一般要整定差，一般要整定为1s1s～～1.5s1.5s所以，越靠近所以，越靠近电源端，源端，过电流保流保护的的动作作时限就越限就越长因此必须装装设三段式三段式电流保流保护3. 3. 三段式三段式电流保流保护整定整定计算算举例例【【例例2.12.1】】 如如图2.92.9所示的网所示的网络，，试对保保护1 1进行三段式行三段式电流保流保护整定整定计算，算，并并计算算继电器的器的动作作电流已知 ，， ，， ，，2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.35第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.35图2.9 2.9 例例2.12.1的网的网络图解：解：(1) (1) 保保护1 1电流流Ⅰ段整定段整定计算：算：① ① 求求动作作电流流。

按按躲过最最大大运运行行方方式式下下本本线路路末末端端( (即即k k1 1点点) )三三相相短短路路时流流过保保护的最大短路的最大短路电流来整定，即流来整定，即注意：注意：计算算时，母，母线电压应考考虑的裕量采用两相不完全星形接采用两相不完全星形接线方式方式时，流，流过继电器的器的动作作电流流为2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.36第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.36② ② 动作作时限限第第Ⅰ段段为电流流速速断断，，动作作时间为保保护装装置置的的固固有有动作作 时间，即，即 ③ ③ 灵敏系数校灵敏系数校验，即求保，即求保护范范围在最大运行方式下在最大运行方式下发生三相短路生三相短路时的保的保护范范围为则 ＞＞ ，，满足要求在最小运行方式下的保在最小运行方式下的保护范范围为则 ＞＞ ，，满足要求。

足要求2) (2) 保保护1 1电流流ⅡⅡ段整定段整定计算：算：① ① 求求动作作电流流 按与相邻线路保路保护I I段段动作作电流相配合的原流相配合的原则来整定，即来整定，即2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.37第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.37采用两相不完全星形接采用两相不完全星形接线方式方式时流流过继电器的器的动作作电流流为② ② 动作作时限应比相比相邻线路保路保护I I段段动作作时限高一个限高一个时限限级差差 ，即，即 ③ ③ 灵灵敏敏系系数数校校验利利用用最最小小运运行行方方式式下下本本线路路末末端端( (即即k1k1点点) )发生生两两相相金金属属性性短短路路时流流过保保护的的电流来校流来校验灵敏系数，即灵敏系数，即 ，，满足要求2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.38第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.38(3) (3) 保护保护1 1电流电流ⅢⅢ段整定计算：段整定计算：① ① 求动作电流求动作电流 。

按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即 采用两相不完全星形接线方式时流过继电器的动作电流为采用两相不完全星形接线方式时流过继电器的动作电流为 ② ② 动作时限应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差动作时限应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差 ，即，即 ③ ③ 灵敏系数校验灵敏系数校验作近后备保护时，利用最小运行方式下本线路末端作近后备保护时，利用最小运行方式下本线路末端( (即即k1k1点点) )发生两相金属性短路发生两相金属性短路时流过保护装置的电流来校验灵敏系数，即时流过保护装置的电流来校验灵敏系数，即 ＞＞1.51.5，满足要求满足要求2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.39第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.39作作远后后备保保护时，，利利用用最最小小运运行行方方式式下下相相邻线路路末末端端( (即即k2k2点点) )发生生两两相相金属性短路金属性短路时流流过保保护装置的装置的电流来校流来校验灵敏系数，即灵敏系数，即 ＞＞1.21.2，，满足要求。

足要求4. 4. 三段式三段式电流保流保护的的评价价对继电保保护的的评价价，，主主要要是是从从选择性性、、速速动性性、、灵灵敏敏性性和和可可靠靠性性四四个个方方面面出出发，，看看其其是是否否满足足电力力系系统安安全全运运行行的的要要求求，，是是否否符符合合有有关关规程程的的规定1) 1) 选择性性在在三三段段式式电流流保保护中中，，电流流速速断断保保护的的选择性性是是靠靠动作作电流流来来实现的的；；限限时电流流速速断断保保护和和过电流流保保护则是是靠靠动作作电流流和和动作作时限限来来实现的的它它们在在35kV35kV及及以以下下的的单侧电源源辐射射形形电网网中中具具有有明明显的的选择性性，，但但在在多多电源源网网络或或单电源源环网网中中，，则只只有有在在某某些些特特殊殊情情况况下下才才能能满足足选择性性要要求2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.40第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.402) 2) 速动性速动性电电流流速速断断保保护护以以保保护护固固有有动动作作时时限限动动作作于于跳跳闸闸；；限限时时电电流流速速断断保保护护动动作作时时限限一一般般在在0.5s0.5s以以内内，，因因而而动动作作迅迅速速是是这这两两种种保保护护的的优优点点。

过过电电流流保保护护动动作作时时限限较较长长，，特特别别是是靠靠近近电电源源侧侧的的保保护护动动作作时限可能长达几秒，这是过电流保护的主要缺点时限可能长达几秒，这是过电流保护的主要缺点3) 3) 灵敏性灵敏性电电流流速速断断保保护护不不能能保保护护本本线线路路全全长长，，且且保保护护范范围围受受系系统统运运行行方方式式的的影影响响较较大大；；限限时时电电流流速速断断保保护护虽虽能能保保护护本本线线路路全全长长，，但但灵灵敏敏性性依依然然要要受受系系统统运运行行方方式式的的影影响响；；过过电电流流保保护护因因按按最最大大负负荷荷电电流流整整定定，，灵灵敏敏性性一一般般能能满满足足要要求求，，但但在在长长距距离离重重负负荷荷线线路路上上，，由由于于负负荷荷电电流流几几乎乎与与短短路路电电流流相相当，则往往难以满足要求受系统运行方式影响大、灵敏性差是三段式电流保护的主要缺点当，则往往难以满足要求受系统运行方式影响大、灵敏性差是三段式电流保护的主要缺点4) 4) 可靠性可靠性由由于于三三段段式式电电流流保保护护中中继继电电器器简简单单，，数数量量少少，，接接线线、、调调试试和和整整定定计计算算都都较较简简便便，，不不易易出出错错，，因因此可靠性较高。

此可靠性较高总总之之，，使使用用一一段段、、二二段段或或三三段段而而组组成成的的阶阶段段式式电电流流保保护护，，其其最最主主要要的的优优点点就就是是简简单单、、可可靠靠，，并并且且在在一一般般情情况况下下能能满满足足快快速速切切除除故故障障的的要要求求，，因因此此在在电电网网中中特特别别是是在在35kV35kV及及以以下下的的单单侧侧电电源源辐辐射射形形电电网网中中得得到到广广泛泛的的应应用用其其缺缺点点是是受受电电网网的的接接线线及及电电力力系系统统运运行行方方式式变变化化的的影影响响，，使使其其灵灵敏性和保护范围不能满足要求敏性和保护范围不能满足要求2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.41第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.412.1.6 电流保流保护的接的接线方式方式1. 电流保流保护的接的接线方式方式电流保流保护的接的接线方式是指保方式是指保护中中电流流继电器与器与电流互感器二次流互感器二次绕组之之间的的连接接方式对于相于相间短路的短路的电流保流保护，主要有三种接，主要有三种接线方式：三相三方式：三相三继电器的完全器的完全星形接星形接线，两相两，两相两继电器的不完全星形接器的不完全星形接线，两相一，两相一继电器的两相器的两相电流差接流差接线。

1) 三相三三相三继电器的完全星形接器的完全星形接线三相三三相三继电器的完全星形接器的完全星形接线如如图2.10所示2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护图图2.10  三相三继电器完全星形接线三相三继电器完全星形接线1.42第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.42它它是是将将三三个个电电流流互互感感器器与与三三个个电电流流继继电电器器分分别别按按相相连连接接在在一一起起，，互互感感器器和和继继电电器器均均接接成成星星形形三三个个继继电电器器的的触触点点并并联联连连接接，，继继电电器器线线圈圈中中的的电电流就是互感器的二次电流在中线上流回的电流为流就是互感器的二次电流在中线上流回的电流为 (2-19)(2-19)正正常常时时，，三三相相平平衡衡，， 当当系系统统发发生生非非对对称称接接地地故故障障时时或或发发生生相相间间短短路路时时，，三三相相电电流流不不对对称称，， 大大幅幅增增加加，，使使继继电电器器动动作作。

因因继继电电器器的的触触点点是是并并联联的的，，其其中中任任何何一一个个触触点点动动作作均均可可动动作作于于跳跳闸闸或或使使时时间间继继电电器器启启动动，，所所以以可可靠靠性性和和灵灵敏敏性性较较高高；；又又由由于于在在每每相相上上均均装装有有电电流流继继电电器器，，所所以以它它可可以以反反应应各各种种相相间间短短路路和和中中性性点点直直接接接接地地电电网网中中的的单单相相接接地地短短路路所所以以它它主主要要用用于于中中性性点点直直接接接接地地电电网网中中进进行行各各种种相相间间短短路路保保护护和和单相接地短路保护单相接地短路保护2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.43第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.432) 2) 两相两两相两继电器的不完全星形接器的不完全星形接线 两相两两相两继电器的不完全星形接器的不完全星形接线( (也称也称V V形接形接线或两相星形接或两相星形接线) )如如图2.112.11所示，所示，与完全星形接与完全星形接线相比，就是在相比，就是在B B相上不装相上不装设电流互感器和流互感器和电流流继电器器( (设备相相对少了少了) )，所以不能反，所以不能反应B B相中流相中流过的的电流流( (不能完全反不能完全反应系系统的的单相接地故障相接地故障) )。

这种接种接线方式中，中性方式中，中性线中流回的中流回的电流流为 ，所以可以反，所以可以反应各种各种类型的相型的相间短路短路( (其触点也是并其触点也是并联) )由于这种接种接线方式方式较为简单、、经济，所，所以在中性点直接接地以在中性点直接接地电网和中性点非直接接地网和中性点非直接接地电网中，广泛作网中，广泛作为相相间短路保短路保护的接的接线方式2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.44第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.443) 3) 两相一两相一继电器的两相器的两相电流差接流差接线两两 相相 一一 继 电 器器 的的 两两 相相 电 流流 差差 接接 线 如如 图 2.122.12所所 示示 ，， 流流 过 电 流流 继 电 器器 的的 电 流流 为 即即两两相相电流流之之差差它它有有三三种种情情况况：：在在对称称运运行行和和三三相相短短路路时，， ；；在在A A、、C C两两相相短短路路时，， ；；在在ABAB或或BCBC两两相相短短路路时，， 或或 。

所所以以在在不不同同类型型的的短短路路情情况况下下，，流流过继电器器中中的的电流流 与与互互感感器器的的二二次次电流流 之之比比是是不不同同的的，，为了了表表征征二二者者的的关关系系，，在在保保护装装置置整整定定计算算中中引引入入一一个个接接线系系数数 ，，其其定定义为流流过电流流继电器的器的电流流 与与电流互感器二次流互感器二次电流流 之比，即之比，即 (2-20)(2-20)由由此此式式可可知知，，在在完完全全星星形形接接线和和不不完完全全星星形形接接线中中，， ，，而而在在两两相相电流流差差接接线中中，，对于于不不同同的的故故障障，，其其数数值不不同同，，三三相相短短路路时，， ，，A A、、C C两两相相短短路路时 ，，ABAB或或BCBC两两相相短短路路时，， 。

因因为接接线系系数数在在不不同同的的故故障障时不不同同，，所所以以保保护装装置置的的灵灵敏敏度度也也不不相相同同，，但但所所用用设备少少，，简单、、经济，，所所以以主主要要用用于于低低压线路路保保护和和电动机机保保护中灵敏度中灵敏度较易易满足的足的场合合2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.45第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.45图图2.11  两相两继电器不完全星形接线两相两继电器不完全星形接线        图图2.12  两相一继电器的两相电流差接线两相一继电器的两相电流差接线 2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.46第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.462. 2. 三段式电流保护装置接线图三段式电流保护装置接线图电电力力系系统统继继电电保保护护的的接接线线图图一一般般有有框框图图、、原原理理图图和和安安装装图图三三种种对对于于采采用用机机电电型型继继电电器器构构成成的的继继电电保保护护装装置置，，用用得得最最多多的的是是原原理理图图原原理理图图又又分分为为归归总总式式原原理理图图( (简称原理图简称原理图) )和展开式原理图和展开式原理图( (简称展开图简称展开图) )。

原原理理图图能能展展示示出出保保护护装装置置的的全全部部组组成成元元件件及及其其他他们们之之间间的的联联系系和和动动作作原原理理在在原原理理图图上上所所有有元元件件都都以以完完整整的的图图形形符符号号表表示示，，所所以以能能对对整整套套保保护护装装置置的的构构成成和和工工作作原原理理给给出出直直观观、、完完整整的的概概念念，，易易于于阅阅读读三三段段式式电电流流保保护护的的原原理理接接线线图图如如图图2.13(a)2.13(a)所所示示图图中中的的保保护护采采用用不不完完全全星星形形接接线线方方式式( (因因为为是是相相间间短短路路保保护护) )，，可可实现各种类型的相间短路保护实现各种类型的相间短路保护第第I I段段电电流流保保护护由由电电流流继继电电器器KA1KA1、、KA2KA2、、中中间间继继电电器器KMKM和和信信号号继继电电器器KS1KS1组组成成第第IIII段段电电流流保保护护由由电电流流继继电电器器KA3KA3、、KA4KA4、、时时间间继继电电器器KT1KT1及及信信号号继继电电器器KS2KS2组组成成第第IIIIII段段电电流流保保护护由由电电流流继继电电器器KA5KA5、、KA6KA6、、KA7KA7、、时时间间继继电电器器KT2KT2及及信信号号继继电电器器KS3KS3组组成成。

其其中中，，电电流流继继电电器器KA7KA7接接于于A A、、C C两两相相电电流流之之和和的的中中性性线线上上，，相相当当于于B B相相继继电电器器，，则第则第IIIIII段电流保护组成了三相式保护段电流保护组成了三相式保护2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.47第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.47为为什什么么要要组组成成三三相相式式保保护护？？因因为为第第III段段电电流流保保护护要要作作为为相相邻邻变变压压器器的的远远后后备备保保护护由由于于变变压压器器电电抗抗较较大大，，使使后后备备保保护护灵灵敏敏度度常常常常不不能能满满足足要要求求，，而而第第III段段电电流流保保护护采用三相式保护能提高保护的灵敏度采用三相式保护能提高保护的灵敏度由由于于三三段段式式电电流流保保护护的的各各段段均均设设有有信信号号继继电电器器，，因因此此任任一一段段保保护护动动作作于于断断路路器器跳跳闸闸的的同同时时，，均均有有相相应应的的信信号号继继电电器器掉掉牌牌，，并并发发出出信信号号，，以以便便了了解解是是哪哪一一段段动动作作，，宜于进行分析。

各段保护均独立工作，且可通过连接片宜于进行分析各段保护均独立工作，且可通过连接片XB投入或停用投入或停用由由图图2.13(a)可可知知，，原原理理图图只只给给出出保保护护装装置置的的主主要要元元件件的的工工作作原原理理，，但但元元件件的的内内部部接接线线、、回回路路标标号号、、引引出出端端子子等等均均未未表表示示出出来来特特别别是是元元件件较较多多、、接接线线复复杂杂时时，，原原理理图图的的绘绘制制和和阅阅读读都都比比较较困困难难，，且且不不便便于于查查线线和和调调试试、、分分析析等等工工作作，，所所以以现现场场广广泛使用展开图泛使用展开图展展开开图图是是将将交交流流回回路路和和直直流流回回路路分分开开画画出出的的各各继继电电器器的的线线圈圈和和触触点点分分别别画画在在各各自自所所属属的的回回路路中中，，并并用用相相同同的的文文字字符符号号标标注注，，以以便便阅阅读读和和查查对对在在连连接接上上按按照照保保护的动作顺序，自上而下、从左到右依次排列线圈和触点护的动作顺序，自上而下、从左到右依次排列线圈和触点阅阅读读展展开开图图时时，，一一般般应应按按先先交交流流后后直直流流，，由由上上而而下下、、从从左左至至右右的的顺顺序序阅阅读读。

展展开开图图的的接接线线简简单单，，层层次次清清楚楚，，绘绘制制和和阅阅读读都都比比较较方方便便，，且且便便于于查查线线和和调调试试，，特特别别是是对于复杂的保护，其优越性更加显著，所以在生产中得到了广泛的应用对于复杂的保护，其优越性更加显著，所以在生产中得到了广泛的应用图中继电器触点的位置，对应于被保护线路的正常工作状态图中继电器触点的位置，对应于被保护线路的正常工作状态2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护1.48第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.48三段式电流保护的展开图如图三段式电流保护的展开图如图2.13(b)、图、图2.13(c)所示2.1 2.1 单侧电源网源网络相相间短路的短路的电流保流保护(b) 展开图展开图                          (c) 展开图展开图图图2.13  三段式电流保护原理接线图三段式电流保护原理接线图1.49第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.49对于于单电源源辐射形供射形供电的网的网络，每条，每条线路上只在路上只在电源源侧装装设保保护装置就可以了装置就可以了。

当当线路路发生故障生故障时，只要相，只要相应的保的保护装置装置动作于断路器跳作于断路器跳闸，便可以将故障元，便可以将故障元件与其他元件断开，但却要造成一部分件与其他元件断开，但却要造成一部分变电所停所停电为了提高了提高电网供网供电的可靠的可靠性，在性，在电力系力系统中多采用双中多采用双侧电源供源供电的的辐射形射形电网或网或单侧电源源环形形电网供网供电此此时，采用，采用阶段式段式电流保流保护将将难以以满足足选择性要求，性要求，应采用方向性采用方向性电流保流保护本本节主要介主要介绍方向性方向性电流保流保护的工作原理、整定的工作原理、整定计算、方向算、方向继电器及其接器及其接线方方式等内容式等内容2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.50第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.502.2.1 2.2.1 方向性电流保护的工作原理方向性电流保护的工作原理1. 1. 方向电流保护的基本原理方向电流保护的基本原理对于如图对于如图2.142.14所示的双侧电源网络，由于两侧都有电源，所以在每条线路的两侧均需装设所示的双侧电源网络，由于两侧都有电源，所以在每条线路的两侧均需装设断路器和保护装置。

