输电线路的电流保护.ppt

一、电流速断保护一、电流速断保护( (电流电流I I段段) )1.1.几个基本概念几个基本概念系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路系统最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式流为最大的运行方式电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护电流速断保护：反应电流增大而瞬时动作的电流保护系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时，系统最小运行方式：就是被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式小的运行方式单侧电源线路的方向电流保护单侧电源线路的方向电流保护1最最大大短短路路电电流流：：在在最最大大运运行行方方式式下下三三相相短短路路时时，，通过保护装置的短路电流为最大通过保护装置的短路电流为最大最最小小短短路路电电流流：：在在最最小小运运行行方方式式下下两两相相短短路路时时，，通过保护装置的短路电流为最小通过保护装置的短路电流为最小22.2.工作原理工作原理发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为： 结结论论：：流流过过保保护护安安装装地地点点的的短短路路电电流流值值随随短短路路点点的的位位 置变化，置变化， 且与系统的运行方式和短路类型有关且与系统的运行方式和短路类型有关33. 3. 整定计算整定计算动作电流动作电流 为为保保证证选选择择性性，，保保护护装装置置的的起起动动电电流流应应按按躲躲开开下下一一条条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定即即 IⅠ Ⅰdz ＞＞ KⅠ ⅠrelId.B.max 结结论论:电电流流速速断断保保护护只只能能保保护护本本条条线线路路的的一一部部分分，，而而不不能能 保护全线路保护全线路继电器动作电流：继电器动作电流：Kjx—电流互感器的接线系数电流互感器的接线系数4保护范围（灵敏度保护范围（灵敏度KLm）计算（校验））计算（校验） 《《规规程程》》规规定定，，在在最最小小运运行行方方式式下下，，速速断断保保护护范范围围的的 lb%＞（＞（15%~20%）即）即 ×100%≥（（15~20））%无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保护固无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保护固有动作时间，由于动作时间较小可认为有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。

电流速断保护是依靠动作电流定值取得选择性，动作速电流速断保护是依靠动作电流定值取得选择性，动作速度快，但不能保护线路全长，灵敏性差，即牺牲了灵敏性，度快，但不能保护线路全长，灵敏性差，即牺牲了灵敏性，换取了快速性换取了快速性54.4.电流速断保护的接线图电流速断保护的接线图 单相原理接线图单相原理接线图 正常状态：正常状态：一一次设备通过的电流为负载电流次设备通过的电流为负载电流流过流过KA的电流小于动作值的电流小于动作值不发断路器跳闸脉冲不发断路器跳闸脉冲 KA不动作，其触点不闭合不动作，其触点不闭合6短路故障时：短路故障时： KA的二次电流大于的二次电流大于KA动作值动作值KA触点闭合触点闭合KM线圈得电线圈得电,其触点闭合其触点闭合KS起动，发出信号起动，发出信号QF跳闸，切除故障跳闸，切除故障4.4.电流速断保护的接线图电流速断保护的接线图 单相原理接线图单相原理接线图 线路上流有很大的短路电流线路上流有很大的短路电流保护装置返回保护装置返回75.5.对电流速断保护的评价对电流速断保护的评价 优点：简单可靠，动作迅速优点：简单可靠，动作迅速 缺点：（缺点：（1）不能保护线路全长；）不能保护线路全长； （（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。

运行方式变化较大时，可能无保护范围 （（3）路较短时，可能无保护范围路较短时，可能无保护范围8特殊情况特殊情况 电电流流速速断断可可以以保保护护线线路路全全长长在在采采用用线线路路—变变压压器器组组的的接接线线方方式式的的电电网网中中，，把把线线路路和和变变压压器器可可以以看看成成是是一一个个元元件件速速断断保保护护按按躲躲开开变变压压器器低低压压侧侧短短路路出出口口处处d1点点短短路路来来整整定定，，可可以以保保护线路的全长护线路的全长 9限时电流速断保护限时电流速断保护1. 工作原理工作原理 （（1）保护范围必须延伸到下一条线路中去保护范围必须延伸到下一条线路中去 （（2）动作带有一定的时限动作带有一定的时限 （（3）为了保证速动性，时限应尽量缩短为了保证速动性，时限应尽量缩短10 2. 整定计算整定计算 （（1）） 动作电流动作电流 动动作作电电流流按按躲躲开开下下一一条条线线路路瞬瞬时时电电流流速速断断保保护护的的动作电流进行整定：动作电流进行整定： 继电器动作电流：继电器动作电流：11 (2)  动作时限动作时限 影响影响 t的因素的因素有：有：n2QF的跳闸时间的跳闸时间tQF, 约为约为0.2s。

