第一章緒論

第一節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用

一、電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)

1.電力系統(tǒng)的故障：三相短路.（3）、兩相短路.（2）、單相短路接地.（1）、兩相短路接地.（1,1）、斷線、變壓

器繞組匝間短路、復(fù)合故障等。

2.不正常運(yùn)行狀態(tài)：小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過(guò)負(fù)荷、變壓器過(guò)熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率

降低等。

二、發(fā)生故障可能引起的后果是：

I.故障點(diǎn)通過(guò)很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備燒壞；

2.系統(tǒng)中設(shè)備,在通過(guò)短路電流時(shí)所產(chǎn)生的熱和電引力使設(shè)備縮短使用壽命；

3、因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量；破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，

甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。

事故：指系統(tǒng)的全部或部分的正常運(yùn)行遭到破壞，以致造成對(duì)用戶的停止送電、少送電、電能質(zhì)量變

壞到不能容許的程度,甚至毀壞設(shè)備等等。

三、電保護(hù)裝置及其任務(wù)

1.繼電保護(hù)裝置：就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或

發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。

2.它的基本任務(wù)是：

（1）發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件（設(shè)備）從電力系統(tǒng)中切除,使非故障部分繼續(xù)運(yùn)

行。

（2）對(duì)不正常運(yùn)行狀態(tài),為保證選擇性，一般要求保護(hù)經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件（如有無(wú)

經(jīng)常值班人員），而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)（減負(fù)荷或跳閘），且能與自動(dòng)重合閘相配合。

第二節(jié)繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成

一、繼電保護(hù)的基本原理

繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，而突變量達(dá)到一定值時(shí),

起動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié).發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)。

1.利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別

發(fā)生短路后，利用電流、電壓、線路測(cè)量阻抗等的變化,可以構(gòu)成如下保護(hù)。

（1）過(guò)電流保護(hù)：反映電流的增大而動(dòng)作，如圖1-1所示，

（2）低電壓保護(hù)：反應(yīng)于電壓的降低而動(dòng)作。

（3）距離保護(hù)（或低阻抗保護(hù)）：反應(yīng)于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地之間的距離（或測(cè)量阻抗的減?。┒鴦?dòng)

作。

2.利用內(nèi)部故障和外部故障時(shí)被保護(hù)元件兩側(cè)電流相位（或功率方向）的差別。

如圖1-2所示雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)。規(guī)定電流的正方向是從梅線流向線路。正常運(yùn)行和線路AB外部故障時(shí)，

A-B兩側(cè)電流的大小相等相位相差180°：當(dāng)線路AB內(nèi)部短路時(shí).A-B兩側(cè)電流一般大小不相等，相位相等,

從而可以利用兩側(cè)電流相位或功率方向的差別可以構(gòu)成各種差動(dòng)原理的保護(hù)（內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作），如

縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，相差高頻保護(hù)、方向高頻保護(hù)等。

A

圖1-2雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)

Q）正常運(yùn)行情況（b）線路AB外部短路情況（c）線路AB內(nèi)部短路情況

3.對(duì)稱分量是否出現(xiàn)

電氣元件在正常運(yùn)行（或發(fā)生對(duì)稱短路）時(shí)，負(fù)序分量和零序分量為零；在發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，一般負(fù)

序和零序都較大。因此，根據(jù)這些分量的是否存在可以構(gòu)成零序保護(hù)和負(fù)序保護(hù)。此種保護(hù)裝置都具有良

好的選擇性和靈敏性。

4.反應(yīng)非電氣量的保護(hù)

反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)所產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組的溫度升高而構(gòu)成過(guò)負(fù)

荷保護(hù)等。

二、繼電保護(hù)裝置的組成

繼電保護(hù)的種類雖然很多，但是在一般情況下，都是由三個(gè)部分組成的，即測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行

部分，其原理結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。

圖1-3維電保護(hù)裝置的原理結(jié)構(gòu)圖

I.測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量被保護(hù)元件工作狀態(tài)（正常工作、非正常工作或故障狀態(tài)）的一個(gè)或兒

個(gè)物理量,并和已給的整定值進(jìn)行比較。從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。

2、邏輯部分邏輯部分的作用是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小，性質(zhì)，出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保