当线路上发生相间短路时，应跳开故障线路两侧的断路器，而非故障断路器和保护装置当线路上发生相间短路时，应跳开故障线路两侧的断路器，而非故障线路仍能继续运行例如，当线路仍能继续运行例如，当k1k1点发生短路时，应由保护点发生短路时，应由保护3 3、、4 4动作跳开断路器切除故障，动作跳开断路器切除故障，而其他线路不会造成停电，这正是双侧电源供电的优点但是单靠电流的幅值大小能否保而其他线路不会造成停电，这正是双侧电源供电的优点但是单靠电流的幅值大小能否保证保护证保护2 2、、5 5不误动作呢？不误动作呢？ 图图2.14 2.14 双侧电源网络双侧电源网络由图由图2.142.14可知，当可知，当k1k1点短路时，由左侧电源提供的短路电流同时流过保护点短路时，由左侧电源提供的短路电流同时流过保护2 2和保护和保护3 3，使保护，使保护3 3的电流的电流速断保护启动，跳开速断保护启动，跳开QF3QF3如果此短路电流也大于保护如果此短路电流也大于保护2 2的电流速断保护的整定值，则保护的电流速断保护的整定值，则保护2 2可能在保可能在保护护3 3跳开跳开QF3QF3之前或同时跳开之前或同时跳开QF2QF2，这样保护，这样保护2 2的动作将失去选择性。

同时给动作值的整定带来麻烦又的动作将失去选择性同时给动作值的整定带来麻烦又如对于定时限过电流保护，为满足选择性要求，在如对于定时限过电流保护，为满足选择性要求，在k1k1点短路时，要求保护点短路时，要求保护2 2大于保护大于保护3 3的动作时限；在的动作时限；在k2k2点短路时，又要求保护点短路时，又要求保护2 2小于保护小于保护3 3的动作时限，给保护动作时限的整定造成困难同理，对于单侧的动作时限，给保护动作时限的整定造成困难同理，对于单侧电源环网也会出现这样的问题电源环网也会出现这样的问题2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.51第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.51那么，如何解决在双那么，如何解决在双侧电源供源供电的的电网或网或单侧电源源环网中相网中相间短路短路电流保流保护失失去去选择性和性和动作作时限限难以整定的以整定的问题呢？由此引入短路功率方向的概念：短路呢？由此引入短路功率方向的概念：短路电流方向由母流方向由母线流向流向线路称路称为正方向故障，允正方向故障，允许保保护动作；短路作；短路电流方向由流方向由线路流向母路流向母线称称为反方向故障，不允反方向故障，不允许保保护动作。

如当作如当k1k1点短路点短路时，流，流过保保护3 3的的短路功率方向由母短路功率方向由母线流向流向线路，保路，保护应该动作；而流作；而流过保保护2 2的短路功率方向的短路功率方向则由由线路流向母路流向母线，保，保护不不应该动作同样对于于k2k2点短路，流点短路，流过保保护2 2的短路功率的短路功率方向由母方向由母线流向流向线路，保路，保护应该动作；而流作；而流过保保护3 3的的则由由线路流向母路流向母线，保，保护不不应动作所以，只要在所以，只要在电流保流保护的基的基础上加装一个能判断短路功率流向的方向元件，即上加装一个能判断短路功率流向的方向元件，即功率方向功率方向继电器，并且只有当短路功率由母器，并且只有当短路功率由母线流向流向线路路时才允才允许动作，而由作，而由线路流向母路流向母线时则不允不允许动作，从而使保作，从而使保护的的动作具有一定的方向性作具有一定的方向性这样就可就可以解决反方向短路保以解决反方向短路保护误动作的作的问题这种在种在电流保流保护的基的基础上加装方向元件上加装方向元件的保的保护称称为方向方向电流保流保护方向电流保流保护既利用了既利用了电流的幅流的幅值特征，又利用了特征，又利用了短路功率的方向特征。

短路功率的方向特征2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.52第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.52在在图2.152.15所示的所示的电网中，各网中，各电流保流保护均加装了方向元件构成了方向均加装了方向元件构成了方向电流保流保护，，图中箭中箭头方向方向为各保各保护的的动作方向把同一方向的保作方向把同一方向的保护如如1 1、、3 3、、5 5作作为一一组，保，保护2 2、、4 4、、6 6为另一另一组，，这样就可将两个方向上的保就可将两个方向上的保护拆开成两个拆开成两个单电源源辐射形射形电网的网的保保护当k2k2点短路点短路时，流，流经保保护1 1、、3 3、、5 5的短路功率方向均由母的短路功率方向均由母线流向流向线路，与路，与保保护的的动作方向相同，此作方向相同，此时只需考只需考虑保保护1 1、、3 3、、5 5之之间的的动作作电流和流和动作作时限的限的配合即可，方法与上一配合即可，方法与上一节所述的所述的单电源源辐射形射形电网的网的阶段式保段式保护相同而流相同而流经保保护2 2、、4 4的短路功率方向均由的短路功率方向均由线路流向母路流向母线，与保，与保护的的动作方向相反，保作方向相反，保护不会不会动作，也就不需要考作，也就不需要考虑与保与保护1 1、、3 3、、5 5之之间的整定配合。

同理，其他各点短路的整定配合同理，其他各点短路时，，动作方向相反的保作方向相反的保护均不会均不会误动作图图2.15  双侧电源网络的方向性电流保护原理说明图双侧电源网络的方向性电流保护原理说明图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.53第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.532. 2. 方向方向电流保流保护的的单相原理接相原理接线具有方向性的具有方向性的过电流保流保护的的单相原理接相原理接线如如图2.162.16所示，与所示，与图2.52.5所示的限所示的限时电流速断保流速断保护单相原理接相原理接线图相比，只是多了一个用作判断短路功率方向相比，只是多了一个用作判断短路功率方向( (即故即故障方向障方向) )的功率方向的功率方向继电器由图可知，可知，电流元件和方向元件的触点是串流元件和方向元件的触点是串联的，的，它它们必必须都启都启动后，才能去启后，才能去启动时间元件，元件，经预定的延定的延时后后动作于跳作于跳闸需要需要说明的是，明的是，对于双于双侧电源源辐射形射形电网或网或单侧电源源环网中的网中的电流保流保护，在某，在某些情况下不需要方向元件同些情况下不需要方向元件同样可以可以实现动作的作的选择性，但必性，但必须通通过比比较保保护之之间的整定的整定值和和动作作时限的大小来限的大小来实现，，这样有利于有利于简化保化保护的接的接线，提高，提高动作作的可靠性。

的可靠性图图2.16  方向电流保护单相原理接线图方向电流保护单相原理接线图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.54第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.54对对于于电电流流速速断断保保护护，，如如图图2.142.14中中保保护护3 3，，当当其其背背后后k2k2点点发发生生相相间间短短路路时时，，流流过过它它的的最最大大短短路路电电流流小小于于其其动动作作电电流流时时，，即即 ＜＜ ，，则则保保护护3 3的的电电流流速速断断不不会会误误动动作作，，这这样样保保护护3 3就就可可以以不不装装方方向向元元件件采采用用同同样样方方法法可可确确定定其其他他电电流流速速断断保保护是否应设方向元件护是否应设方向元件对对于于过过电电流流保保护护，，可可通通过过比比较较同同一一母母线线两两侧侧保保护护的的动动作作时时限限来来决决定定是是否否采采用用方方向向元元件件如如图图2.142.14中中保保护护2 2的的动动作作时时限限若若小小于于保保护护3 3的的动动作作时时限限，，即即 ＜＜ ，，当当k2k2点点短短路路时时，，保保护护2 2先先于于保保护护3 3动动作作跳跳闸闸，，因因此此保保护护3 3可可不不装装方方向向元元件件，，而而保护保护2 2则必须装设方向元件。

则必须装设方向元件对于限时电流速断保护，则必须综合考虑以上两种因素对于限时电流速断保护，则必须综合考虑以上两种因素2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.55第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.552.2.2 2.2.2 功率方向继电器功率方向继电器功功率率方方向向继继电电器器是是用用来来判判断断短短路路功功率率方方向向的的，，是是方方向向电电流流保保护护中中的的主主要要元元件件所所以以它它必必须须具具有有足足够够的的灵灵敏敏性性和和明明确确的的方方向向性性，，即即发发生生正正方方向向故故障障( (短短路路功功率率由由母母线线流流向向线线路路) )时时，，能能可可靠靠动动作作，，而而在在发发生生反反方方向向故故障障( (短短路路功功率率由由线线路路流流向向母母线线) )时，可靠不动作时，可靠不动作1. 1. 功率方向继电器的工作原理功率方向继电器的工作原理功功率率方方向向继继电电器器是是通通过过测测量量保保护护安安装装处处的的电电压压和和电电流流之之间间的的相相位位关关系系来来判判断断短短路路功功率率方方向向的的以以图图2.142.14所所示示网网络络为为例例，，规规定定电电流流由由母母线线流流向向线线路路为为正正，，电电压压以以母母线线高高于于大大地地为为正正。

当当k1k1点点发发生生三三相相短短路路时时，，流流过过保保护护3 3的的电电流流 为为正正向向电电流流，，它它与与母母线线B B上上的的电电压压 之之间间的的夹夹角角为为线线路路的的阻阻抗抗角角 ，，其其值值的的变变化化范范围围为为 °°＜＜ ＜＜ °°，且电压超前电流，且电压超前电流( (因为线路主要以感性为主因为线路主要以感性为主) )，则短路功率为，则短路功率为 ＞＞0 0而当k2k2点三相短路时，流过保护点三相短路时，流过保护3 3的电流为反向电流的电流为反向电流 ，，它滞后母线电压它滞后母线电压 的角度为线路阻抗角的角度为线路阻抗角 ，则，则 滞后滞后 的相位角为的相位角为 °° 180180，， 此时短路功率为此时短路功率为 °° ＜＜0 0。

其电压、电流的相位关系如其电压、电流的相位关系如图图2.172.17所示2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.56第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.56由由图图2.172.17可可知知，，正正方方向向短短路路时时，， 超超前前 的的角角度度为为锐锐角角，，反反方方向向短短路路时时，， 超超前前 的的角角度度为为钝钝角角因因此此，，功功率率方方向向继继电电器器的的工工作作原原理理实实际际上上就就是是通通过过测测量量 和和 之之间间的的相相位位角角来来判判别别正正、、反反方方向向短短路路的的，，正正方方向向短短路路时时，，功功率率方方向继电器动作，反方向短路时，功率方向继电器不动作向继电器动作，反方向短路时，功率方向继电器不动作  (a) 正方向故障正方向故障          (b) 反方向故障反方向故障图图2.17  正反向故障时电压与电流的相位关系正反向故障时电压与电流的相位关系 2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.57第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.572. 2. 整流型功率方向继电器整流型功率方向继电器目前广泛应用的功率方向继电器有感应型、整流型和半导体型。

尽管形式多样，但都是按相位目前广泛应用的功率方向继电器有感应型、整流型和半导体型尽管形式多样，但都是按相位比较或幅值比较原理构成的，其动作特性极为相似下面以整流型功率方向继电器为例，来说比较或幅值比较原理构成的，其动作特性极为相似下面以整流型功率方向继电器为例，来说明整流型功率方向继电器的作用原理和主要特性明整流型功率方向继电器的作用原理和主要特性1) 1) 整流型功率方向继电器的构成原理整流型功率方向继电器的构成原理整流型功率方向继电器是根据幅值比较原理来构成的，其原理接线如图整流型功率方向继电器是根据幅值比较原理来构成的，其原理接线如图2.182.18所示电压形成回路由电抗变压器电压形成回路由电抗变压器UXUX和电压变换器和电压变换器UVUV构成，幅值比较回路由半导体整流桥构成，幅值比较回路由半导体整流桥U1U1、、U2U2组成，组成，极化继电器极化继电器KP(KP(单方向电流动作的继电器单方向电流动作的继电器) )为执行元件为执行元件图图2.18  整流型功率方向继电器原理图整流型功率方向继电器原理图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.58第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.58电抗变压器电抗变压器UXUX原边的匝数为原边的匝数为N1N1，输入电流，输入电流 ( (即来自即来自TATA的二次侧的二次侧) )，，UXUX铁芯铁芯具有气隙，使具有气隙，使 的变化范围较大。

的变化范围较大UXUX的副边有三个绕组的副边有三个绕组 、、 、、 ，在，在 、、 上可得到感应电压上可得到感应电压 ，， 是是UXUX的电流的电流——电压变换系数，为一复数，其相角为电压变换系数，为一复数，其相角为 ( (即副边与原边之间的相位差即副边与原边之间的相位差) )，它可通过，它可通过 上的移相电阻上的移相电阻 和和 来调节，当来调节，当选选 时，时， °°，选，选 时，时， °° 的作用是使的作用是使 、、 输出的电压均为输出的电压均为 ( (通过调节通过调节 中间抽头位置实现中间抽头位置实现) )电压变换器电压变换器 的原边电压的原边电压 ( (来自于来自于TVTV的二次侧的二次侧) )通过通过 加到加到 上，使副上，使副边有感应电压输出副边边有感应电压输出副边 和和 的匝数相等，所以其输出电压都为的匝数相等，所以其输出电压都为 ，， u u是是 的电压变换系数，为复数，其相角为的电压变换系数，为复数，其相角为 °°( (即副边电压超前原边电压即副边电压超前原边电压 °°) )2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.59第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.59将将 的的 与与 的的 异极性相接，形成工作回路，其回路电压为异极性相接，形成工作回路，其回路电压为 (2-21)(2-21) 通过整流桥通过整流桥 整流后，得直流电流整流后，得直流电流 ，， 从从 的的* *号侧流入其线圈中，称为工号侧流入其线圈中，称为工作量。

将作量将 的的 和和 的的 同极性端相连，形成制动回路，其回路电压为同极性端相连，形成制动回路，其回路电压为 (2-22)(2-22) 通过整流桥通过整流桥 整流后，得直流电流整流后，得直流电流 ，， 从从 的非的非* *号侧流入其线圈中，称为制号侧流入其线圈中，称为制动量所以，极化继电器即功率方向继电器的动作条件为动量所以，极化继电器即功率方向继电器的动作条件为 (2-23)(2-23)式中式中 ————极化继电器的动作电流极化继电器的动作电流设工作回路和制动回路的阻抗分别为设工作回路和制动回路的阻抗分别为 、、 ，，则有则有 (2-24)(2-24) (2-25) (2-25)式中　式中　0.9 0.9 ————为整流系数为整流系数。

2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.60第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.60假假设 ，将上两式代入式，将上两式代入式(2-23)中，中，则有有 (2-26)式中式中 ——执行元件最小行元件最小动作作电压在忽略在忽略 的理想情况下，功率方向的理想情况下，功率方向继电器的器的动作条件可改写作条件可改写为 (2-27)即即 (2-28)设 ，， ，，则 ，， ，其各量之，其各量之间的关系如的关系如图2.19所示。

所示图图2.19  比相式与比幅式的对应关系比相式与比幅式的对应关系2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.61第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.61由由 图图 中中 可可 以以 看看 出出 ，， 当当 °°时时 ，， ；； 当当 ＜＜ °°时时，， ；；当当 °°时时，， 结结合合式式(2-28)(2-28)，，则则功功率率方向继电器的动作条件可写成方向继电器的动作条件可写成 °°，， 即即 (2-29)(2-29) (2-30) (2-30)又因为又因为 u u的相角为的相角为 ，， 1 1 的相角为的相角为 ，所以上式又可以写成，所以上式又可以写成 (2-31)(2-31)该该式式反反应应了了电电压压 与与电电流流 之之间间的的相相位位关关系系，，也也就就是是功功率率方方向向继继电电器器的的动动作作条条件件。

若若满满足足此此条条件件，，则则继继电电器器动动作作，，否否则则继继电电器器不不动动作作由由此此可可知知，，图图2.182.18构成了反应电压构成了反应电压 与电流与电流 之间相位关系而动作的功率方向继电器之间相位关系而动作的功率方向继电器2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.62第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.622) 2) 功率方向继电器的动作区域功率方向继电器的动作区域设设 ，称为功率方向继电器的测量角度，即，称为功率方向继电器的测量角度，即 超前超前 的角度的角度( (若为负角，则若为负角，则 超前超前 ) )设 ，称为功率方向继电器的，称为功率方向继电器的内角，它与结构有关，则有内角，它与结构有关，则有 (2-32)(2-32)称为功率方向继电器的最小动作角；称为功率方向继电器的最小动作角； (2-33)(2-33)称为功率方向继电器的最大动作角。

称为功率方向继电器的最大动作角所以，功率方向继电器的动作条件又可表示为所以，功率方向继电器的动作条件又可表示为 (2-34)(2-34)即测量角在动作角范围内，继电器动作，否则不动作即测量角在动作角范围内，继电器动作，否则不动作2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.63第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.63以以 为参考相量，画出其相位关系参考相量，画出其相位关系( (以以 为参考相量，画法一参考相量，画法一样，将，将 转到到 位置即可位置即可) )先画出 ( (角度逆角度逆时针方向方向为正正) )，， 为最小最小动作角，作角，其一个其一个边构成构成动作的下作的下边界界；； 为最大最大动作角，其一个作角，其一个边构成构成动作的上作的上边界。

而界而动作范作范围为 所以，上、下所以，上、下边界在一条直界在一条直线上，称上，称这条直条直线为动作分界作分界线，将整个区域分，将整个区域分为动作区和非作区和非动作区当 位于位于该分界分界线的右下的右下侧时，，继电器器动作，位于左上作，位于左上侧时继电器不器不动作，如作，如图2.202.20所示图图2.20  功率方向继电器的动作区域功率方向继电器的动作区域             图图2.21  时各电压相量间的关系时各电压相量间的关系2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.64第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.643) 功率方向继电器的最大灵敏角功率方向继电器的最大灵敏角当当 或或 或或 ，而，而 是是 超前超前 的相位角，的相位角， 是是 超前超前 的相位角，所以，的相位角，所以， 与与 此时此时同相位，如图同相位，如图2.21所示，此时工作量所示，此时工作量 最大，而制动量最大，而制动量 最小，功率方向继电器动作最灵最小，功率方向继电器动作最灵敏。