n时间继电器提前动作误差时间继电器提前动作误差tt，，电磁型的约为电磁型的约为0.05sn限限时时速速断断保保护护的的测测量量元元件件在在外外部部故故障障切切除除后后，，由由于于惯性而不能立即返回的惯性延时惯性而不能立即返回的惯性延时tg，，电磁型的约为电磁型的约为0.1sn裕裕度度时间时间ty，取，取0.1s故故12(3)灵敏度校验灵敏度校验 Ksen≥1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素是因为考虑了以下不利于保护动作的因素a）可能存在非金属性短路，使短路电流）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；较小；（（b）实际的短路电流小于计算值；）实际的短路电流小于计算值；（（c））电电流流互互感感器器有有负负误误差差，，使使短短路路时时流流入入保保护护起起动动元元件件中的电流变小；中的电流变小；（（d）继电器的实际起动值可能有正误差，使）继电器的实际起动值可能有正误差，使Idz变大；变大； (e) 考虑一定裕度考虑一定裕度 13如果限时电流速断保护灵敏性不满足要求如果限时电流速断保护灵敏性不满足要求 （（1 1））与下一条线路的限时电流速断相配合与下一条线路的限时电流速断相配合 (2)(2) 动动作作时时限限比比下下一一条条线线路路时时限限电电流流速速断断保保护护的的动动作作时限高出一个时间阶段时限高出一个时间阶段△△t，即，即143.3.限时电流速断保护的接线图限时电流速断保护的接线图 （１）单相原理接线（１）单相原理接线154.4.对限时电流速断保护的评价对限时电流速断保护的评价 优点：结构简单，动作可靠，能保护本条线路全长。

优点：结构简单，动作可靠，能保护本条线路全长 缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护,受系统运行方式变化较大受系统运行方式变化较大 16三、定时限过电流保护（电流三、定时限过电流保护（电流IIIIII段）段） 定时限过电流保护定时限过电流保护定定义义：：其其动动作作电电流流按按躲躲过过被被保保护护线线路路的的最最大大负负荷荷电电流流整整定定，，其其动动作作时时间间一一般般按按阶阶梯梯原原则则进进行行整整定定以以实实现现过过电电流流保保护护的的动动作作选选择择性性，，并并且且其其动动作作时时间间与与短短路路电电流流的的大大小小无关171. 1. 工作原理工作原理反应电流增大而动作反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长下一条线路的全长作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端线路或设备的末端过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作 18 2. 2.整定计算整定计算（（1）动作电流）动作电流按按躲躲开开被被保保护护线线路路的的最最大大负负荷荷电电流流，，且且在在自自起起动动电电流流下继电器能可靠返回进行整定：下继电器能可靠返回进行整定： 19（２）灵敏度校验（２）灵敏度校验近后备近后备远后备远后备20（（3）） 时间整定时间整定 动动作作延延时时是是按按阶阶梯梯原原则则整整定定的的，，即即本本线线路路的的过过电电流流保保护护动动作作延延时时应应比比下下一一条条线线路路的的电电流流ⅢⅢ段段的的动动作作时时间间长长一一个个时限阶段时限阶段△△t:224.4.对定时限过电流保护的评价对定时限过电流保护的评价 优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能作为远后备。