護(hù)裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到執(zhí)行部分。

3、執(zhí)行部分執(zhí)行部分的作用是根據(jù)邏輯部分送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如發(fā)出信

號(hào)，跳閘或不動(dòng)作等。

TA

過(guò)電流保護(hù)原理圖

舉例說(shuō)明:

正常狀蕊T欠設(shè)備通過(guò)的電流為負(fù)載電流-----kKA流過(guò)的二次電流小于動(dòng)作值-------的不動(dòng)作,，

其接點(diǎn)殺胎------?保護(hù)獺作一

短路故陵時(shí):流過(guò)一次設(shè)備的電流源噌------?KA流過(guò)的二次電流大于KA動(dòng)作值------＞以挎點(diǎn)閉合嬲.小工得電

KT觸點(diǎn)閉合-----?KM媚得電，期始閉合-------kQF的YT繞圈得電跳闞------?切除故隘

第三節(jié)對(duì)繼電保護(hù)的要求

一、選擇性選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍

盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。如圖下圖所示

d3點(diǎn)短路:保護(hù)6動(dòng)作,6QF跳閘:保護(hù)6或6QF拒動(dòng),5QF跳閘；

d2點(diǎn)短路:保護(hù)5動(dòng)作,5QF跳閘；保護(hù)5或5QF拒動(dòng),2QF、4QF跳閘；

dl點(diǎn)短路：保護(hù)I和保護(hù)2動(dòng)作，1QF跳閘、2QF跳閘；保護(hù)2或2QF拒動(dòng),4QF跳閘。

主保護(hù)：能有選擇性地快速切除全線故障的保護(hù)。

后備保護(hù)：當(dāng)故障線路的主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用以切除故障的保護(hù)。

近后備保護(hù):作為本線路主保護(hù)的后備保護(hù)。

遠(yuǎn)后備保護(hù):作為下一條相鄰線路主保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒跳后備保護(hù)。

二、速動(dòng)性速動(dòng)性是指盡可能快地切除故障

短路時(shí)快速切除故障，可以縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對(duì)用戶工作的影響，提高電力

系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

三、靈敏性靈敏性是指對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置的靈敏性，通

常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量,靈敏系數(shù)越大,則保護(hù)的靈敏度就越高,反之就越低。

對(duì)過(guò)量繼電器：/

N—保護(hù)范圍內(nèi)部故障某量物理量的最小值

X同一物理量保護(hù)的整定值

對(duì)欠器：u

‘_同一物理量保護(hù)的整旗

F一保護(hù)沌圍內(nèi)部故障某瘦物理量的最大值

四、可靠性可靠性是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)

作,而在其他不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。

以上四個(gè)基本要求之間，有的相輔相成，有的相互制約，需要針對(duì)不同的使用

條件,分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)。

此四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(gè)基本線

索。根據(jù)保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的地位和作用來(lái)確定具體的保護(hù)方式，以滿足其相應(yīng)的要求。

第四節(jié)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史

繼電保護(hù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。

在2（）世紀(jì)50年代及以前，電磁型繼電器。

60年代,整流型元件組成的裝置。

70年代以后，集成電路構(gòu)成的裝置。

到80年代,微型機(jī)繼電保護(hù)裝置中逐漸應(yīng)用。隨著新技術(shù)新工藝的采用，繼電保護(hù)硬件設(shè)備

的可靠性,運(yùn)行維護(hù)方便性也不斷得到提高。繼電保護(hù)技術(shù)將達(dá)到更高的水平。

按保護(hù)原理：4

環(huán)網(wǎng)、多源網(wǎng)?

最初熔斷器難以實(shí)現(xiàn)選擇性〉電流、電壓保護(hù).------------?