所以，将敏所以，将 称为功率方向继电器的最大灵敏角，用称为功率方向继电器的最大灵敏角，用 表示表示 将将 时的时的 相量绘入图相量绘入图2.20中，则与中，则与 重叠的射线称为最大灵敏线，该灵敏线就是重叠的射线称为最大灵敏线，该灵敏线就是垂直于动垂直于动 作边界的射线，其意义：以电流作边界的射线，其意义：以电流 (或电压或电压 )为参考相量的情况下，为参考相量的情况下，当当 ( )落到最大灵敏线上时落到最大灵敏线上时 ，功率方向继电器动作最灵敏，如果远离，，功率方向继电器动作最灵敏，如果远离，则灵敏度下降则灵敏度下降2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.65第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.654) 4) 灵敏角与动作角的关系灵敏角与动作角的关系将式将式(2-32)(2-32)与式与式(2-33)(2-33)相加得相加得 (2-35)(2-35)将将 代入上式，并整理后，可得代入上式，并整理后，可得 (2-36)(2-36)将将 代入式代入式(2-31)(2-31)和式和式(2-32)(2-32)中并整理后，可得中并整理后，可得 (2-37)(2-37) (2-38) (2-38)2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.66第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.662.2.3 2.2.3 相间短路功率方向继电器的接线方式相间短路功率方向继电器的接线方式功功率率方方向向继继电电器器是是通通过过测测量量保保护护安安装装处处的的电电压压和和电电流流之之间间的的相相位位关关系系来来判判别别短短路路功功率率方方向向的的，，所所以以它它必必须须同同时时输输入入母母线线电电压压和和线线路路电电流流。

而而功功率率方方向向继继电电器器的的接接线线方方式式就就是是指指它与电压互感器和电流互感器之间的连接方式在考虑接线方式时，应满足以下要求：它与电压互感器和电流互感器之间的连接方式在考虑接线方式时，应满足以下要求：(1) (1) 必必须须保保证证功功率率方方向向继继电电器器具具有有良良好好的的方方向向性性，，即即正正方方向向发发生生任任何何类类型型的的相相间间短短路路故故障都能动作，而反方向短路时则不动作障都能动作，而反方向短路时则不动作2) (2) 尽尽量量使使功功率率方方向向继继电电器器在在正正向向短短路路时时具具有有较较高高的的灵灵敏敏性性，，即即短短路路时时加加入入继继电电器器的的电电压压 和电流和电流 的数值足够大，并使的数值足够大，并使 尽可能接近于最大灵敏角尽可能接近于最大灵敏角 1. 1. 功率方向继电器的功率方向继电器的9090°°接线方式接线方式为为满满足足功功率率方方向向继继电电器器接接线线方方式式的的要要求求，，目目前前功功率率方方向向继继电电器器广广泛泛采采用用的的是是9090°°接接线线方方式式所所谓谓9090°°接接线线方方式式是是指指在在三三相相对对称称且且功功率率因因数数 的的情情况况下下，，各各功功率率方方向向继继电电器器所所加加电电流流 和和电电压压 的的相相位位刚刚好好相相差差9090°°，，也也称称非非故故障障相相相相间间电电压压的的接接线线方方式。

如当取式如当取 ，， 时，其相位关系如图时，其相位关系如图2.222.22所示2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.67第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.67为为什什么么要要采采用用9090°°接接线线方方式式？？因因为为在在中中性性点点不不接接地地系系统统中中，，中中性性点点对对地地电电位位是是不不固固定定的的，，则则各各相相对对地地电电压压( (相相电电压压) )难难以以确确切切地地反反应应相相间间短短路路情情况况，，而而线线电电压压却却能能直直接接反反应应相相间间短短路路所所以以，，相相间间短短路路保保护护的的功功率率方方向向继继电电器器输输入入的的是是线线电电压压当当输输入入线线电电压压时时，，在在保保护护安安装装处处附附近近发发生生两两相相短短路路时时，，故故障障相相的的相相间间电电压压( (线线电电压压) )接接近近于于 ，，则则功功率率方方向向继继电电器器将将拒拒动动对对于于可可能能出出现现这这种种情情况况的的区区域域，，称称为为方方向向继继电电器器的的电电压压死死区区。

所所以以，，为为了了尽尽可可能能避避免免两两相相短短路路时时的的电电压压死死区区，，则则采采用用非非故故障障相相相相间间电电压压的的接接线线方方法法输输入入三三相相功功率率方方向向继继电电器器的的电电流流 和和电电压压 的的关关系系如如表表2-12-1所示所示图图2.22  90°接线方式中电流、电压相位关系接线方式中电流、电压相位关系2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.68第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.68在短路时，这些值都很大，可使方向继电器正确灵敏地动作，它保证了两相短在短路时，这些值都很大，可使方向继电器正确灵敏地动作，它保证了两相短路时无电压死区但当母线附近发生了三相短路时，三个线电压均接近于路时无电压死区但当母线附近发生了三相短路时，三个线电压均接近于 ，，则则存在电压死区所以，应该最大限度地减小三相短路时的电压死区存在电压死区所以，应该最大限度地减小三相短路时的电压死区相相 别别表表2-1  90°接线方式各功率方向继电器输入电流和电压接线方式各功率方向继电器输入电流和电压2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.69第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.692. 2. 方向过电流保护的原理接线方向过电流保护的原理接线方向过电流保护的原理接线和展开图如图方向过电流保护的原理接线和展开图如图2.232.23所示，其中三个功率方向继电所示，其中三个功率方向继电器的接线即为器的接线即为9090°°接线方式。

在接入电流、电压时要特别注意电流线圈和电压线接线方式在接入电流、电压时要特别注意电流线圈和电压线图的极性端在实际应用中，如果有一个线圈极性接错，则会出现正方向短路时图的极性端在实际应用中，如果有一个线圈极性接错，则会出现正方向短路时拒动，而反方向短路时误动的严重后果所以，拒动，而反方向短路时误动的严重后果所以，9090°°接线方式的接线不仅要考虑接线方式的接线不仅要考虑继电器的电流、电压应如何接入，还需要注意怎么样接的问题继电器的电流、电压应如何接入，还需要注意怎么样接的问题3. 3. 按相启动接线按相启动接线按相启动接线是指同名相按相启动接线是指同名相( (如如A A相相) )的电流元件触点的电流元件触点 与功率方向继电器的触点与功率方向继电器的触点 直接串联，构成直接串联，构成““与与””门后再三相并联，然后再接入时间元件门后再三相并联，然后再接入时间元件KTKT的线圈，如图的线圈，如图2.24(a)2.24(a)所示这种按相启动接线方式能够保证在反方向发生不对称短路时，因所示这种按相启动接线方式能够保证在反方向发生不对称短路时，因非故障相电流元件不会动作，所以保护不会误启动若不采用按相启动接线，如非故障相电流元件不会动作，所以保护不会误启动。

若不采用按相启动接线，如图图2.24(b)2.24(b)所示，则故障相电流将通过非故障相的功率方向继电器启动时间继电所示，则故障相电流将通过非故障相的功率方向继电器启动时间继电器，造成保护的误动作所以，要采用按相启动接线，否则会使保护误动作器，造成保护的误动作所以，要采用按相启动接线，否则会使保护误动作2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.70第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.70图图2.23  方向过电流保护原理接线图方向过电流保护原理接线图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.71第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.71                        (a) 按相启动按相启动              (b) 不按相启动不按相启动                           图图2.24  方向电流保护的启动方式方向电流保护的启动方式2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.72第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.72        4. 功率方向继电器测量角度的变化范围功率方向继电器测量角度的变化范围下面分析采用下面分析采用90°接线方式时功率方向继电器在各种相间短路时测量角度接线方式时功率方向继电器在各种相间短路时测量角度 的变化范围，进的变化范围，进而得出此种接线方式下功率方向继电器的最大灵敏角的取值。

而得出此种接线方式下功率方向继电器的最大灵敏角的取值1) 三相对称短路三相对称短路当发生三相对称短路时，三只方向继电器的工作情况是相同的，所以只分析一相即可当当发生三相对称短路时，三只方向继电器的工作情况是相同的，所以只分析一相即可当采用采用90°接线方式时，接线方式时，     输入的电流是输入的电流是               ，输入的电压是，输入的电压是               当发生三相对当发生三相对称短路时，各量的关系如图称短路时，各量的关系如图2.25所示，三个相电压仍然对称，所示，三个相电压仍然对称，      根据保护安装处至故障根据保护安装处至故障点之间的线路阻抗角点之间的线路阻抗角      来确定由图可知：来确定由图可知：            °     ，，(负号表示电流超前电压负号表示电流超前电压)当故障点距保护安装处很近时，故障点距保护安装处很近时，             °，当故障点距保护安装处很远时，，当故障点距保护安装处很远时，          °，，   即即                        ，所以，，所以，         的变化范围为的变化范围为                                                                                                    (2-39)因为因为                    时，功率方向继电器动作最灵敏，所以能使其动作的内角时，功率方向继电器动作最灵敏，所以能使其动作的内角 的取值范围为的取值范围为                                                                                                            (2-40)即在正向三相短路时，只要选择即在正向三相短路时，只要选择                    的功率方向继电器均可以动作。

图的功率方向继电器均可以动作图2.18所示所示的功率方向继电器的内角的功率方向继电器的内角     为为30°或或45°，所以能够满足上述要求所以能够满足上述要求2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.73第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.73为了使功率方向继电器具有较高的灵敏性，希望继电器在三相短路时尽可能工为了使功率方向继电器具有较高的灵敏性，希望继电器在三相短路时尽可能工作在最灵敏的状态，即作在最灵敏的状态，即                     ，因此，继电器动作最灵敏的条件是，因此，继电器动作最灵敏的条件是                        图图2.25  三相短路时保护安装处电压、电流相量图三相短路时保护安装处电压、电流相量图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.74第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.74例如，当例如，当             68°时，则时，则                            ，，实选实选       30°的功率方向继电的功率方向继电器，可使功率方向继电器工作在最大灵敏线附近，使其动作最灵敏，使三相短器，可使功率方向继电器工作在最大灵敏线附近，使其动作最灵敏，使三相短路时的电压死区最小。

路时的电压死区最小2) 两相直接短路两相直接短路以以B、、C相短路为例，有以下两种情况相短路为例，有以下两种情况1) 短路点位于保护安装处附近短路点位于保护安装处附近设系统三相电势设系统三相电势     a、、    b、、    c是是对称的，如图对称的，如图2.26所示因为因为B、、C相短路，且短路点距保护安装处较近，则有相短路，且短路点距保护安装处较近，则有             ，，                ，，所以有所以有                  ，，                   ，，                        图图2.26  B、、C相短路时的系统接线图相短路时的系统接线图 2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.75第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.75对对A相相而而言言，，忽忽略略负负荷荷电电流流时时，，       ，，所所以以A相相不不动动作作而而B相相和和C相相的的短短路路电电流流                          ，，由由             产产生生，，     滞滞后后于于      的的相相位位角角为为 (短短路路点点至至保保护安装处之间线路的阻抗角，其变化范围为护安装处之间线路的阻抗角，其变化范围为                   )，如图，如图2.27(a)所示。

所示对对于于      相相的的功功率率方方向向继继电电器器，，                  ，，              ，，则则                   ，，因因为为                          ,                   所所以以                                   ，，所所以以能能使使B相相的的功功率率方方向向继继电电器器动动作的内角作的内角    为为                                 a) 近处短路近处短路             (b) 远处短路远处短路图图2.27  B、、C两相短路时保护安装处电压、电流相量图两相短路时保护安装处电压、电流相量图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.76第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.76对于对于C相的功率方向继电器，相的功率方向继电器，           ，，            ，则，则                     ，，因为因为          所以所以                       ，，即能使即能使 相的功率方向继电器动作的内角相的功率方向继电器动作的内角 为为                  。

在保护安装处附近正方向两相短路时，只要满足内角为在保护安装处附近正方向两相短路时，只要满足内角为                    ，，则两相则两相功率方向继电器就能够正确动作功率方向继电器就能够正确动作2) 短路点远离保护安装处因为短路点远离保护安装处，所以可认为保护安短路点远离保护安装处因为短路点远离保护安装处，所以可认为保护安装处三相电压是对称的，即装处三相电压是对称的，即            ，，           ，，                 ，当，当B、、C两相短路两相短路时，时，                    ，而，而         由由          产生，并滞后于产生，并滞后于          的相位角为的相位角为      (短短路点至保护安装处之间线路的阻抗角，其变化范围为路点至保护安装处之间线路的阻抗角，其变化范围为                      )，如图，如图2.27(b)所示对于非故障的对于非故障的A相功率方向继电器，若不考虑负荷电流，则继电器不动作相功率方向继电器，若不考虑负荷电流，则继电器不动作2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.77第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.77       对于对于B相的功率方向继电器，相的功率方向继电器，           ，，             ，则，则                         ，，因因为为                    ，，所以所以                     ，所以能使，所以能使B相的功率方向继电器动作的内相的功率方向继电器动作的内角角 的范围为的范围为30°～～120°。

对于对于C相的功率方向继电器，相的功率方向继电器，          ，，              ，则，则                                  ，，因因为为                   ，，所以所以                  ，所以能使，所以能使C相的功率方向继电器动作的内角相的功率方向继电器动作的内角 的范围为的范围为         ～～60°所以，在远离保护安装处正方向两相短路时，要使所以，在远离保护安装处正方向两相短路时，要使B、、C两相的功率方向继电两相的功率方向继电器都能动作的内角器都能动作的内角 的范围为的范围为30°～～60°所以，正方向不论近处还是远处所以，正方向不论近处还是远处B、、C两相短路时，使故障相继电器动作的内两相短路时，使故障相继电器动作的内角角 的范围是的范围是30°～～60°采用同样的方法，可以分析出采用同样的方法，可以分析出AB、、CA两相短路时的情况，其测量角度两相短路时的情况，其测量角度      的的变化范围如表变化范围如表2-2所示2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.78第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.782.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.79第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.79从表从表2-2中可以看出，在发生各种类型的相间短路时，中可以看出，在发生各种类型的相间短路时，90°接线方式的功率方向继电器的接线方式的功率方向继电器的        ,        变化范围总是在变化范围总是在                   ，，称为变化总范围。

所以，对于动作区为称为变化总范围所以，对于动作区为                  的的功率方向继电器来说，为获得最大的灵敏角，取功率方向继电器来说，为获得最大的灵敏角，取                     ，即，即                 的范围是的范围是30°～～60°就完全能够满足对它的要求，则不管短路点远近，它都能正确判断各种相间短路就完全能够满足对它的要求，则不管短路点远近，它都能正确判断各种相间短路的短路功率方向的短路功率方向用于保护相间短路的功率方向继电器，都具有用于保护相间短路的功率方向继电器，都具有 °            和和 °             两个最大灵敏角，即两个最大灵敏角，即当接当接               时，时，                ，则，则                                当接当接     时，时，                ，，                        则则                                       90°接线方式的主要优点是：不论发生三相短路还是两相短路，继电器均能正确判断故障接线方式的主要优点是：不论发生三相短路还是两相短路，继电器均能正确判断故障方向；选择合适的继电器内角方向；选择合适的继电器内角      ，在各种相间短路时可使继电器工作在最大灵敏线，在各种相间短路时可使继电器工作在最大灵敏线   附附近。

近2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.80第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.80        2.2.4  方向性电流保护的整定计算方向性电流保护的整定计算方向性电流保护的整定计算与单侧电源三段式电流保护的整定原则基本相同，方向性电流保护的整定计算与单侧电源三段式电流保护的整定原则基本相同，但有几点不同需要说明但有几点不同需要说明1. ⅠⅠ段方向电流速断保护段方向电流速断保护如图如图2.28所示，对保护所示，对保护1，，                             (         为本线路末端最大短路电为本线路末端最大短路电流流)如果保护如果保护1的反向电流的反向电流             ＞＞            ，则，则                的整定有两种不同的整定有两种不同的方案的方案：：(1) 按本线路末端最大短路电流整定，即按本线路末端最大短路电流整定，即                      ，，但为防止反方向短路但为防止反方向短路误动作，应加装功率方向继电器，即采用方向电流速断保护。

但此方案必有位误动作，应加装功率方向继电器，即采用方向电流速断保护但此方案必有位于线路首端的电压死区，在死区范围内，保护将拒动于线路首端的电压死区，在死区范围内，保护将拒动图图2.28  双侧电源线路电流保护整定说明图双侧电源线路电流保护整定说明图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.81第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.81(2) 按最大反向短路电流来整定，即按最大反向短路电流来整定，即                       ，但增大了保护，但增大了保护1的动作电流，的动作电流，使其灵敏度降低，保护区缩小了但这种方案不需增设功率方向继电器，也没使其灵敏度降低，保护区缩小了但这种方案不需增设功率方向继电器，也没有线路首端的电压死区有线路首端的电压死区两种方案可根据系统线路的实际条件来决定两种方案可根据系统线路的实际条件来决定2. ⅡⅡ段方向性限时电流速断保护段方向性限时电流速断保护以图以图2.28中的保护中的保护2和和3为例来说明：为例来说明：(1) 若若      ＞＞      或或       ＜＜     ，则保护，则保护2的第二段可不装设功率方向继电器。

的第二段可不装设功率方向继电器2) 若若      ＞＞      或或      ＜＜      ，则保护，则保护3的第二段也可不装设功率方向继电器的第二段也可不装设功率方向继电器3) 若若         且且     ＞＞      和和      ＞＞      ，则保护，则保护2和保护和保护3的第二段均应加装功率方的第二段均应加装功率方向继电器向继电器2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.82第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.82 3. ⅢⅢ段方向性定时限过电流保护段方向性定时限过电流保护在图在图2.29所示的单侧电源环形网络中，线路所示的单侧电源环形网络中，线路 的最大负荷完全有可能小于线路的最大负荷完全有可能小于线路   的的，即，即        ＜＜       ，，则使则使        ＜＜        当线路当线路 上发生短路时，若上发生短路时，若     ＞＞     ＞＞   ，，则保护则保护4的第三段动作，而保护的第三段动作，而保护2的第三段拒动，使负荷的第三段拒动，使负荷      失去失去电源，扩大了电源，扩大了停电范围停电范围(无选择性无选择性)，所以，保护，所以，保护4的第三段是误动。