在放射型电网中获得广泛应用，一般在作为远后备在放射型电网中获得广泛应用，一般在35千伏千伏及以下网络中作为主保护及以下网络中作为主保护 缺缺点点：：动动作作时时间间长长，，而而且且越越靠靠近近电电源源端端其其动动作作时时限限越越大，对靠电源端的故障不能快速切除大，对靠电源端的故障不能快速切除 232.2.电流三段式保护的保护特性及时限特性电流三段式保护的保护特性及时限特性 24优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障一般用于一般用于35千伏及以下电压等级的单侧电源电网中千伏及以下电压等级的单侧电源电网中缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性 4.4.三段式电流保护的评价三段式电流保护的评价25线路的零序电流及方向保护线路的零序电流及方向保护一、概述一、概述1 1、中性点方式：、中性点方式：2 2、供电可靠性：、供电可靠性：3 3、绝缘水平：、绝缘水平：4 4、接地电流：、接地电流：中性点直接接地（大接地电流电网）中性点直接接地（大接地电流电网）中性点非直接接地（小接地电流电网）中性点非直接接地（小接地电流电网）大：供电可靠性低大：供电可靠性低小：供电可靠性高小：供电可靠性高大：按相电压，设备造价低大：按相电压，设备造价低小：按线电压，设备造价高小：按线电压，设备造价高大：接地电流大，属故障状态，需跳闸大：接地电流大，属故障状态，需跳闸小：接地电流小，属不正常运行状态，不小：接地电流小，属不正常运行状态，不 跳闸只发信号跳闸只发信号26二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率 的特点的特点 （（1 1））故故障障点点的的零零序序电电压压最最高高，，离离故故障障点点越越远远，，零零序序电电压压越低。

越低27（（2 2））零零序序电电流流的的分分布布，，决决定定于于线线路路的的零零序序阻阻抗抗和和中中性性点点接接地地变变压压器器的的零零序序阻阻抗抗及及变变压压器器接接地地中中性性点点的的数目和位置数目和位置3 3））故故障障线线路路零零序序功功率率的的方方向向与与正正序序功功率率的的方方向向相反，是由线路流向母线的相反，是由线路流向母线的4 4））某某一一保保护护安安装装地地点点处处的的零零序序电电压压与与零零序序电电流流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角之间的相位差取决于背后元件的阻抗角 （（5 5））在在系系统统运运行行方方式式变变化化时时，，正正、、负负序序阻阻抗抗的的变变化化，，引引起起Ud1Ud1、、Ud2 Ud2 、、Ud0Ud0之之间间电电压压分分配配的的改改变变，，因因而而间接地影响零序分量的大小间接地影响零序分量的大小二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点 28三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 流入继电器中的电流为流入继电器中的电流为 接地故障时流入继电器的电流接地故障时流入继电器的电流为零序电流，即为零序电流，即 29 在正常运行和相间短路时，零序电流过滤器存在正常运行和相间短路时，零序电流过滤器存在一个不平衡电流，即在一个不平衡电流，即 它是由于三个互感器铁心的饱和程度不同，它是由于三个互感器铁心的饱和程度不同，以及制造过程中的某些差别而引起的。

当发生相以及制造过程中的某些差别而引起的当发生相间短路时，铁芯饱和的程度最严重，此时不平衡间短路时，铁芯饱和的程度最严重，此时不平衡电流达到最大值电流达到最大值 三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 30 对对于于采采用用电电缆缆引引出出的的送送电电线线路路，，还还广广泛泛采采用用零零序序电电流流互互感感器器接接线线以以获获得得3I0 3I0 ，，如如右右图图所所示示它它和和零零序序电电流流过过滤滤器器相相比比，，主主要要是是没没有有不不平平衡衡电电流流，，同同时时接接线线也也更更简简单三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 31四、零序电压互感器四、零序电压互感器 零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或三零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器相五柱式电压互感器 发生接地故障时，从发生接地故障时，从 mn 端子上得到的零序电压为：端子上得到的零序电压为： 32五、零序电流速断保护（零序五、零序电流速断保护（零序I段）段） 零序电流速断保护起动值的整定原则如下零序电流速断保护起动值的整定原则如下 1.躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0max ,即 式式中中 ——单单相相接接地地短短路路时时的的零零序序电电流流和和两两相相接接地地短短路路时时的零序电流最大值。