V受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，難以滿足選

方向電流、電壓保護(hù).擇隹」顯喇虹i度捱的要壑一?距離保護(hù)，

是燕賑方式,難以保證快速跳閘;差動(dòng)保護(hù)長(zhǎng)距離難以實(shí)現(xiàn);高冷向俁護(hù)

第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)

第一節(jié)單側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的電流保護(hù)

繼電器的分類

繼電器是一種能自動(dòng)斷續(xù)的控制器件，當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí)，能使輸出回路的被控電量發(fā)生預(yù)計(jì)

的變化，是具有對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

按動(dòng)作原理：電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型等繼電器。

按反應(yīng)的物理量：電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器和頻率繼電器等。

按作用：起動(dòng)繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器和出口繼電器等。

對(duì)繼電器的要求

（|）工作可靠。

（2）動(dòng)作值誤差小。

（3）接點(diǎn)可靠。

（4）消耗的功率要小。

（5）動(dòng)作迅速。

（6）熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定要好。

（7）安裝調(diào)試容易、運(yùn)行維護(hù)方便、價(jià)格便宜。

一、電磁型繼電器

電磁型繼電器基本結(jié)構(gòu)型式有螺管線圈式,吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式三種，如圖2-1所示。

電磁型繼電粉的晾理站構(gòu)

<&>里h蛀闡式.(b)吸引用鐵式；(<)轉(zhuǎn)引舌片火

1一岐Uh2-BJ動(dòng)割帙,3-電去帙，4一止再，5-俊點(diǎn)B8?反作用OH

圖2?1電磁型繼電器的原理結(jié)構(gòu)

電流繼電器在電流保護(hù)中用作測(cè)量和起動(dòng)元件，它是反應(yīng)電流超過(guò)某一整定值而動(dòng)作的繼電器.電磁

型繼電器是利用電磁原理工作的，現(xiàn)以吸引銜鐵式繼電器為例進(jìn)行分析，如圖2-2所示。

圖2-2電磁型電流繼電器的原理結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩曲線

首先分析便繼單器觸點(diǎn)接通的力拓。在線圈1中通以電流Ij.則產(chǎn)生與其成正比的磁通4).即

3OC一

6,

由電磁吸引力作用到舌片上的電磁轉(zhuǎn)矩Md,可表示為

Mde=K,/=KT

使繼電器觸點(diǎn)閉合的阻力矩

Mih=Mih]+K3(§lBz)

在可動(dòng)舌片轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,還必須克服摩擦力矩Mm,其值可以認(rèn)為是不隨6變化的一個(gè)常數(shù)。

1.繼電器動(dòng)作的條件：Mdc2Mlh+Mm

2、動(dòng)作電流能夠滿足上述條件，使繼電器動(dòng)作的最小電流值Ij,稱為繼電器的動(dòng)作電流(起動(dòng)電

流)，記作IdzjJ。對(duì)應(yīng)此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為

?T

以％.去

3?繼電器的返回條件繼電器動(dòng)作后，當(dāng)IJ減小時(shí)，繼電器在彈簧的作用下將返回。為使繼電器

返回,必須：

Mu,2M,k+Mm或MdcWMgMm

4.返回電流滿足上述條件，使繼電器返回原位的最大電流值稱為繼電器的返回電流，記

為IhJ.對(duì)應(yīng)此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為

Mh=Kz(Phj/S2)(2—2)

總結(jié)：當(dāng)Ij<Idzj時(shí),繼電器不動(dòng)作，

當(dāng)ijeidzj吐則繼電器迅速動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合；

當(dāng)減小Ij使IjWlhjJ時(shí),繼電器又立即返回原位,觸點(diǎn)打開(kāi)。

5、返回系數(shù)返回電流與起動(dòng)電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)，可表示為

在實(shí)際應(yīng)用中，要求有較高的返回系數(shù)，如0.85?0.9。返回系數(shù)越大則保護(hù)裝置的靈敏度越高，但過(guò)大

的返回系數(shù)會(huì)使繼電器觸點(diǎn)閉合不夠可靠。

（1）6.動(dòng)作電流的調(diào)整方法

（2）（I）改善繼電器線圈的匝數(shù)；

（2）改變彈簧的張力;

（3）改變初始空氣隙長(zhǎng)度。

二、晶體管型繼電器

1.晶體管型電流繼電器

執(zhí)行回路

電壓形成網(wǎng)路整流流波回路比較回路

（單超觸發(fā)器）輸出

（1）正常工作時(shí)：電流變換器的輸入電流小于繼電器的動(dòng)作電流，UR3Q0,晶體管VI因正向偏置而導(dǎo)通,

V2完全截止。輸出電壓Use接近于+E1,對(duì)應(yīng)于繼電器不動(dòng)咋狀態(tài)。

（2）起動(dòng)時(shí)：當(dāng)輸入繼電器的電流大于繼電器的動(dòng)作電流時(shí)，UR3增大，a點(diǎn)電位降低，致使D5導(dǎo)通，VI截