为防止发生这种误动，则的第三段是误动为防止发生这种误动，则必须保证必须保证                                 ＞＞         ＞＞                                    ＞＞         ＞＞ 和和                                                             ＞＞             ＞＞                                 ＞＞               ＞＞ 图图2.29  单侧电源环形网络图单侧电源环形网络图2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.83第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.83这样，当这样，当k点短路时点短路时，，   可能小于可能小于       (经过保护经过保护2的路径长，电流小的路径长，电流小)，而使保，而使保护护2不动作但此时因不动作但此时因k点经保护点经保护1至电源的路径很短，所以通过保护至电源的路径很短，所以通过保护1的电流的电流很大，保护很大，保护1一定能动作，使一定能动作，使QF1跳闸，之后跳闸，之后,使使   随之大大增加，则保护随之大大增加，则保护2也也就动作了。

保护就动作了保护2的这种动作行为称为相继启动的这种动作行为称为相继启动所谓相继启动，是指一条线路两侧的保护装置，当线路上发生短路时，其中一所谓相继启动，是指一条线路两侧的保护装置，当线路上发生短路时，其中一侧的保护装置先动作，等它作用于跳闸后，另一侧保护装置才动作出现这种侧的保护装置先动作，等它作用于跳闸后，另一侧保护装置才动作出现这种动作行为的线路长度，称为保护装置的相继动作区动作行为的线路长度，称为保护装置的相继动作区保护装置的相继动作区，取决于环形线路各段长度之比和故障电流与动作电流保护装置的相继动作区，取决于环形线路各段长度之比和故障电流与动作电流之比因此，相继动作不仅在靠近电源母线处短路时发生，而且可能发生在头之比因此，相继动作不仅在靠近电源母线处短路时发生，而且可能发生在头段线路的大部分区域或全线路上，有时甚至伸长到相邻线路上去段线路的大部分区域或全线路上，有时甚至伸长到相邻线路上去保护装置的相继启动，将增加整个电网切除故障的时间，这是不希望的但由保护装置的相继启动，将增加整个电网切除故障的时间，这是不希望的但由于网络的结构和保护装置的工作原理，决定了相继启动是不可避免的因此有于网络的结构和保护装置的工作原理，决定了相继启动是不可避免的。

因此有时可利用相继启动来保证保护装置的灵敏度例如在图时可利用相继启动来保证保护装置的灵敏度例如在图2.29中，保护装置中，保护装置2的的灵敏度可按灵敏度可按k点短路时点短路时QF1跳闸后来校验跳闸后来校验         2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.84第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.84        2.2.5  对方向性电流保护的评价对方向性电流保护的评价方向性电流保护是为满足多侧电源辐射形电网和单侧电源环网的需要，在单侧电方向性电流保护是为满足多侧电源辐射形电网和单侧电源环网的需要，在单侧电源辐射形电网的电流保护的基础上增设功率方向继电器构成的，所以能够保证各源辐射形电网的电流保护的基础上增设功率方向继电器构成的，所以能够保证各保护之间动作的选择性，这是方向电流保护的主要优点但当继电保护中应用方保护之间动作的选择性，这是方向电流保护的主要优点但当继电保护中应用方向元件后将使接线复杂，投资增加，同时保护安装处附近正方向发生三相短路时，向元件后将使接线复杂，投资增加，同时保护安装处附近正方向发生三相短路时，存在电压死区，使整套保护装置拒动，当电压互感器二次侧开路时，方向元件还存在电压死区，使整套保护装置拒动，当电压互感器二次侧开路时，方向元件还可能误动作，并且当系统运行方式变化时，会严重影响保护的技术性能。

这是方可能误动作，并且当系统运行方式变化时，会严重影响保护的技术性能这是方向电流保护的缺点向电流保护的缺点2.2 2.2 电电网相网相间间短路的方向性短路的方向性电电流保流保护护1.85第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.85在电力系统中，中性点的工作方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和在电力系统中，中性点的工作方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地三种，后两种也称非直接接地在我国，中性点不接地三种，后两种也称非直接接地在我国，110 及以上电压等级的电及以上电压等级的电网都采用中性点直接接地方式，而网都采用中性点直接接地方式，而3 ～～35 的电网采用中性点非直接接地方式的电网采用中性点非直接接地方式在中性点直接接地的系统中，发生单相接地短路时，将出现很大的故障相电流和在中性点直接接地的系统中，发生单相接地短路时，将出现很大的故障相电流和零序电流，故又称为大电流接地系统在中性点非直接接地的系统中，发生单相零序电流，故又称为大电流接地系统在中性点非直接接地的系统中，发生单相接地时，因构不成短路回路，在故障点上流过比负荷电流小得多的电流，故又称接地时，因构不成短路回路，在故障点上流过比负荷电流小得多的电流，故又称为小电流接地系统为小电流接地系统。

本节根据大电流接地系统发生单相接地故障时，在电网中产生的零序分量的特点，本节根据大电流接地系统发生单相接地故障时，在电网中产生的零序分量的特点，分别介绍零序分量过滤器及零序电流保护、零序方向电流保护的接线及整定，并分别介绍零序分量过滤器及零序电流保护、零序方向电流保护的接线及整定，并指出零序电流保护的优缺点指出零序电流保护的优缺点2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.86第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.86         2.3.1  接地时零序分量的特点接地时零序分量的特点在大电流接地系统中，当正常运行和发生相间短路时，三相对地电压之相量和为零，在大电流接地系统中，当正常运行和发生相间短路时，三相对地电压之相量和为零，三相电流之相量和也为零，无零序电压和零序电流当发生单相接地短路时，将出现三相电流之相量和也为零，无零序电压和零序电流当发生单相接地短路时，将出现零序电压和零序电流，如图零序电压和零序电流，如图2.30所示a) 系统接线图系统接线图 (b) 零序网络图零序网络图                            (c) 零序电压分布图零序电压分布图 (d) 忽略电阻时相量图忽略电阻时相量图                       (e) 计及电阻时相量计及电阻时相量图图图图2.30  单相接地时的零序网络单相接地时的零序网络2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.87第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.87零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压      而产生的，它必须经过变压而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。

所以，零序电流只能在中性点接地的电网中流动器接地的中性点构成回路所以，零序电流只能在中性点接地的电网中流动对零序电流的方向，规定母线流向线路为正，而零序电压的正负以大地为基准，对零序电流的方向，规定母线流向线路为正，而零序电压的正负以大地为基准，线路高于大地的电压为正，低于大地的电压为负这样形成的网络称为零序网线路高于大地的电压为正，低于大地的电压为负这样形成的网络称为零序网络，如图络，如图2.30(b)所示由此可知，零序电流的实际方向，是线路流向母线的方所示由此可知，零序电流的实际方向，是线路流向母线的方向零序网络中的零序电压、零序电流、零序功率等统称为零序分量，具有如向零序网络中的零序电压、零序电流、零序功率等统称为零序分量，具有如下特点1. 零序电压零序电压零序电压的最高点位于接地故障处，系统中距故障点越远处的零序电压越低零序电压的最高点位于接地故障处，系统中距故障点越远处的零序电压越低零序电压的分布如图零序电压的分布如图2.30(c)所示保护安装处的母线零序电压为所示保护安装处的母线零序电压为     (      )，其，其大小主要取决于变压器的零序电抗大小主要取决于变压器的零序电抗      (       )。

2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.88第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.882. 零序电流零序电流(1) 零序电流是由零序电压产生的，它必须经过变压器中性点构成回路所以它零序电流是由零序电压产生的，它必须经过变压器中性点构成回路所以它只能在中性点接地的网络中流动，而中性点不接地的网络中不存在零序电流只能在中性点接地的网络中流动，而中性点不接地的网络中不存在零序电流2) 零序电流与零序电压的相位关系当忽略回路电阻时，回路为纯电感电路，零序电流与零序电压的相位关系当忽略回路电阻时，回路为纯电感电路，其相位关系按规定正方向画出如图其相位关系按规定正方向画出如图2.30(d)所示所示(虚线为电流的实际方向虚线为电流的实际方向)当计及回路电阻时，如取零序阻抗角回路电阻时，如取零序阻抗角              °时，其相位关系如图时，其相位关系如图2.30(e)所示，则零所示，则零序电流将超前零序电压序电流将超前零序电压        °3) 零序电流的分布，主要取决于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻零序电流的分布，主要取决于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。

如当变压器抗，而与电源的数目和位置无关如当变压器       的中性点不接地时，则的中性点不接地时，则           所以，只要系统中性点接地的数目和分布不变，即使电源运行方式变化，零序所以，只要系统中性点接地的数目和分布不变，即使电源运行方式变化，零序网络仍保持不变，这就使零序电流保护受电源运行方式的影响减小网络仍保持不变，这就使零序电流保护受电源运行方式的影响减小4) 零序电流保护的灵敏度直接决定于系统中性点接地的数目和分布所以要求零序电流保护的灵敏度直接决定于系统中性点接地的数目和分布所以要求变压器中性点不应任意改变其接地方式变压器中性点不应任意改变其接地方式2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.89第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.89        3. 零序功率零序功率零序功率是由故障点流向电源，即由故障线路流向母线而通常规定，母线到线路零序功率是由故障点流向电源，即由故障线路流向母线而通常规定，母线到线路的方向为正所以，对于零序功率方向继电器，它是在负值零序功率下动作的零的方向为正所以，对于零序功率方向继电器，它是在负值零序功率下动作的。

零序功率方向继电器的输入电压与输入电流之间的相位差完全取决于变压器的零序阻序功率方向继电器的输入电压与输入电流之间的相位差完全取决于变压器的零序阻抗角，如抗角，如        与与        之间的相位差则决定于变压器之间的相位差则决定于变压器       的零序阻抗角，与被保护线的零序阻抗角，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关路的零序阻抗及故障点的位置无关所以，用零序电流和零序电压的幅值以及它们的相位关系即可实现接地短路的零序所以，用零序电流和零序电压的幅值以及它们的相位关系即可实现接地短路的零序电流保护和零序方向保护电流保护和零序方向保护4. 变压器中性点接地方式的选择变压器中性点接地方式的选择系统中全部或部分变压器中性点直接接地是大接地电流系统的标志其主要目的是系统中全部或部分变压器中性点直接接地是大接地电流系统的标志其主要目的是降低对整个系统绝缘水平的要求但中性点接地变压器的台数、容量及其分布情况降低对整个系统绝缘水平的要求但中性点接地变压器的台数、容量及其分布情况变化时，零序网络也随之改变，因此，同一故障点的零序电流分布也随之改变所变化时，零序网络也随之改变，因此，同一故障点的零序电流分布也随之改变。

所以变压器的中性点接地情况改变，将直接影响零序电流保护的灵敏性因此对变压以变压器的中性点接地情况改变，将直接影响零序电流保护的灵敏性因此对变压器中性点接地的选择要满足下面两条要求器中性点接地的选择要满足下面两条要求：：(1) 不使系统出现危险的过电压不使系统出现危险的过电压2) 不使零序网络有较大改变，以保证零序电流保护有稳定的灵敏性不使零序网络有较大改变，以保证零序电流保护有稳定的灵敏性2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.90第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.90根据上述两条要求，变压器中性点接地方式选择的原则如下：根据上述两条要求，变压器中性点接地方式选择的原则如下：(1) 在多电源系统中，每个电源处至少有一台变压器中性点接地，以防止中性点不接地在多电源系统中，每个电源处至少有一台变压器中性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其他电源切断联系时，形成中性点不接地系统在图的电源因某种原因与其他电源切断联系时，形成中性点不接地系统在图2.30(a)中，中，如变压器如变压器T1的中性点不接地，当线路的中性点不接地，当线路AB上发生接地短路时，上发生接地短路时，B侧零序保护先动作跳开侧零序保护先动作跳开B侧断路器，则侧断路器，则A侧成为一个中性点不接地系统并带接地故障点运行，从而会产生危险侧成为一个中性点不接地系统并带接地故障点运行，从而会产生危险的弧光电压，使按大接地电流系统设计的设备的绝缘遭受到破坏。

的弧光电压，使按大接地电流系统设计的设备的绝缘遭受到破坏2) 在双母线按固定联接方式运行的变电站，每组母线上至少应有一台变压器中性点直在双母线按固定联接方式运行的变电站，每组母线上至少应有一台变压器中性点直接接地这样，当母线联络开关断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变接接地这样，当母线联络开关断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变    压器3) 每个电源处有多台变压器并联运行时，规定正常时按一台变压器中性点直接接地运每个电源处有多台变压器并联运行时，规定正常时按一台变压器中性点直接接地运行，其他变压器中性点不接地这样，当某台中性点接地变压器由于检修或其他原因行，其他变压器中性点不接地这样，当某台中性点接地变压器由于检修或其他原因切除时，将另一台变压器中性点接地，以保持系统零序电流的大小与分布不变切除时，将另一台变压器中性点接地，以保持系统零序电流的大小与分布不变4) 两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器，正常时将一台变压器中性点两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器，正常时将一台变压器中性点直接接地当中性点接地变压器退出运行时，则将另一台变压器中性点直接接地运行直接接地。

当中性点接地变压器退出运行时，则将另一台变压器中性点直接接地运行(5) 220kV以上大型电力变压器都为分级绝缘，且分为两种类型，其中绝缘水平较低的以上大型电力变压器都为分级绝缘，且分为两种类型，其中绝缘水平较低的一种一种(500kV系统，中性点绝缘水平为系统，中性点绝缘水平为38kV的变压器的变压器)，中性点必须直接接地中性点必须直接接地2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.91第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.912.3.2  零序分量过滤器零序分量过滤器零序电流和零序电压是通过零序分量过滤器取得的，零序分量过滤器有零序电零序电流和零序电压是通过零序分量过滤器取得的，零序分量过滤器有零序电压过滤器和零序电流过滤器两种压过滤器和零序电流过滤器两种1. 零序电压过滤器零序电压过滤器为取得零序电压，可采用以下几种接线方式的互感器为取得零序电压，可采用以下几种接线方式的互感器1) 采用三个单相电压互感器采用三个单相电压互感器如图如图2.31(a)所示，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组三个相所示，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组三个相互串联，接成开口三角形，则从互串联，接成开口三角形，则从      两端即可获得零序电压两端即可获得零序电压                          。

2) 采用三相五柱式三绕组电压互感器采用三相五柱式三绕组电压互感器如图如图2.31(b)所示，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组有两组所示，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组有两组线圈，一组接成星形，用于接测量仪表或继电器，另一组接成开口三角形，从线圈，一组接成星形，用于接测量仪表或继电器，另一组接成开口三角形，从开口处即可获得零序电压开口处即可获得零序电压                         2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.92第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.92        3) 对于发电机对于发电机当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，从它的二次绕组中也能获当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，从它的二次绕组中也能获得零序电压，如图得零序电压，如图2.31(c)所示a) 三个单相电压互感器接线三个单相电压互感器接线         (b) 三相五柱式接线三相五柱式接线    (c) 发电机中性点接线发电机中性点接线                                  图图2.31  零序电压过滤器零序电压过滤器2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.93第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.932. 零序电流过滤器零序电流过滤器对于架空线路，为取得零序电流，通常采用三个单相电流互感器，接成完全星形接法对于架空线路，为取得零序电流，通常采用三个单相电流互感器，接成完全星形接法，如图，如图2.32(a)所示，其继电器中得到的电流为所示，其继电器中得到的电流为                          (实际就是中线中流过实际就是中线中流过的电流的电流)。

所以，实际应用中，并不需要专门的零序电流过滤器，而是将继电器接入所以，实际应用中，并不需要专门的零序电流过滤器，而是将继电器接入相间短路保护用电流互感器的中线上就可以了相间短路保护用电流互感器的中线上就可以了对于电缆线路，如图对于电缆线路，如图2.32(b)所示，将互感器套在电缆外面，从铁芯中穿过的电缆就所示，将互感器套在电缆外面，从铁芯中穿过的电缆就是电流互感器的一次绕组，其一次电流是是电流互感器的一次绕组，其一次电流是                        ，，正常时正常时，，                ，，只只有当一次侧出现零序电流时，即有当一次侧出现零序电流时，即                             ，，在二次侧才有相应的在二次侧才有相应的 输出，其输出，其主要特点就是接线简单主要特点就是接线简单 (a) 架空线路用架空线路用      (b) 电缆线路用电缆线路用图图2.32  零序电流过滤器零序电流过滤器2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.94第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.942.3.3  三段式零序电流保护三段式零序电流保护零序电流保护与三段式相间短路保护基本相似，也分为三段式：零序电流零序电流保护与三段式相间短路保护基本相似，也分为三段式：零序电流I段为瞬时段为瞬时零序电流速断，只保护线路的一部分；零序电流零序电流速断，只保护线路的一部分；零序电流II段为限时零序电流速断，可保护段为限时零序电流速断，可保护本线路全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，带有本线路全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，带有 延时，它与零序电流延时，它与零序电流I段共同构成本线路接地故障的主保护；零序电流段共同构成本线路接地故障的主保护；零序电流III段为零序过电流保护，动作时限段为零序过电流保护，动作时限按阶梯原则整定，它作为本线路和相邻线路的单相接地故障的后备保护。

按阶梯原则整定，它作为本线路和相邻线路的单相接地故障的后备保护零序电流与线路的阻抗有关，可以作出零序电流与线路的阻抗有关，可以作出 随线路长度随线路长度 变化的关系曲线，然后进行整变化的关系曲线，然后进行整定，其整定原则类似于相间短路的三段式电流保护定，其整定原则类似于相间短路的三段式电流保护2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.95第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.951. 零序电流零序电流I段段——零序电流速断保护零序电流速断保护零序电流速断保护的动作电流零序电流速断保护的动作电流         的整定应考虑以下三个原则的整定应考虑以下三个原则：：(1) 为保证选择性为保证选择性，，       应大于本线路末端单相或两相接地短路时流过保护安装处的应大于本线路末端单相或两相接地短路时流过保护安装处的最大零序电流最大零序电流            ，即，即    　　　　                                                                            (2-41)式中式中　　     ——可靠系数，取可靠系数，取1.2 ～～ 1.3。