的零序电流最大值 2.2.躲躲过过断断路路器器三三相相触触头头不不同同期期合合闸闸时时出出现现的的零零序序电电流，即流，即33六、限时零序电流速断保护（零序六、限时零序电流速断保护（零序Ⅱ段）段） 1.1.起动电流起动电流 零序零序ⅡⅡ段的起动电流应与下一段线路的零序段的起动电流应与下一段线路的零序ⅠⅠ段段保护相配合保护相配合 2 2. .动作时限动作时限 零序零序ⅡⅡ段的动作时限与相邻线路零序段的动作时限与相邻线路零序ⅠⅠ段段相配合，动作时限一般取相配合，动作时限一般取0.50.5秒秒343.3.灵敏度校验灵敏度校验 零零序序ⅡⅡ段段的的灵灵敏敏系系数数，，应应按按照照本本线线路路末末端端接接地地短短路路时的最小零序电流来校验，并满足时的最小零序电流来校验，并满足Ksen≥1.3~1.5,Ksen≥1.3~1.5,即即式中式中I0min——本线路末端接地短路时的最小零序电流本线路末端接地短路时的最小零序电流 六、限时零序电流速断保护（零序六、限时零序电流速断保护（零序Ⅱ段）段） 如果灵敏度不满足要求，则增加一段零序，并与相邻线如果灵敏度不满足要求，则增加一段零序，并与相邻线路零序路零序Ⅱ段配合段配合35七、定时限零序过电流保护（零序七、定时限零序过电流保护（零序Ⅲ段）段） 1. 1.起动电流起动电流 (1) (1) 躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流大不平衡电流Iunb.max,Iunb.max,即即 （（2 2）与下一线路零序）与下一线路零序ⅢⅢ段相配合就是本保护零序段相配合就是本保护零序ⅢⅢ段段的保护范围，不能超出相邻线路上零序的保护范围，不能超出相邻线路上零序ⅢⅢ段的保护范围。

段的保护范围362. 2. 灵敏度校验灵敏度校验 作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流来校验，要求障时的最小零序电流来校验，要求 作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流3I0min3I0min来校验，要求来校验，要求373.3.动作时限动作时限 各保护的动作时限也按阶梯原则来选择各保护的动作时限也按阶梯原则来选择 只只有有在在两两个个变变压压器器间间发发生生接接地地故故障障时时，，才才能能引引起起零零序序电流，所以只有保护电流，所以只有保护4 4、、5 5、、6 6才能采用零序保护，要求：才能采用零序保护，要求：38八、方向性零序电流保护八、方向性零序电流保护 在在d1d1点接地短路时，需满足点接地短路时，需满足t t0202t>t0303必须加装功率方向元件。

必须加装功率方向元件 1.1.工作原理工作原理39灵敏角 在双侧电源两侧变压器的中性点均接地的电网在双侧电源两侧变压器的中性点均接地的电网中，当线路上发生接地短路时，故障点的零序电流中，当线路上发生接地短路时，故障点的零序电流将分为两个支路分别流向两侧的接地中性点，不装将分为两个支路分别流向两侧的接地中性点，不装设方向元件将不能保证保护动作的选择性设方向元件将不能保证保护动作的选择性40零序方向零序方向方向元件方向元件原理原理412. 2. 整流型零序功率方向继电器整流型零序功率方向继电器 整流型功率方向继电器，相位比较的电压量整流型功率方向继电器，相位比较的电压量 相位比较继电器的动作和边界条件为相位比较继电器的动作和边界条件为 幅值比较电量幅值比较电量 幅值比较的零序功率方向继电器的动作条件为幅值比较的零序功率方向继电器的动作条件为 42433.3.方向性零序电流三段保护的原理接线图方向性零序电流三段保护的原理接线图 44九、对零序电流保护和方向性零序保护的评价九、对零序电流保护和方向性零序保护的评价 （（1 1）零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度。

零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度 （（2 2）零序过电流保护的动作时限较相间保护短零序过电流保护的动作时限较相间保护短 （（3 3）零序电流保护不反应系统振荡和过负荷零序电流保护不反应系统振荡和过负荷 （（4 4）零序功率方向元件无死区副方电压回路断线时，不）零序功率方向元件无死区副方电压回路断线时，不会误动作会误动作 （（5 5）接线简单可靠接线简单可靠 45一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点1 1．简单网络．简单网络 在正常运行情况下在正常运行情况下 中性点不直接接地系统接地保护中性点不直接接地系统接地保护46在在A A相接地时，各相对地的电压为：相接地时，各相对地的电压为： 结论：结论： 故障相电压为零，故障相电压为零，非故障相对地电压升非故障相对地电压升高为原来高为原来 倍 1.1.简单网络简单网络 47故障点故障点D D的零序电压为：的零序电压为：结论：故障点的零序电压大小结论：故障点的零序电压大小Ud0Ud0与相电压与相电压UφUφ相等 各相对地电容电流为各相对地电容电流为 ：：1.1.简单网络简单网络 48从接地点流回的电流从接地点流回的电流IDID为为 ：：结论：结论： 从接地点流回的电从接地点流回的电流流IDID为正常运行时，三为正常运行时，三相对地电容电流的算术相对地电容电流的算术和。