2) 应大于断路器三相不同时合闸应大于断路器三相不同时合闸(非全相运行非全相运行)时出现的最大零序电流时出现的最大零序电流 ，即，即    　　　　                     (2-42)式中式中            ——可靠系数，取可靠系数，取1.1～～1.2说明：说明：①①按上述原则整定时，应选取其中较大者作为零序电流速断保护的动作电流；按上述原则整定时，应选取其中较大者作为零序电流速断保护的动作电流；②②若零序一段的动作时间若零序一段的动作时间(保护固有时间保护固有时间)大于断路器三相不同时合闸的时间，则不需大于断路器三相不同时合闸的时间，则不需考虑考虑       的影响，只按原则的影响，只按原则(1)整定；整定；③③在有些情况下，若按原则在有些情况下，若按原则(2)整定将使启动电整定将使启动电流过大，保护范围过小，这时可采用：合闸时流过大，保护范围过小，这时可采用：合闸时(手动或自动手动或自动)使零序使零序Ι段带有一个小的段带有一个小的延时延时(0.15s)，以躲过三相不同时合闸的时间，这样整定时也不需要考虑原则，以躲过三相不同时合闸的时间，这样整定时也不需要考虑原则(2)了了2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.96第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.96        (3) 当系统采用单相自动重合闸时当系统采用单相自动重合闸时 (哪相接地，哪相跳闸，然后自动重合闸哪相接地，哪相跳闸，然后自动重合闸)，单相短路故障被切除后，系统处于非全相运行状态，并伴有系统振荡，此时将，单相短路故障被切除后，系统处于非全相运行状态，并伴有系统振荡，此时将会出现很大的零序电流会出现很大的零序电流               。

若若          ＞＞          (         按上述原则整定的按上述原则整定的)，，则保护将要误动作则保护将要误动作若按若按              整定，则动作电流过大，使保护范围缩小，不能充分发挥零序整定，则动作电流过大，使保护范围缩小，不能充分发挥零序ⅠⅠ段段的作用此时，应设置灵敏度不同的两套零序电流速断保护的作用此时，应设置灵敏度不同的两套零序电流速断保护：：①① 灵敏的灵敏的ⅠⅠ段段：：       仍按上述原则整定，因动作值小，保护范围大，所以灵敏仍按上述原则整定，因动作值小，保护范围大，所以灵敏主要任务是对全相运行状态下的接地故障进行保护当单相自动重合闸启动时主要任务是对全相运行状态下的接地故障进行保护当单相自动重合闸启动时(即开始切除单相接地故障时即开始切除单相接地故障时)将其自动闭锁，待恢复全相运行时再重新投入将其自动闭锁，待恢复全相运行时再重新投入②② 不灵敏的不灵敏的ⅠⅠ段：其整定原则为段：其整定原则为                                                                                    (2-43)因动作值大，保护范围小，所以不灵敏。

主要任务是专为非全相运行状态下因动作值大，保护范围小，所以不灵敏主要任务是专为非全相运行状态下(如如单相自动重合闸过程中单相自动重合闸过程中)，其他两相又发生了单相接地故障时的保护，以便尽快，其他两相又发生了单相接地故障时的保护，以便尽快地将故障切除当然，它也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围地将故障切除当然，它也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围比灵敏的比灵敏的ⅠⅠ段要小段要小2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.97第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.97        2. 零序电流零序电流II段段——限时零序电流速断保护限时零序电流速断保护限时零序电流速断保护的整定原则与相间短路的限时电流速断保护相同，即考虑限时零序电流速断保护的整定原则与相间短路的限时电流速断保护相同，即考虑与下一条线路的零序与下一条线路的零序ⅠⅠ段保护相配合，如图段保护相配合，如图2.33所示                                                                         (2-44)式中式中         ——可靠系数，取可靠系数，取1.1 ～～1.2 。

但应注意，当两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时，该考虑但应注意，当两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时，该考虑变压器对零序电流分流的影响变压器对零序电流分流的影响如图如图2.33所示网络，在两个保护之间的变电所所示网络，在两个保护之间的变电所B母线上接有中性点接地变压器母线上接有中性点接地变压器 ，，沿线路各点发生接地短路时，流过线路沿线路各点发生接地短路时，流过线路AB的零序电流的零序电流      与短路距离与短路距离     的关系的关系曲线不再是单调平滑变化的，如图曲线不再是单调平滑变化的，如图2.33(c)所示，这是所示，这是       接线的变压器接线的变压器     分流分流作用的结果作用的结果        2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.98第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.98(a) 网络图网络图 (b) 零序等效图零序等效图(c) 零序电流变化曲线图零序电流变化曲线图图图2.33  有分支线路时零序电流有分支线路时零序电流ⅡⅡ段动作特性分析段动作特性分析2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.99第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.99为确定保护为确定保护1的零序电流的零序电流ⅡⅡ段的动作电流，当已知流过段的动作电流，当已知流过BC线路的线路的          与与    L的的关系曲线和关系曲线和        时，就可确定保护时，就可确定保护2零序电流速断保护的保护范围末端零序电流速断保护的保护范围末端M点的位点的位置，进而由置，进而由       与与 L的关系曲线和的关系曲线和M点的位置，可求得在点的位置，可求得在M点发生接地故障时流点发生接地故障时流过线路过线路AB的零序电流计算值的零序电流计算值         ，则可得保护，则可得保护1限时电流速断保护的动作电流限时电流速断保护的动作电流为为                                                                                    (2-45)当变压器当变压器       退出或改为中性点不接地运行时，退出或改为中性点不接地运行时，      与与       平滑曲线重合，平滑曲线重合，                  ,  则则                           。

为保证选择性，按上述原则整定的零序电流为保证选择性，按上述原则整定的零序电流ⅡⅡ段应比下一条线路零序电流段应比下一条线路零序电流ⅠⅠ段的段的动作时限大一个时限级差动作时限大一个时限级差Δt，即，即                       限时零序电流速断保护的灵敏系数按被保护线路末端发生接地短路时的最小零序限时零序电流速断保护的灵敏系数按被保护线路末端发生接地短路时的最小零序电流来校验设电流来校验设B母线接地短路时流过母线接地短路时流过AB线路的最小零序电流为线路的最小零序电流为        ，则灵敏，则灵敏系数为系数为                                                          ～～1.5                     (2-46)2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.100第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.100        如果灵敏系数不能满足要求，则可改用与保护如果灵敏系数不能满足要求，则可改用与保护2零序电流零序电流ⅡⅡ段相配合此外段相配合此外还可以考虑用以下方式解决：还可以考虑用以下方式解决：(1) 用两个灵敏度不同的零序用两个灵敏度不同的零序ⅡⅡ段保护。

即保留段保护即保留 的零序电流保护，以便快速切的零序电流保护，以便快速切除正常运行方式和最大运行方式下线路上所发生的接地故障；同时再增加一个除正常运行方式和最大运行方式下线路上所发生的接地故障；同时再增加一个与下级线路零序电流与下级线路零序电流ⅡⅡ段保护相配合的段保护相配合的ⅡⅡ段保护，它能保证在各种运行方式下段保护，它能保证在各种运行方式下线路上发生短路时，保护装置具有足够的灵敏系数这样与零序电流速断保护线路上发生短路时，保护装置具有足够的灵敏系数这样与零序电流速断保护和零序过电流保护共同组成四段式零序电流保护和零序过电流保护共同组成四段式零序电流保护2) 从电网接线的全局考虑，可改用接地距离保护从电网接线的全局考虑，可改用接地距离保护3. 零序电流零序电流III段段——定时限零序过电流保护定时限零序过电流保护定时限零序过电流保护的作用相当于相间短路的过电流保护，在一般情况下是定时限零序过电流保护的作用相当于相间短路的过电流保护，在一般情况下是作为后备保护使用的，但在中性点直接接地系统中的终端线路上，也可以作为作为后备保护使用的，但在中性点直接接地系统中的终端线路上，也可以作为主保护使用。

其动作电流主保护使用其动作电流      应按照下列原则进行整定应按照下列原则进行整定：：2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.101第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.101         (1)      应大于相邻线路首端应大于相邻线路首端(本线路末端本线路末端)三相短路时所出现的最大零序不三相短路时所出现的最大零序不平衡电流，即平衡电流，即                                                                         (2-47)                                                                          (2-48)式中式中      ——可靠系数，取可靠系数，取 1.1   ～～1.2；；                ——非周期分量影响系数，当采用自动重合闸后加速时为非周期分量影响系数，当采用自动重合闸后加速时为1.5～～2.0，其，其他情况为他情况为 1；；                 ——电流互感器同型系数，取电流互感器同型系数，取0.5 ；；                 ——电流互感器误差，取电流互感器误差，取                    ；；               ——相邻线路首端最大三相短路电流。

相邻线路首端最大三相短路电流2)                 应大于非全相运行时应大于非全相运行时      ，即，即                                                                                    (2-49)(3) 按与相邻线路的零序电流按与相邻线路的零序电流II段或段或III段配合进行整定段配合进行整定按上述的整定原则计算，应选取其中较大者作为按上述的整定原则计算，应选取其中较大者作为      的整定值的整定值2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.102第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.102        关于零序关于零序II、、III段保护的配置情况如下：段保护的配置情况如下：①① 零序零序II段保护只与相邻线路的瞬动保护段配合，设置零序段保护只与相邻线路的瞬动保护段配合，设置零序III段保护与相邻线路零序段保护与相邻线路零序II段的保护配合，不满足灵敏系数要求时，再与相邻线路的零序段的保护配合，不满足灵敏系数要求时，再与相邻线路的零序III段保护配合并要求有段保护配合并要求有足够的灵敏系数。

足够的灵敏系数②② 零序零序II段保护与相邻线路瞬动保护段配合，若能满足灵敏系数要求则不设置零序段保护与相邻线路瞬动保护段配合，若能满足灵敏系数要求则不设置零序III段保护，否则设置零序段保护，否则设置零序III段保护，其整定要求同上有时为了缩短零序段保护，其整定要求同上有时为了缩短零序III段保护的动段保护的动作时限，可以只和作时限，可以只和0.5s的零序的零序II段保护配合，灵敏系数不够就按保证本线路末端接地段保护配合，灵敏系数不够就按保证本线路末端接地短路时有足够的灵敏系数计算短路时有足够的灵敏系数计算③③ 用零序用零序II段保护能保证本线路末端接地短路的灵敏系数时，不设置零序段保护能保证本线路末端接地短路的灵敏系数时，不设置零序III段保护定时限零序过电流保护作为本线路近后备保护的灵敏系数应按本线路末端接地短路时定时限零序过电流保护作为本线路近后备保护的灵敏系数应按本线路末端接地短路时流过保护的最小零序电流校验，要求流过保护的最小零序电流校验，要求                ；；当作为相邻线路的远后备保护时，当作为相邻线路的远后备保护时，应按相邻线路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来检验，要求应按相邻线路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来检验，要求               。

当当两个保护之间具有分支线路时，应考虑分支线路的影响同时还必须要求各保护的零两个保护之间具有分支线路时，应考虑分支线路的影响同时还必须要求各保护的零序三段保护之间的灵敏系数的相互配合，即本级的灵敏系数一定要小于下一级的灵敏序三段保护之间的灵敏系数的相互配合，即本级的灵敏系数一定要小于下一级的灵敏系数系数2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.103第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.103        定时限零序过电流保护的动作时限按阶梯原则确定，如图定时限零序过电流保护的动作时限按阶梯原则确定，如图2.34所示必须注所示必须注意的是，在意的是，在             接法的变压器低压侧的任何故障都不会在高压侧引起零序电接法的变压器低压侧的任何故障都不会在高压侧引起零序电流，因此保护流，因此保护3的零序过电流可以是瞬时动作的，所以对零序过电流保护来说，的零序过电流可以是瞬时动作的，所以对零序过电流保护来说，动作时限可从保护动作时限可从保护3开始逐级配合，即开始逐级配合，即                 ，，                  。

为便于比较，将为便于比较，将反应相间短路的过电流保护的时限特性也画在同一图中，它是从保护反应相间短路的过电流保护的时限特性也画在同一图中，它是从保护4开始逐级开始逐级配合的由图可见，同一线路上零序过电流保护的动作时限小于相间短路过电流配合的由图可见，同一线路上零序过电流保护的动作时限小于相间短路过电流保护的动作时限这是零序过电流保护的优点之一保护的动作时限这是零序过电流保护的优点之一图图2.34  零序过电流保护动作时限特性零序过电流保护动作时限特性2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.104第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.104实践表明，在实践表明，在220kV～～500 的输电线路上发生单相接地故障时，往往会有较大的的输电线路上发生单相接地故障时，往往会有较大的过渡电阻存在，当导线对位于其下面的树木等放电时，接地过渡电阻可能达到过渡电阻存在，当导线对位于其下面的树木等放电时，接地过渡电阻可能达到 ～～ 此时通过保护装置的零序电流很小，上述的零序电流保护均难以动作此时通过保护装置的零序电流很小，上述的零序电流保护均难以动作。

为了在这种情况下能够切除故障，可考虑采用零序反时限过电流保护，继电器的动作电这种情况下能够切除故障，可考虑采用零序反时限过电流保护，继电器的动作电流可按照躲过正常情况下出现的不平衡电流进行整定流可按照躲过正常情况下出现的不平衡电流进行整定2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.105第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1052.3.4  方向性零序电流保护方向性零序电流保护在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压器的中性点至少有一台要接地，由于零在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压器的中性点至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此，在变压器接序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此，在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题1. 方向性零序电流保护工作原理方向性零序电流保护工作原理如图如图2.35所示，线路两侧电源处的变压器中性点均直接接地，这样当所示，线路两侧电源处的变压器中性点均直接接地，这样当k1点发生接点发生接地短路时，其零序等效网络和零序电流分布如图地短路时，其零序等效网络和零序电流分布如图2.35(b)所示，按照选择性的要求，所示，按照选择性的要求，应该由保护应该由保护1、、2动作切除故障，但是零序电流动作切除故障，但是零序电流       流过保护流过保护3时，就可能引起保时，就可能引起保护护3的误动作。

同样当的误动作同样当k2点发生接地短路时，其零序等效网络和零序电流分布如点发生接地短路时，其零序等效网络和零序电流分布如图图2.35(c)所示，其零序电流所示，其零序电流         又可能使保护又可能使保护2误动作这与双侧电源电网反应误动作这与双侧电源电网反应相间短路的电流保护一样为了保证位于母线两侧的零序电流保护有选择性地切相间短路的电流保护一样为了保证位于母线两侧的零序电流保护有选择性地切除故障，必须在零序电流保护中加装功率方向元件，构成零序电流方向保护此除故障，必须在零序电流保护中加装功率方向元件，构成零序电流方向保护此时，只需按同一方向的零序电流保护进行配合，并构成阶段式零序方向电流保护时，只需按同一方向的零序电流保护进行配合，并构成阶段式零序方向电流保护2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.106第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.106(a)  网络接线图网络接线图 (b)  点短路时零序等效网络图点短路时零序等效网络图(c)  点短路时零序等效网络图点短路时零序等效网络图图图2.35  零零序序方方向向保保护护工工作作原原理理分分析析图图 2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.107第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.107         2. 零序功率方向继电器零序功率方向继电器为判别零序功率的方向，在零序电流保护装置中应接入零序功率方向继电器，它为判别零序功率的方向，在零序电流保护装置中应接入零序功率方向继电器，它反应于零序功率方向而动作，其整流型的零序功率方向继电器与反应相间短路的反应于零序功率方向而动作，其整流型的零序功率方向继电器与反应相间短路的整流型功率方向继电器的工作原理和构成方法基本相同，差别仅在于接线方式不整流型功率方向继电器的工作原理和构成方法基本相同，差别仅在于接线方式不同。

因为零序功率方向继电器反应的是零序功率的方向，所以需要接入零序电压同因为零序功率方向继电器反应的是零序功率的方向，所以需要接入零序电压          和零序电流和零序电流         ；又因为接地故障点越靠近保护安装处，零序电压越高，所以；又因为接地故障点越靠近保护安装处，零序电压越高，所以零序功率方向继电器不存在电压零序功率方向继电器不存在电压“死区死区”问题这里仅说明零序功率方向继电器问题这里仅说明零序功率方向继电器的接线方法的接线方法由图由图2.30(e)可知，当可知，当k点发生接地短路时，按规定的正方向看，零序电压点发生接地短路时，按规定的正方向看，零序电压      将将滞后于零序电流滞后于零序电流       或或       约约90°～～110°，即保护安装地点背后的零序阻抗角为，即保护安装地点背后的零序阻抗角为90°～～70°这时装设于保护这时装设于保护1和和2的零序方向电流保护均应正确动作，并应工作的零序方向电流保护均应正确动作，并应工作在最灵敏的条件下，即零序功率方向继电器的最大灵敏角为在最灵敏的条件下，即零序功率方向继电器的最大灵敏角为                ～～90     (负号表示电流超前电压负号表示电流超前电压)。

而生产厂家实际制造的零序功率方向继电器的最灵敏而生产厂家实际制造的零序功率方向继电器的最灵敏的角度是的角度是70°～～85°，即电流滞后于电压，即电流滞后于电压70°～～85°时继电器动作最灵敏所以，在时继电器动作最灵敏所以，在使用零序功率方向继电器时，若使用零序功率方向继电器时，若       以正极性端接入继电器电流线圈的极性端，以正极性端接入继电器电流线圈的极性端，则则         必须以负极性端接入继电器电压线圈的极性端，如图必须以负极性端接入继电器电压线圈的极性端，如图2.36所示，反之亦所示，反之亦然2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.108第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.108         具体接线如图具体接线如图2.37所示，将零序功率方向继电器电流线圈的极性端子与零序所示，将零序功率方向继电器电流线圈的极性端子与零序电流过滤器的极性端子相连，以取得电流过滤器的极性端子相连，以取得       ；；而把继电器电压线圈的极性端子与零序而把继电器电压线圈的极性端子与零序电压过滤器的非极性端子相连，以取得电压过滤器的非极性端子相连，以取得        矢量关系如图矢量关系如图2.37所示，刚好符合最灵所示，刚好符合最灵敏的条件。

这一点在实际工作中须特别注意，否则，将失去动作的方向性敏的条件这一点在实际工作中须特别注意，否则，将失去动作的方向性图图2.36  零序功率方向继电器的接线零序功率方向继电器的接线         图图2.37  零序电流与零序电压的相位关系零序电流与零序电压的相位关系 2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.109第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.109        3. 三段式零序方向电流保护三段式零序方向电流保护三段式零序方向电流保护由零序方向电流速断保护、限时零序方向电流速断保护三段式零序方向电流保护由零序方向电流速断保护、限时零序方向电流速断保护和零序方向过电流保护组成，其原理接线如图和零序方向过电流保护组成，其原理接线如图2.38所示在同一保护方向上零序方向电流保护的动作电流和动作时限的整定计算原则以及在同一保护方向上零序方向电流保护的动作电流和动作时限的整定计算原则以及灵敏系数的校验与三段式零序电流保护相同因为接地故障点的灵敏系数的校验与三段式零序电流保护相同因为接地故障点的         最大，所最大，所以当接地故障位于保护安装处附近时不会出现继电器的电压死区。

相反，当接地以当接地故障位于保护安装处附近时不会出现继电器的电压死区相反，当接地点距保护安装处较远时，零序电压和零序电流都较低，继电器可能不启动，所以点距保护安装处较远时，零序电压和零序电流都较低，继电器可能不启动，所以要校验其灵敏度，即相邻线路末端接地短路时流经本保护的最小零序功率与继电要校验其灵敏度，即相邻线路末端接地短路时流经本保护的最小零序功率与继电器的动作功率之比值器的动作功率之比值(即灵敏系数即灵敏系数)要求不小于要求不小于 2.0图图2.38  三段式零序方向电流保护原理接线图三段式零序方向电流保护原理接线图2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.110第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1102.3.5  零序电流保护整定计算举例零序电流保护整定计算举例【【例例2.2】】  试对图试对图2.39中中L1和和L2线路零序电流保护进行整定计算线路零序电流保护进行整定计算图图2.39  例例2.2的系统图的系统图2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.111第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1111. 已知条件已知条件(1) 该系统采用三相重合闸方式该系统采用三相重合闸方式。

2) 零序电流保护为三段式零序电流保护为三段式3) A、、B、、C变电站母线短路电流计算结果列于表变电站母线短路电流计算结果列于表2-3、表、表2-4、表、表2-5中4) 与与L1和和L2相邻线路及变压器的相关整定值，如图相邻线路及变压器的相关整定值，如图2.40所示5) A、、B、、C三个变电站均装有两台同型号、同容量的变压器其中性点均具备相互三个变电站均装有两台同型号、同容量的变压器其中性点均具备相互备用倒替的条件备用倒替的条件6) A变电站变电站T1变压器的变压器的110kV母线接地短路，流过母线接地短路，流过QF2的最大的最大     为为520A，条件是，条件是L3停运7) B变电站变电站T3变压器的变压器的110kV母线接地短路，流过母线接地短路，流过QF1的最大的最大      为为750A，条件是，条件是L2停运流过停运流过QF4的最大的最大       为为685A，条件是，条件是L1停运8) C变电站变电站T5变压器的变压器的110kV母线接地短路，流过母线接地短路，流过QF3的最大的最大       为为660A，条件是，条件是L4停运 (9) QF2对对T1的的110kV侧零序保护的分支系数侧零序保护的分支系数                  ，，QF4对对T3的的110kV侧零序侧零序保护的分支系数保护的分支系数                  ，，QF3对对T5的的110kV侧零序保护的分支系数侧零序保护的分支系数                ，，QF1对对T3的的110kV侧零序保护的分支系数侧零序保护的分支系数                      。

2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.112第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.112图图2.40  例例2.2中已知的相关整定值中已知的相关整定值2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.113第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.113运行方式运行方式短路类型短路类型短路点总零短路点总零序电流序电流/A各分支路电流各分支路电流/AL1L3T1高压侧高压侧正常方式正常方式单相接地单相接地6911221227541945正常方式正常方式两相接地两相接地5526176922021555L3停运停运单相接地单相接地35631896—1667L3停运停运两相接地两相接地31161658—1458表表2-3  A母线短路电流计算表母线短路电流计算表注：注：①① 表中电流为表中电流为②② L1停与停与QF2重合于出口短路的状态相同重合于出口短路的状态相同③③ 表表2-4和表和表2-5的注同此表相同，故从略的注同此表相同，故从略2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.114第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.114运行方式运行方式短路类型短路类型短路点总零短路点总零序电流序电流/A各分支路电流各分支路电流/AL1L2T3高压侧高压侧正常方式正常方式单相接地单相接地5891245112492190正常方式正常方式两相接地两相接地5103212410821890L1停运停运单相接地单相接地2662—9651697L1停运停运两相接地两相接地2647—9601687L2停运停运单相接地单相接地43752311—2064L2停运停运两相接地两相接地39182069—1849表表2-4  B母线短路电流计算表母线短路电流计算表2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.115第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.115运行方运行方式式短路类短路类型型短路点短路点总零序总零序电流电流/A各分支路电流各分支路电流(A)L2L4T5高压高压侧侧正常方正常方式式单相接单相接地地476814709592337正常方正常方式式两相接两相接地地405212508151987L4停运停运单相接单相接地地32301240—1990L4停运停运两相接两相接地地30071157—1850表表2-5  C母线短路电流计算表母线短路电流计算表2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.116第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.116         2. 整定计算整定计算1) QF2零序电流保护的整定零序电流保护的整定(1) I段保护。

段保护①① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定查表按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定查表2-3得最大短路电流为得最大短路电流为2212A，计算得，计算得                                                                          ②② 选定选定                        ，，        2) II保护①① 按与按与QF5的的I段保护配合来整定段保护配合来整定QF2对对QF5的分支系数，由表的分支系数，由表2-3查得的数据计算查得的数据计算因为因为B变电所有两台变压器，所以不考虑一台变压器停运的方式变电所有两台变压器，所以不考虑一台变压器停运的方式                                正常方式正常方式                                                L3停运方式停运方式                计算选定计算选定                   ，则，则                               2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.117第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.117③③ 比较上述两个条件，选定比较上述两个条件，选定1988A，，0.5s。

④④ 校验灵敏度：查表校验灵敏度：查表2-3得最小电流为得最小电流为1658A，则，则 (3) III段保护①① 按与按与QF5的的II段保护段保护0.5s配合整定，即配合整定，即                               ②② 按不伸出按不伸出T1的的110kV母线来整定，即母线来整定，即                                                             ，， ③③ 比较上述两个条件，选定比较上述两个条件，选定1529A，，1s④④ 校验灵敏度：得校验灵敏度：得 QF2零序电流保护整定结果表明，其零序电流保护整定结果表明，其II、、III段灵敏度不满足要求：段灵敏度不满足要求：2875A，，0s；；1988A，，0.5s；；1529A，，1s2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.118第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1182) QF4零序电流保护的整定零序电流保护的整定(1) I段保护①① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定查表按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定。

查表2-4得最大短路电流为得最大短路电流为1249A，计算得，计算得  ②② 选定选定                    ，，                2) II保护①① 按与按与QF2的的I段保护段保护0s配合来整定配合来整定QF4对对QF2的分支系数，因为的分支系数，因为B变电所有两变电所有两台变压器，其中性点可倒换接地，故可选正常方式的数据，由表台变压器，其中性点可倒换接地，故可选正常方式的数据，由表2-4查得数据计算查得数据计算为为正常方式正常方式                 2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.119第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.119②② 按不伸出按不伸出T3的的110kV母线整定母线整定(与变压器差动保护配合与变压器差动保护配合)，即，即  ③③ 比较上述两个条件，选定比较上述两个条件，选定1198A，，0.5s④④ 校验灵敏度：查表校验灵敏度：查表2-4得最小电流为得最小电流为960A，则，则 (3) III段保护①① 按与按与QF2的的II段保护段保护0.5s配合整定，即配合整定，即   ②② 按不伸出按不伸出T3的的110kV母线来整定，即母线来整定，即                                                                 ，， ③③ 比较上述两个条件，由于电流值与本线路比较上述两个条件，由于电流值与本线路II段保护非常接近，对灵敏度没有改善，故不选定，段保护非常接近，对灵敏度没有改善，故不选定，应重新整定。

应重新整定④④ 按与按与QF2的的III段保护段保护1s配合来整定，即配合来整定，即  2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.120第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.120        ⑤⑤ 按与按与T3的的110kV侧零序电流保护侧零序电流保护2000A、、1.5s配合来整定，即配合来整定，即                                         ⑥⑥ 比较上述两条件，选定比较上述两条件，选定636A，，2s⑦⑦ 校验灵敏度：得校验灵敏度：得 QF4零序电流保护整定结果表明，其零序电流保护整定结果表明，其II段灵敏度不满足要求：段灵敏度不满足要求：1623A，，0s；；1198A，，0.5s；；636A，，2s2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.121第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.121       3) QF3零序电流保护的整定零序电流保护的整定(1) I段保护①① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定查表按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定。

查表2-5得最大短路电流为得最大短路电流为1470A，计算得，计算得  ②② 选定选定                       ，，      2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.122第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.122(2) II段保护①① 按与按与QF6的的I段保护配合来整定段保护配合来整定QF3对对QF6的分支系数，由于的分支系数，由于C变电所有两台变变电所有两台变压器，其中性点接地可以倒换，故可按正常方式计算由表压器，其中性点接地可以倒换，故可按正常方式计算由表2-5查得的数据计算为查得的数据计算为                                                                                ②② 按不伸出按不伸出T5的的110kV母线整定母线整定(与变压器差动保护配合与变压器差动保护配合)，即，即                                                  ③③ 比较上述两个条件，选定比较上述两个条件，选定858A，，0.5s。

④④ 校验灵敏度：查表校验灵敏度：查表2-5得最小电流为得最小电流为1157A，则，则 2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.123第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.123(3) III段保护①① 按与按与QF6的的II段保护段保护1s配合整定，即配合整定，即                                        ②② 按与按与T5的的110kV侧零序电流保护侧零序电流保护2s配合来整定，即配合来整定，即                                          ③③ 比较上述两条件，选定比较上述两条件，选定417A，，2.5s④④ 校验灵敏度：得校验灵敏度：得 QF3零序电流保护整定结果表明，灵敏度基本满足要求：零序电流保护整定结果表明，灵敏度基本满足要求：1911A，，0s；；858A，，0.5s；；417A，，2.5s2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.124第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1244) QF1零序电流保护的整定零序电流保护的整定(1) I段保护。

段保护①① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定查表按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定查表2-4得最大短路电流得最大短路电流为为2452A，计算得，计算得  ②② 选定选定                   ，，                    2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.125第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.125(2) II保护①① 按与按与QF3的的I段保护段保护0s配合来整定配合来整定QF1对对QF3的分支系数，由表的分支系数，由表2-4查得的数据查得的数据计算为计算为正常方式正常方式                由于由于B变电所有两台变压器，其中性点接地可以倒换，故可按正常方式计算变电所有两台变压器，其中性点接地可以倒换，故可按正常方式计算   ②② 按不伸出按不伸出T3的的110kV母线整定母线整定(与变压器差动保护配合与变压器差动保护配合)，即，即                      ③③ 比较上述两条件，选定比较上述两条件，选定1457A，，0.5s④④ 校验灵敏度：查表校验灵敏度：查表2-4得最小电流为得最小电流为2069A，则，则 2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.126第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.126        (3) III段保护。

段保护①① 按与按与QF3的的II段保护段保护0.5s配合整定，即配合整定，即  ②② 按不伸出按不伸出T3的的110kV母线来整定，即母线来整定，即  ③③ 比较上述两条件，选定比较上述两条件，选定975A，，1s④④ 校验灵敏度：得校验灵敏度：得 QF1零序电流保护整定结果表明，灵敏度满足要求：零序电流保护整定结果表明，灵敏度满足要求：3187A，，0s；；1457A，，0.5s；；975A，，1s2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.127第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.127结论结论：：(1) QF2及及QF4的零序电流主保护段灵敏度低，不满足要求，应增设或改用接地的零序电流主保护段灵敏度低，不满足要求，应增设或改用接地距离保护加以改善距离保护加以改善2) 各段保护是否需要带方向性，按零序电流方向保护的方法进行判断，其结果各段保护是否需要带方向性，按零序电流方向保护的方法进行判断，其结果已示于图已示于图2.41中                  图图2.41  例例2.2的定值图的定值图—       对的分支系数；对的分支系数；1457A、、0.5s—整定电流与时间；整定电流与时间；1.42—灵敏系数；灵敏系数；→—用方向性；用方向性；×—不用方向性不用方向性2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.128第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.128         2.3.6  对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠，作为辅助保护或在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠，作为辅助保护或后备保护获得了广泛的应用。

它与相间短路的电流保护相比，具有以下特点后备保护获得了广泛的应用它与相间短路的电流保护相比，具有以下特点1. 灵敏性高灵敏性高由于线路的零序阻抗较正序阻抗大，所以线路始端和末端接地短路时，零序电流变化由于线路的零序阻抗较正序阻抗大，所以线路始端和末端接地短路时，零序电流变化显著，曲线较陡，因此零序电流显著，曲线较陡，因此零序电流I段和零序电流段和零序电流II段保护范围较长段保护范围较长此外，零序过电流保护按躲过最大不平衡电流来整定，继电器的动作电流一般为此外，零序过电流保护按躲过最大不平衡电流来整定，继电器的动作电流一般为   ～～ 而相间短路的过电流保护要按最大负荷电流来整定，动作电流值通常都大于零序过而相间短路的过电流保护要按最大负荷电流来整定，动作电流值通常都大于零序过电流保护的动作电流值所以，零序过电流保护灵敏性高电流保护的动作电流值所以，零序过电流保护灵敏性高另外，零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小，保护范围较稳定因为系统运另外，零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小，保护范围较稳定因为系统运行方式变化时，零序网络不变或变化不大，所以零序电流的分布基本不变行方式变化时，零序网络不变或变化不大，所以零序电流的分布基本不变。

2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.129第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1292. 速动性好速动性好由图由图2.34可见，零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护的动作时限要短尤可见，零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护的动作时限要短尤其是对于两侧电源的线路，当线路内部靠近任一侧发生接地短路时，本侧零序电流保护其是对于两侧电源的线路，当线路内部靠近任一侧发生接地短路时，本侧零序电流保护一段动作跳闸后，对侧零序电流将增大，可使对侧零序电流保护一段也相继动作跳闸，一段动作跳闸后，对侧零序电流将增大，可使对侧零序电流保护一段也相继动作跳闸，因而使总的故障切除时间更加缩短因而使总的故障切除时间更加缩短 3. 不受过负荷和系统振荡的影响不受过负荷和系统振荡的影响当系统中发生某些不正常运行状态，如系统振荡、短时过负荷时，三相仍然是对称的，当系统中发生某些不正常运行状态，如系统振荡、短时过负荷时，三相仍然是对称的，不产生零序电流，因此零序电流保护不受其影响，而相间短路电流保护可能受其影响而不产生零序电流，因此零序电流保护不受其影响，而相间短路电流保护可能受其影响而误动作，所以需要采取必要的措施予以防止误动作，所以需要采取必要的措施予以防止。

4. 方向零序电流保护在保护安装处接地时无电压死区方向零序电流保护在保护安装处接地时无电压死区零序电流保护较之其他保护实现简单、可靠，在零序电流保护较之其他保护实现简单、可靠，在 及以上的高压和超高压电网中，单相及以上的高压和超高压电网中，单相接地故障约占全部故障的接地故障约占全部故障的          ～～             ，，而且其他的故障也都是由单相故障发展起而且其他的故障也都是由单相故障发展起来的，所以零序电流保护就为绝大多数的故障提供了保护，具有显著的优越性，因此在来的，所以零序电流保护就为绝大多数的故障提供了保护，具有显著的优越性，因此在中性点直接接地的高压和超高压系统中获得普遍应用中性点直接接地的高压和超高压系统中获得普遍应用2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.130第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.130零序电流保护的缺点是：零序电流保护的缺点是：(1) 受变压器中性点接地数目和分布的影响显著对于运行方式变化很大或接地点变受变压器中性点接地数目和分布的影响显著对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，保护往往不能满足系统运行所提出的要求。

化很大的电网，保护往往不能满足系统运行所提出的要求2) 随着单相自动重合闸的广泛应用，在重合闸动作的过程中将出现非全相运行状态，随着单相自动重合闸的广泛应用，在重合闸动作的过程中将出现非全相运行状态，再考虑到系统两侧的发电机发生摇摆，可能会出现较大的零序电流，因而影响零序电再考虑到系统两侧的发电机发生摇摆，可能会出现较大的零序电流，因而影响零序电流保护的正确工作，此时应从整定计算上予以考虑，或在单相重合闸动作过程中使其流保护的正确工作，此时应从整定计算上予以考虑，或在单相重合闸动作过程中使其短时退出工作短时退出工作3) 当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网(如如 和和 电网电网)时，则在任一电网时，则在任一电网中发生接地短路时都会在另一电网中产生零序电流，这使得零序电流保护的整定配合中发生接地短路时都会在另一电网中产生零序电流，这使得零序电流保护的整定配合复杂化，并增大了零序三段保护的动作时限复杂化，并增大了零序三段保护的动作时限2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.131第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.131         所谓小电流接地系统，是指中性点非直接接地系统，即指中性点不接地所谓小电流接地系统，是指中性点非直接接地系统，即指中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。