和 1.1.简单网络简单网络 492.2.多条线路网络多条线路网络 当线路当线路II AII A相接地时，在此接地电流相接地时，在此接地电流IDID为为 50（（1 1）非故障线路）非故障线路I I：： 线路始端所反应的零序电流为线路始端所反应的零序电流为 结论：结论： 零序电流的零序电流的大小为线路本大小为线路本身对地电容电身对地电容电流，方向为由流，方向为由母线流向线路母线流向线路 51（（2 2）故障线路）故障线路ⅡⅡ：： 线路线路ⅡⅡ始端所反应的零序电流为始端所反应的零序电流为有效值为有效值为 ：：结论：结论： 故故障障线线路路上上零零序序电电流流的的大大小小为为全全系系统统非非故故障障元元件件对对地地电电容容电电流流之之和和，，其其方方向为由线路流向母线向为由线路流向母线52综上所述，可得如下结论：综上所述，可得如下结论： （（1 1）单相接地时，全系统都将出现零序电压，而短路）单相接地时，全系统都将出现零序电压，而短路点的零序电压在数值上为相电压点的零序电压在数值上为相电压UφUφ；； （（2 2））在在非非故故障障元元件件上上有有零零序序电电流流，，其其数数值值等等于于本本身身的的对对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路；地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路； (3)(3)在故障元件上，零序电流为全系统非故障元件对地电在故障元件上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。

容电流之和，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线53二、中性点经消弧线圈接地电网中单向接地故障二、中性点经消弧线圈接地电网中单向接地故障的特点的特点 如果电网中单相接地时接地电容电流的总和比较大时，如果电网中单相接地时接地电容电流的总和比较大时，单相接地短路会过渡到相间短路单相接地短路会过渡到相间短路解决方法：解决方法： 在电源中性点在电源中性点加装一个电感线圈减加装一个电感线圈减少流经故障点的电流，少流经故障点的电流，避免在接地点燃起电弧，避免在接地点燃起电弧，把这个电感线圈称为消把这个电感线圈称为消弧线圈54当线路当线路IIII上上A A相接地时相接地时 , ,在接地点又增加了一个电感分在接地点又增加了一个电感分量的电流量的电流 IL IL，因此，从中性点流回的总电流为，因此，从中性点流回的总电流为 结论：结论： IDID将因消弧线圈的补偿而减少将因消弧线圈的补偿而减少 55消弧线圈的补偿方式：消弧线圈的补偿方式： （（1 1）完全补偿）完全补偿 就是使就是使IL= IC∑IL= IC∑接地点的电流接地点的电流IDID近似为零。

近似为零2 2）欠补偿）欠补偿 就是使就是使ILIL＜＜IC∑IC∑补偿后的接地点电流是电容的补偿后的接地点电流是电容的3 3）过补偿）过补偿 就是就是ILIL＞＞IC∑IC∑，补偿后的残余电流是电感性的补偿后的残余电流是电感性的 这种方式实际中获得了广泛的应用这种方式实际中获得了广泛的应用 56三、绝缘监视三、绝缘监视 在在发发电电厂厂和和变变电电所所的的母母线线上上，，一一般般装装设设网网络络单单相相接接地地的的监监视视装装置置，，它它利利用用接接地地后后出出现现的的零零序序电电压压，，带带延延时时动动作作于于信信号57正常运行时：没有零序电压，三只电压表读数相等，正常运行时：没有零序电压，三只电压表读数相等，KVKV不动 当当系系统统任任一一出出线线发发生生接接地地故故障障时时：：接接地地相相对对地地电电压压为为零零，，而而其其他他两两相相对对地地电电压压升升高高同同时时在在开开口口三三角角处处出出现现零零序序电电压压，，过电压继电器过电压继电器KVKV动作，给出接地信号动作，给出接地信号三、绝缘监视三、绝缘监视 58四、零序电流保护四、零序电流保护 零序电流保护是利用故障线路零序电流较非故障线路零序电流保护是利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点来实现有选择性的发出信号或动作于跳闸的为大的特点来实现有选择性的发出信号或动作于跳闸的保护装置。

保护装置 零序电流保护的原理接线图如右图所示零序电流保护的原理接线图如右图所示 零零序序电电流流保保护护装装置置的的起起动动电电流流必必须须大大于于本线路的零序电容电流，即本线路的零序电容电流，即59。