在这种系统中，发生单相接地时，因构不系统和中性点经消弧线圈接地系统在这种系统中，发生单相接地时，因构不成短路回路，在故障点上流过比负荷电流小得多的电流，所以称为小电流接地成短路回路，在故障点上流过比负荷电流小得多的电流，所以称为小电流接地系统在我国，系统在我国，3kV～～35 的电网主要采用中性点非直接接地方式的电网主要采用中性点非直接接地方式在小电流接地系统中，发生单相接地时，除故障点电流很小外，三相之间的线在小电流接地系统中，发生单相接地时，除故障点电流很小外，三相之间的线电压仍然保持对称，对负载的供电没有影响，所以在一般情况下都允许再继续电压仍然保持对称，对负载的供电没有影响，所以在一般情况下都允许再继续运行运行2h在此期间，其他两相的对地电压要升高在此期间，其他两相的对地电压要升高        倍，为了防止故障的进一倍，为了防止故障的进一步扩大造成两相或三相短路，应及时发出信号，以便运行人员查找发生接地的步扩大造成两相或三相短路，应及时发出信号，以便运行人员查找发生接地的线路，采取措施予以消除这也是采用小电流接地系统的主要优点所以在单线路，采取措施予以消除这也是采用小电流接地系统的主要优点。

所以在单相接地时，一般只要求继电保护能选出发生接地的线路并及时发出信号，而不相接地时，一般只要求继电保护能选出发生接地的线路并及时发出信号，而不必跳闸但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸必跳闸但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸本节根据中性点不接地系统发生单相接地故障时的特点，介绍绝缘监视装置、本节根据中性点不接地系统发生单相接地故障时的特点，介绍绝缘监视装置、零序电流保护和零序方向电流保护三种保护方式；通过对中性点不接地电网发零序电流保护和零序方向电流保护三种保护方式；通过对中性点不接地电网发生单相接地故障情况的分析，说明中性点经消弧线圈接地的原因，并给出相应生单相接地故障情况的分析，说明中性点经消弧线圈接地的原因，并给出相应的接地保护方法的接地保护方法2.3 2.3 大电流接地系统的零序电流保护大电流接地系统的零序电流保护1.132第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1322.4.1  中性点不接地系统中单相接地故障的特点中性点不接地系统中单相接地故障的特点中性点不接地的简单网络如图中性点不接地的简单网络如图2.42(a)所示。

在正常运行情况下，三相有相同的对地电所示在正常运行情况下，三相有相同的对地电容容      ，，三相的对地电压是对称的，中性点对地电压三相的对地电压是对称的，中性点对地电压              ，在相电压的作用下，，在相电压的作用下，各相的电容电流也是对称的，且超前各自的相电压各相的电容电流也是对称的，且超前各自的相电压90°这时，三相对地电压之和与这时，三相对地电压之和与三相电容电流之和均为零，电网无零序电压和零序电流三相电容电流之和均为零，电网无零序电压和零序电流假设假设A相发生单相接地短路，相发生单相接地短路，A相对地电压为零，对地电容被短接，电容电流为零，相对地电压为零，对地电容被短接，电容电流为零，而其他两相的对地电压升高而其他两相的对地电压升高        倍，对地电容电流也相应增大倍，对地电容电流也相应增大       倍，其相量关系如倍，其相量关系如图图2.42(b)所示a) 网络图网络图            (b)  A相接地故障时相量图相接地故障时相量图图图2.42  中性点不接地系统单相接地中性点不接地系统单相接地2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.133第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.133在不计负荷电流和电网压降时，电网中性点对地电压和各相对地电压为在不计负荷电流和电网压降时，电网中性点对地电压和各相对地电压为                                                                                                                       (2-50)在接地点处出现的零序电压为在接地点处出现的零序电压为                                                                                                     (2-51)A相接地时，相接地时，A相对地电容电流为零，而非故障相在对地电压的作用下，分别产生超相对地电容电流为零，而非故障相在对地电压的作用下，分别产生超前前90°的电容电流，即的电容电流，即                                                                                                      (2-52)此时，通过故障相此时，通过故障相A接地点处的电流是系统非故障相电容电流之和，即接地点处的电流是系统非故障相电容电流之和，即                                                                                                        (2-53)其有效值为其有效值为                      ，，是正常运行时单相电容电流的是正常运行时单相电容电流的 3倍。

倍2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.134第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.134而通过保护安装处的零序电流为而通过保护安装处的零序电流为                                                                                                (2-54)由上可知，在发生单相接地短路时，非故障相电压升高至原来的由上可知，在发生单相接地短路时，非故障相电压升高至原来的           倍，电源中性倍，电源中性点对地电压等于零序电压，零序电压的相量与故障相电势的相量大小相等方向相反点对地电压等于零序电压，零序电压的相量与故障相电势的相量大小相等方向相反单电源多线路中性点不接地电网如图单电源多线路中性点不接地电网如图2.43(a)所示，假设线路所示，假设线路 的的A相相k点接地，则该电点接地，则该电网网A相被短接，整个电网的相被短接，整个电网的A相对地电压和对地电容电流都为零，而非故障相的对地相对地电压和对地电容电流都为零，而非故障相的对地电容电流通过大地、接地点、电源和线路构成回路。

电容电流通过大地、接地点、电源和线路构成回路所以通过非故障线路保护安装处的各相对地电容电流为所以通过非故障线路保护安装处的各相对地电容电流为                                                                                                                             (2-55)2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.135第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.135通过非故障线路保护安装处的零序电流为通过非故障线路保护安装处的零序电流为                                                                                                   (2-56)关系如图关系如图2.43(b)所示，其有效值为所示，其有效值为                                                                                                    (2-57)通过故障线路保护安装处的各相对地电容电流为通过故障线路保护安装处的各相对地电容电流为                                                                                                      (2-58)通过故障线路保护安装处的零序电流为通过故障线路保护安装处的零序电流为                                                                                                                          (2-59)2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.136第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.136其相量关系如图其相量关系如图2.43(c)所示，其有效值为所示，其有效值为                                                                                       (2-60)(b) 非故障线路电流与电压相量图非故障线路电流与电压相量图                     (c) 故障线路电流与电压相量图故障线路电流与电压相量图 (a) 网络图网络图图图2.43  单电源多线路中性点单电源多线路中性点不接地电网不接地电网单相接地时电流电压分析图单相接地时电流电压分析图2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.137第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.137综上所述，中性点不接地电网单相接地短路时零序分量的特点如下：综上所述，中性点不接地电网单相接地短路时零序分量的特点如下：(1) 接地相对地电压为零，非故障相电压升高接地相对地电压为零，非故障相电压升高      倍，电网出现零序电压，电源中性点倍，电网出现零序电压，电源中性点对地电压等于零序电压，零序电压的相量与故障相电势的相量大小相等方向相反。

对地电压等于零序电压，零序电压的相量与故障相电势的相量大小相等方向相反2) 单电源单线路中性点不接地电网的线路上任一点接地时，通过保护安装处的零序电单电源单线路中性点不接地电网的线路上任一点接地时，通过保护安装处的零序电流为零3) 单电源多线路中性点不接地电网的线路上任一点接地时，通过非故障线路的保护安单电源多线路中性点不接地电网的线路上任一点接地时，通过非故障线路的保护安装处的零序电流装处的零序电流       为该线路非故障相对地电容电流之相量和，其数值为为该线路非故障相对地电容电流之相量和，其数值为             (即为即为一条线路的非故障相对地电容电流的相量和一条线路的非故障相对地电容电流的相量和)，并超前零序电压，并超前零序电压90°4) 单电源多线路中性点不接地电网的线路上任一点接地时，通过故障线路的保护安装单电源多线路中性点不接地电网的线路上任一点接地时，通过故障线路的保护安装处的零序电流处的零序电流        为所有非故障线路零序电流之和，其数值为为所有非故障线路零序电流之和，其数值为               ，并滞后零序，并滞后零序电压电压90°5) 接地点流过的电流为电网各元件对地电容电流之和，即接地点流过的电流为电网各元件对地电容电流之和，即                      。

这些特点是构成中性点不接地电网接地保护的依据这些特点是构成中性点不接地电网接地保护的依据2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.138第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1382.4.2  中性点不接地系统的接地保护中性点不接地系统的接地保护根据中性点不接地系统单相接地的特点以及电网的具体情况，对中性点不接地系根据中性点不接地系统单相接地的特点以及电网的具体情况，对中性点不接地系统的单相接地保护可以采用以下几种方式统的单相接地保护可以采用以下几种方式1. 绝缘监视装置绝缘监视装置利用单相接地时出现的零序电压的特点，可以构成无选择性的绝缘监视装置，其利用单相接地时出现的零序电压的特点，可以构成无选择性的绝缘监视装置，其原理接线如图原理接线如图2.44所示图图2.44  绝缘监测装置接线图绝缘监测装置接线图2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.139第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.139在发电厂或变电所的母线上，装有一套三相五柱式电压互感器，其二次侧有两组线圈，一在发电厂或变电所的母线上，装有一套三相五柱式电压互感器，其二次侧有两组线圈，一组接成星形，在它的引出线上接三只电压表组接成星形，在它的引出线上接三只电压表(或一只电压表加一个三相切换开关或一只电压表加一个三相切换开关)，用于测，用于测量各相电压量各相电压(注意：电压表的额定工作电压应按线电压来选择注意：电压表的额定工作电压应按线电压来选择)；另一组接成开口三角形，；另一组接成开口三角形，并在开口处接一只过电压继电器，用于反应接地故障时出现的零序电压，并动作于信号。

并在开口处接一只过电压继电器，用于反应接地故障时出现的零序电压，并动作于信号正常运行时，系统三相电压对称，没有零序电压，所以三只电压表读数相等，过电压继电正常运行时，系统三相电压对称，没有零序电压，所以三只电压表读数相等，过电压继电器不动作当变电所母线上任一条线路发生接地时，接地相电压变为零，该相电压表读数器不动作当变电所母线上任一条线路发生接地时，接地相电压变为零，该相电压表读数变为零，而其他两相的对地电压升至原来的变为零，而其他两相的对地电压升至原来的        倍，所以电压表读数升高同时出现零倍，所以电压表读数升高同时出现零序电压，使过电压继电器动作，发出接地故障信号工作人员根据信号和表针指示，就可序电压，使过电压继电器动作，发出接地故障信号工作人员根据信号和表针指示，就可以判别出发生了接地故障和故障的相别，即知道哪一相接地了但却不知道是哪一条线路以判别出发生了接地故障和故障的相别，即知道哪一相接地了但却不知道是哪一条线路的该相发生了接地故障因为当该电网发生单相接地短路时，处于同一电压等级的所有发的该相发生了接地故障因为当该电网发生单相接地短路时，处于同一电压等级的所有发电厂和变电所母线上，都将出现零序电压，所以该装置发出的信号是没有选择性的。

这时电厂和变电所母线上，都将出现零序电压，所以该装置发出的信号是没有选择性的这时可采用由运行人员依次短时断开每条线路的方法可采用由运行人员依次短时断开每条线路的方法(可辅以自动重合闸，将断开线路投入可辅以自动重合闸，将断开线路投入)来来寻找故障点所路如断开某条线路时，系统接地故障信号消失，则被断开的线路就是寻找故障点所路如断开某条线路时，系统接地故障信号消失，则被断开的线路就是发生接地故障的线路找到故障线路后，就可以采取措施进行处理，如转移故障线路负荷，发生接地故障的线路找到故障线路后，就可以采取措施进行处理，如转移故障线路负荷，以便停电检查以便停电检查在电网正常运行时，由于电压互感器本身有误差以及高次谐波电压的存在，开口三角形处在电网正常运行时，由于电压互感器本身有误差以及高次谐波电压的存在，开口三角形处会有不平衡电压输出所以，过电压继电器的动作电压应躲过这一不平衡电压，一般整定会有不平衡电压输出所以，过电压继电器的动作电压应躲过这一不平衡电压，一般整定为为           2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.140第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1402. 零序电流保护零序电流保护利用故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，可以构成有选择性的零序利用故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，可以构成有选择性的零序电流保护，并根据需要动作于信号或跳闸。

根据网络的具体结构和对电容电流的补电流保护，并根据需要动作于信号或跳闸根据网络的具体结构和对电容电流的补偿情况，有时可以使用，有时难以使用偿情况，有时可以使用，有时难以使用对于架空线路，采用零序电流过滤器的接线方式，即将继电器接在完全星形接线的对于架空线路，采用零序电流过滤器的接线方式，即将继电器接在完全星形接线的中线上，如图中线上，如图2.45所示对于电缆线路，采用零序电流互感器的接线方式，如图对于电缆线路，采用零序电流互感器的接线方式，如图2.46所示图图2.45  架空线路用零序电流保护原理图图架空线路用零序电流保护原理图图                2.46  电缆线路用零序电流保护原理接线图电缆线路用零序电流保护原理接线图2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.141第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.141根据对图根据对图2.43的分析，当某一线路上发生单相接地时，非故障线路上的零序电流为本的分析，当某一线路上发生单相接地时，非故障线路上的零序电流为本身的电容电流，因此，为了保证动作的选择性，保护装置的动作电流应大于本线路的身的电容电流，因此，为了保证动作的选择性，保护装置的动作电流应大于本线路的电容电流，即电容电流，即                                                                                         (2-61)式中式中          ——可靠系数，它的大小与保护动作时间有关，如瞬时动作，为防止因暂可靠系数，它的大小与保护动作时间有关，如瞬时动作，为防止因暂态电容电流而误动，一般取态电容电流而误动，一般取4～～5；如保护延时动作，可取；如保护延时动作，可取1.5～～2。

               ——电网故障前的相电压；电网故障前的相电压；                ——被保护线路每相对地电容被保护线路每相对地电容按式按式(2-61)整定整定                时，若不能躲过本线路外部三相短路时出现的最大不平衡时，若不能躲过本线路外部三相短路时出现的最大不平衡电流，则必须用延时来保证选择性，其时限必须比下一条线路相间短路保护动作时限电流，则必须用延时来保证选择性，其时限必须比下一条线路相间短路保护动作时限大大          2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.142第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.142保护的灵敏系数按被保护线路发生单相接地短路时，流过保护的最小零序电流来保护的灵敏系数按被保护线路发生单相接地短路时，流过保护的最小零序电流来    校验由于流经故障线路的零序电流为全网络中非故障线路的电容电流之和，可用校验由于流经故障线路的零序电流为全网络中非故障线路的电容电流之和，可用        ,                          表示，所以灵敏系数为表示，所以灵敏系数为                                                                                                        (2－－62)式中式中        ——电网在最小运行方式下各线路每相对地电容之和电网在最小运行方式下各线路每相对地电容之和。

显然，当网络出线越多时显然，当网络出线越多时，，      值越大，越容易满足灵敏系数的要求对架空线路，值越大，越容易满足灵敏系数的要求对架空线路，要求要求                       ；；对于电缆线路，要求对于电缆线路，要求                        2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.143第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.143        3. 零序方向保护零序方向保护利用故障线路与非故障线路零序电流方向不同的特点，可以构成有选择性的零利用故障线路与非故障线路零序电流方向不同的特点，可以构成有选择性的零序功率方向保护，动作于信号或跳闸当网络出线较少时，非故障线路零序电序功率方向保护，动作于信号或跳闸当网络出线较少时，非故障线路零序电流与故障线路零序电流差别可能不大，采用零序电流保护灵敏度很难满足要求，流与故障线路零序电流差别可能不大，采用零序电流保护灵敏度很难满足要求，则可采用零序方向保护则可采用零序方向保护因为中性点不接地电网发生单相接地时，非故障线路零序电流超前零序电压因为中性点不接地电网发生单相接地时，非故障线路零序电流超前零序电压90°，故障线路零序电流滞后零序电压，故障线路零序电流滞后零序电压90°，所以，采用零序方向继电器可以明，所以，采用零序方向继电器可以明显区分故障线路与非故障线路。

零序方向保护的原理接线如图显区分故障线路与非故障线路零序方向保护的原理接线如图2.47(a)所示，零所示，零序功率方向继电器的最大灵敏角为序功率方向继电器的最大灵敏角为           90°，采用正极性接入方式接入，采用正极性接入方式接入             和和              以电压为参考量，给出以电压为参考量，给出        的动作区如图的动作区如图2.47(b)所示2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.144第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.144(a) 零序功率方向继电器接线图零序功率方向继电器接线图           (b) 零序方向元件动作区零序方向元件动作区图图2.47  中性点不接地电网零序电流方向保护中性点不接地电网零序电流方向保护当网络发生单相接地故障时，故障线路的零序电流当网络发生单相接地故障时，故障线路的零序电流         由线路流向母线，由线路流向母线，其相位滞后于零序电压其相位滞后于零序电压90°，落入继电器动作区的最大灵敏线上，所以方向元件动作，，落入继电器动作区的最大灵敏线上，所以方向元件动作，使保护灵敏地动作。

而非故障线路的零序电流使保护灵敏地动作而非故障线路的零序电流            则落入非动作区，方向元件不动作，则落入非动作区，方向元件不动作，则保护不动作所以该保护的动作是有选择性的则保护不动作所以该保护的动作是有选择性的2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.145第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1452.4.3  中性点经消弧线圈接地系统的特点中性点经消弧线圈接地系统的特点由图由图2.43可知，当可知，当 相发生接地故障时，通过故障点的电流等于系统总的电容电流，相发生接地故障时，通过故障点的电流等于系统总的电容电流，其值为其值为                                                                                         (2-63)所以，接地点的电流所以，接地点的电流     与与       成正比在系统电压等级一定的情况下，系统越大成正比在系统电压等级一定的情况下，系统越大，，     就越大，则就越大，则      也越大当也越大。

当       达到一定值时，就会在接地点燃起电弧，引起弧光达到一定值时，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，从而使非故障相对地电压进一步升高，造成绝缘损坏，形成两点或多点接过电压，从而使非故障相对地电压进一步升高，造成绝缘损坏，形成两点或多点接地短路，以致发展为停电事故为解决这一问题，可在电源中性点接一电感地短路，以致发展为停电事故为解决这一问题，可在电源中性点接一电感 ，如图，如图2.48(a)所示当线路所示当线路     的的    A相接地时，通过电感相接地时，通过电感 L的电流为的电流为                                                                                               (2-64)其电流与电压之间的相位关系如图其电流与电压之间的相位关系如图2.48(b)所示此时通过故障点的电流为所示此时通过故障点的电流为                                                                                                         (2-65)由式由式(2-65)可知，选择适当大小的电感可知，选择适当大小的电感 ，，可以使单相接地时，流经故障点的电流可以使单相接地时，流经故障点的电流 减小到零，因此，通常称该电感线圈为消弧线圈减小到零，因此，通常称该电感线圈为消弧线圈。

2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.146第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.146(a) 电流分布图电流分布图                        (b) 电流电压相量图电流电压相量图图图2.48  中性点经消弧线圈接地电网单相接地时电流分布与相量图中性点经消弧线圈接地电网单相接地时电流分布与相量图2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.147第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.147在我国，对于在我国，对于3kV ～～6kV 电网，当发生单相接地故障时，通过故障点的总的电容电网，当发生单相接地故障时，通过故障点的总的电容电流超过电流超过30A ，对于，对于10kV 电网超过电网超过20A ，对于，对于22kV ～～60kV 电网超过电网超过 10A时，时，都要求装设消弧线圈都要求装设消弧线圈因为变压器中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障时，故障电流也很小，因为变压器中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障时，故障电流也很小，所以它也属于小电流接地系统。

所以它也属于小电流接地系统消弧线圈的作用就是用电感电流来补偿流经接地点的电容电流根据人为对电容消弧线圈的作用就是用电感电流来补偿流经接地点的电容电流根据人为对电容电流补偿程度的不同，可分为完全补偿、欠补偿和过补偿三种方式电流补偿程度的不同，可分为完全补偿、欠补偿和过补偿三种方式1. 完全补偿完全补偿完全补偿就是使完全补偿就是使           ，从而使，从而使          的方式从消除故障点电弧，避免出现弧的方式从消除故障点电弧，避免出现弧光过电压的角度来说，这种补偿方式是最好的但从另一方面来说，则存在严重光过电压的角度来说，这种补偿方式是最好的但从另一方面来说，则存在严重缺点，因为完全补偿时，缺点，因为完全补偿时，                  正是引起串联谐振的条件，如图正是引起串联谐振的条件，如图2.49所示，所示，如果正常运行时三相对地电容不完全相等，则在消弧线圈开路的情况下电源中性如果正常运行时三相对地电容不完全相等，则在消弧线圈开路的情况下电源中性点对地之间就会产生一个偏移电压即零序电压点对地之间就会产生一个偏移电压即零序电压 此外，在断路器三相触头不同时此外，在断路器三相触头不同时闭合或断开时，也将短时出现一个数值更大的零序分量电压。

闭合或断开时，也将短时出现一个数值更大的零序分量电压 电压将在串联谐振电压将在串联谐振回路中产生很大的电流，此电流在消弧线圈上又会产生很大的电压降，从而使电回路中产生很大的电流，此电流在消弧线圈上又会产生很大的电压降，从而使电源中性点对地电压严重升高这是不允许的，因此在实际上是不能采用完全补偿源中性点对地电压严重升高这是不允许的，因此在实际上是不能采用完全补偿方式的2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.148第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.148图图2.49  产生串联谐振的零序等效电网产生串联谐振的零序等效电网2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.149第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1492. 欠补偿欠补偿欠补偿就是使＜的补偿方式，补偿后的接地点电流仍然是电容性的采用这种方式时，欠补偿就是使＜的补偿方式，补偿后的接地点电流仍然是电容性的采用这种方式时，仍然不能避免上述问题的发生因为当系统运行方式变化时，例如某个元件被切除或因仍然不能避免上述问题的发生因为当系统运行方式变化时，例如某个元件被切除或因发生故障而跳闸，则电容电流就将减小，这时很可能又出现的情况，从而又引起过电压。

发生故障而跳闸，则电容电流就将减小，这时很可能又出现的情况，从而又引起过电压因此欠补偿方式一般也是不采用的因此欠补偿方式一般也是不采用的3. 过补偿过补偿过补偿就是使＞，补偿后流过故障点的电流是感性的采用这种补偿方式不可能发生串过补偿就是使＞，补偿后流过故障点的电流是感性的采用这种补偿方式不可能发生串联谐振的过电压问题，因此，这种方式在实际中得到了广泛的应用联谐振的过电压问题，因此，这种方式在实际中得到了广泛的应用大于的程度用过补偿度来表示，其关系为大于的程度用过补偿度来表示，其关系为                            (2-66)一般选择过补偿度～一般选择过补偿度～在过补偿情况下，通过故障线路保护安装处的电流为补偿以后的感性电流，它与的相位在过补偿情况下，通过故障线路保护安装处的电流为补偿以后的感性电流，它与的相位关系和非故障线路容性电流与的相位关系相同，在数值上较小因此，在这种情况下，关系和非故障线路容性电流与的相位关系相同，在数值上较小因此，在这种情况下，无法利用零序功率方向的差别来判别故障线路，也不能利用零序电流的大小来找出故障无法利用零序功率方向的差别来判别故障线路，也不能利用零序电流的大小来找出故障线路线路(因灵敏度很难满足要求因灵敏度很难满足要求)，即零序电流保护和零序方向保护已不适用。

即零序电流保护和零序方向保护已不适用2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.150第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1502.4.4  中性点经消弧线圈接地系统的接地保护中性点经消弧线圈接地系统的接地保护在中性点经消弧线圈接地的电网中，一般采用过补偿运行方式所以零序电流保护和在中性点经消弧线圈接地的电网中，一般采用过补偿运行方式所以零序电流保护和零序方向保护已不再适用目前在中性点经消弧线圈接地的电网中，单相接地保护主零序方向保护已不再适用目前在中性点经消弧线圈接地的电网中，单相接地保护主要采用以下几种方式：要采用以下几种方式：(1) 采用图采用图2.44所示的绝缘监视装置，在单相接地时发出信号，然后由运行人员依次所示的绝缘监视装置，在单相接地时发出信号，然后由运行人员依次短时断开每条线路进行查找短时断开每条线路进行查找2) 当补偿后的残余电流较大，能满足选择性和灵敏性的要求时，仍可采用零序电流当补偿后的残余电流较大，能满足选择性和灵敏性的要求时，仍可采用零序电流保护3) 采用反应接地电流有功分量的保护此方法是在消弧线圈两端并联接入一个电阻，采用反应接地电流有功分量的保护。

此方法是在消弧线圈两端并联接入一个电阻，此电阻正常时由断路器断开，只在发生接地故障时短时接入，使接地点产生一个有功此电阻正常时由断路器断开，只在发生接地故障时短时接入，使接地点产生一个有功分量的电流，然后利用功率方向继电器反应于这个电流而动作，有选择性地发出信号分量的电流，然后利用功率方向继电器反应于这个电流而动作，有选择性地发出信号在保护动作后，再把电阻自动切除因为是反应有功分量，所以应采用余弦型的功率在保护动作后，再把电阻自动切除因为是反应有功分量，所以应采用余弦型的功率方向继电器这种方式的缺点是投入电阻使接地电流加大，可能导致故障扩大方向继电器这种方式的缺点是投入电阻使接地电流加大，可能导致故障扩大2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.151第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.151         (4) 采用暂时破坏补偿的方法即在发生故障瞬间，短时地断开消弧线圈，采用暂时破坏补偿的方法即在发生故障瞬间，短时地断开消弧线圈，或者切换它的一部分，使故障线路与非故障线路的零序电流有较大的差别，以或者切换它的一部分，使故障线路与非故障线路的零序电流有较大的差别，以便利用正弦型方向继电器实现有选择性的保护。

但这种保护方式从降低过电压便利用正弦型方向继电器实现有选择性的保护但这种保护方式从降低过电压及消弧观点来看是不利的及消弧观点来看是不利的5) 采用反应高次谐波分量的接地保护在谐波电流中数值最大的是采用反应高次谐波分量的接地保护在谐波电流中数值最大的是5次谐波分次谐波分量，它是由于电源电动势中存在高次谐波分量以及负荷的非线性所产生的，因量，它是由于电源电动势中存在高次谐波分量以及负荷的非线性所产生的，因此随着运行方式而变化，在经消弧线圈接地的电网中，由于消弧线圈对此随着运行方式而变化，在经消弧线圈接地的电网中，由于消弧线圈对5次谐次谐波分量呈现的阻抗较基波分量时增大波分量呈现的阻抗较基波分量时增大 倍倍( )，而线路的容抗则减小，而线路的容抗则减小 倍倍( )，因此，，因此，消弧线圈已远远不能补偿消弧线圈已远远不能补偿5次谐波的电容电流，则此时与不经消弧线圈接地电次谐波的电容电流，则此时与不经消弧线圈接地电网相似，使网相似，使5次谐波电流在电网中的分配规律与基波电流在中性点不接地电网次谐波电流在电网中的分配规律与基波电流在中性点不接地电网中的分配规律几乎一致因此，当发生单相接地故障时，故障线路上中的分配规律几乎一致。

因此，当发生单相接地故障时，故障线路上5次谐波次谐波的零序电流基本上等于非故障线路的零序电流基本上等于非故障线路5次谐波电容电流之和，而非故障线路上次谐波电容电流之和，而非故障线路上5次次谐波的零序电流就是本身的谐波的零序电流就是本身的5次谐波电容电流，两者的相位相反，在出线较多次谐波电容电流，两者的相位相反，在出线较多的情况下，数值也相差很大，因此，利用这些差别，便可实现高次谐波分量有的情况下，数值也相差很大，因此，利用这些差别，便可实现高次谐波分量有选择性的接地保护选择性的接地保护2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.152第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.152图图2.50所示就是反应所示就是反应5次谐波零序功率方向保护的方框结构图，输入的电流和电压分次谐波零序功率方向保护的方框结构图，输入的电流和电压分别经别经5次谐波过滤器后，只输出零序电流和零序电压的次谐波过滤器后，只输出零序电流和零序电压的5次谐波分量，然后接入功率方次谐波分量，然后接入功率方向继电器，即可反应于它们的相位而动作向继电器，即可反应于它们的相位而动作。

图图2.50  反应反应5次谐波零序功率方向保护框图次谐波零序功率方向保护框图 2.4 2.4 小电流接地系统的零序电流保护小电流接地系统的零序电流保护1.153第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1532.1 电力系统中性点有哪些运行方式，各有何特点？电力系统中性点有哪些运行方式，各有何特点？2.2 解释解释“动作电流动作电流”、、“返回电流返回电流”和和“返回系数返回系数”，过电流保护返回系数过低或，过电流保护返回系数过低或过高各有何缺点？过高各有何缺点？2.3 为什么过电流保护的动作电流要考虑返回系数，而瞬时电流保护及限时电流速断为什么过电流保护的动作电流要考虑返回系数，而瞬时电流保护及限时电流速断保护则不考虑？保护则不考虑？2.4 在过量在过量(欠量欠量)继电器中，为什么要求其动作特性满足继电器中，为什么要求其动作特性满足“继电特性继电特性”？若不满足？若不满足“继电特性继电特性”，当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什么情况？，当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什么情况？2.5 中性点不接地电网发生单相接地故障可采用什么保护方法？中性点不接地电网发生单相接地故障可采用什么保护方法？2.6 消弧线圈的作用是什么？中性点经消弧线圈接地的电网一般采用哪种补偿方式？消弧线圈的作用是什么？中性点经消弧线圈接地的电网一般采用哪种补偿方式？为什么？为什么？2.7 什么是系统最大、最小运行方式？为什么整定动作值时要利用最大运行方式，而什么是系统最大、最小运行方式？为什么整定动作值时要利用最大运行方式，而在校验灵敏系数时却要利用最小运行方式？在校验灵敏系数时却要利用最小运行方式？2.8 三段式零序电流保护由哪几部分组成？如何进行整定？三段式零序电流保护由哪几部分组成？如何进行整定？2.9 何谓电流保护的接线方式？三种接线方式的应用范围是什么？何谓电流保护的接线方式？三种接线方式的应用范围是什么？2.10 从对保护从对保护“四性四性”的要求，试分析三段式电流保护的优缺点。

的要求，试分析三段式电流保护的优缺点2.11 通过哪些方法可以获取零序电流和零序电压？产生不平衡电流的原因是什么？通过哪些方法可以获取零序电流和零序电压？产生不平衡电流的原因是什么？思考题与习题思考题与习题1.154第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1542.13 大电流接地系统中发生接地短路时，零序电流的分布与哪些因素有关？大电流接地系统中发生接地短路时，零序电流的分布与哪些因素有关？2.14 在电流保护的整定计算中，为什么要引入可靠系数，确定其值需考虑哪些因素？在电流保护的整定计算中，为什么要引入可靠系数，确定其值需考虑哪些因素？2.15 如图如图2.51所示网络，已知保护所示网络，已知保护 2、、3、、4、、5的最大动作时限，试计算保护的最大动作时限，试计算保护1电流电流III段段的动作时限的动作时限图图2.51  题题2.15系统图系统图思考题与习题思考题与习题1.155第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1552.16 如图如图2.52所示网络，已知所示网络，已知                 ；；              ；；              ；；            ；；         ；； ,                       ；；                    。

试对保护试对保护 进行三段式电流保护整定计算，并计算进行三段式电流保护整定计算，并计算继电器的动作电流继电器的动作电流图图2.52  题题2.16系统图系统图 思考题与习题思考题与习题1.156第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1562.17  如图如图2.53所示网络，保护所示网络，保护1、、2、、3为电流保护，系统参数为为电流保护，系统参数为                  ，，     ，， ，，            ，，                   ，，                     ，，                 ，，                ，，              ，，       线路阻抗为线路阻抗为                  ，，                 ，，               ，，                 ，，                ，，                ，，                    ，，                        。

试计算：试计算：(1) 发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行，发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行，请确定保护请确定保护 在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗2) 整定保护整定保护1、、2、、3的电流速断保护的动作值，并计算各自的最小保护范围的电流速断保护的动作值，并计算各自的最小保护范围3) 整定保护整定保护2、、3的限时电流速断保护的动作值，并校验使其满足灵敏度要求的限时电流速断保护的动作值，并校验使其满足灵敏度要求       (4) 整定保护整定保护1、、2、、3的过电流保护的动作值，假定母线的过电流保护的动作值，假定母线 过电流保护动作时限为过电流保护动作时限为    ，校验保护，校验保护 作近后备、保护作近后备、保护2、、3作远后备的灵敏度作远后备的灵敏度5) 整定线路整定线路      上的保护上的保护4、、5的电流速断保护动作值，并尽可能在一端加装方向元的电流速断保护动作值，并尽可能在一端加装方向元件6) 确定保护确定保护4、、5、、6、、7、、8、、9过电流保护的动作时间，并说明何处需要安装方向过电流保护的动作时间，并说明何处需要安装方向元件。

元件7) 确定保护确定保护5、、7、、9限时电流速断保护的动作电流值，并校验灵敏度限时电流速断保护的动作电流值，并校验灵敏度思考题与习题思考题与习题1.157第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.157图图2.53  题题2.17系统图系统图思考题与习题思考题与习题1.158第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1582.18 如图如图2.54所示网络，流过保护所示网络，流过保护1、、2、、3的最大负荷电流分别为的最大负荷电流分别为400A、、500A、、550A，，             ，，               ，，              ，，               ，，                  试计算试计算：：(1) 保护保护 的过电流整定值的过电流整定值；；(2) 保护保护 的过电流整定值不变，保护的过电流整定值不变，保护 所在元件故障被切除，当返回系数所在元件故障被切除，当返回系数        低低于何值时会造成保护于何值时会造成保护 的误动的误动？？(3)                        时，保护时，保护 4的灵敏系数为的灵敏系数为                    ，当，当                  时，保时，保护护 的灵敏系数降低到多少的灵敏系数降低到多少？？图图2.54  题题2.18网络图网络图思考题与习题思考题与习题1.159第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1592.19 如图如图2.55所示系统的变压器中性点可以接地，也可以不接地。

比较中性点直接接地系所示系统的变压器中性点可以接地，也可以不接地比较中性点直接接地系统与中性点非直接接地系统中发生单相接地后，在下述各方面的异同试问：统与中性点非直接接地系统中发生单相接地后，在下述各方面的异同试问：(1) 零序等效网络及零序参数的组成；零序等效网络及零序参数的组成；(2) 零序电压分布规律；零序电压分布规律；(3) 零序电流的大小及流动规律；零序电流的大小及流动规律；(4) 故障线路与非故障线路零序功率方向；故障线路与非故障线路零序功率方向；(5) 故障电流的大小及流动规律；故障电流的大小及流动规律；(6) 故障后电压的变化及对称性变化；故障后电压的变化及对称性变化；(7) 故障对电力系统运行的危害；故障对电力系统运行的危害；(8) 对保护切除故障速度的要求对保护切除故障速度的要求图图2.55  题题2.19系统图系统图思考题与习题思考题与习题1.160第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1602.20 图图2.56所示为中性点直接接地系统中某一线路，正常时流过负荷电流为所示为中性点直接接地系统中某一线路，正常时流过负荷电流为 已已知电流互感器变比为知电流互感器变比为 ，，零序电流继电器的动作电流为零序电流继电器的动作电流为 ，，试问试问：：(1) 正常运行时，若互感器的极性有一个接反，继电器是否会误动作？为什么正常运行时，若互感器的极性有一个接反，继电器是否会误动作？为什么？？(2) 正常时若有一个互感器二次侧断线，继电器是否会误动作？为什么正常时若有一个互感器二次侧断线，继电器是否会误动作？为什么？？(3) 如果要实现零序方向过电流保护需增设哪些设备和继电器，试在图如果要实现零序方向过电流保护需增设哪些设备和继电器，试在图2.56中补充、中补充、画出连接情况并标明其极性端。

画出连接情况并标明其极性端图图2.56  题题2.20系统图系统图思考题与习题思考题与习题1.161第第2 2章章 电网的电流保护电网的电流保护1.1612.21 在图在图2.57所示网络中，拟在断路器所示网络中，拟在断路器           ～～              上装设过电流保护和零序上装设过电流保护和零序过电流保护，取过电流保护，取                      ，，试确定试确定：：(1) 过电流保护的动作时限过电流保护的动作时限；；(2) 零序过电流保护的动作时限零序过电流保护的动作时限；；(3) 画出两种保护的动作时限画出两种保护的动作时限图图2.57  题题2.21系统图系统图思考题与习题思考题与习题。