止,其集電極電位升高，使晶體管V2導(dǎo)通,輸出電壓Use降至0.1?0.3V,繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)。

（3）當(dāng)繼電器的輸入電流減小至返回電流時(shí),UR3減小,a點(diǎn)電位增高使

D5截止，VI重新導(dǎo)通，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，繼電器返回，繼電器的返回電流小于繼電器的動(dòng)作電流,其返回系數(shù)小

于I。

2.晶體管型時(shí)間繼電器

晶體管型時(shí)間繼電器由兩個(gè)三極管及阻容延時(shí)電路組成。其原理接線如圖2-5所示。

在正常情況下，VT3飽和導(dǎo)通，電容器C被短接，電容器C上的電壓為V3集電極與發(fā)射極之間的飽和壓降

Ucesl和二級(jí)管D8的正向壓降UD之和：

UCD=UD+5Q0.6+0.2=0.8V

其值小于穩(wěn)壓管D9的方向擊穿電壓,V4截止,輸出電壓USC近于0V,表示繼電器延時(shí)輸出

三、電流互感器

電流互感器的作用是將高壓設(shè)備中的額定大比流變換成5A或1A的小電流，以便繼電保護(hù)裝

置或儀表用于測(cè)量電流。電流互感器由鐵心及繞組組成。一、一次繞組磁勢(shì)有以下平衡關(guān)系：

//卬“2討，2=0

h=助

1、1.電流互感器的極性

2、在圖2-6(a)中，一、二次繞組中感應(yīng)電勢(shì)及同時(shí)為高電位點(diǎn)，稱同極性或?qū)?yīng)端。一般用L1、

K1表示或以“*”標(biāo)注。

2.電流互感器的等值電路及相量圖

電流互感器與普通變壓流的等值電路有著相同的形式。其等值電路如圖所示，圖中原邊的參數(shù)都己歸

算到二次繞組。

U2=izZfULC=U,+jLX2小”/.=/24-7.

3.誤差分析KA

(1)電流誤差。歸算到二次繞組的一次繞組一次電流與二次繞組電流的數(shù)量差，一般用百分?jǐn)?shù)表示，即

△；%=4二lx100%

A

由向量圖可知，當(dāng)5角比較小時(shí)△呼二^22^X100%

h(jX+Z,.)二唆)

Im2

而jXIc

(2)穩(wěn)態(tài)短路電流引起的誤差。當(dāng)電流互感器原邊流過(guò)大的短路電流時(shí)，鐵心飽和，磁阻噌加，勵(lì)磁阻抗

發(fā)生變化.在鐵心未飽和時(shí)，二次側(cè)電流與J1邊電流成正比增加.如圖2方中曲線2所示.若電流互感器二次負(fù):

麒逾的關(guān)系將如圖2-8中的曲線3所示."

電流互感器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的電流誤差實(shí)際是二次負(fù)載阻抗Zf與短路電流倍數(shù)m的函數(shù)，可表示為A

I%=f(Zf,m)

按規(guī)定用于繼電保護(hù)的電流互感器,其穩(wěn)態(tài)電流誤差不允許大于10%,角誤差不得大于7。

在滿足10%誤差的條件下,m=的關(guān)系曲線叫電流互感器的10%誤差曲線，它由廠家提供。

結(jié)論：電流互感器在正常運(yùn)行時(shí)，電流誤差決定于勵(lì)磁電流的大小，而勵(lì)磁電流與電流互感器的負(fù)載

阻抗Zf成正比，與勵(lì)磁阻抗成反比。一般誤差小于1%。

(3)暫態(tài)短路電流引起的誤差。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，電流互感器的原邊流有短路電流的周期分量1dz和

非周期分量1d￡

非周期分量的誤差證

總誤差電流〃。

從誤差曲線可以看出，最大誤差發(fā)生在短路后3~5個(gè)周波，短路回路非周期電流衰減以后，其值比穩(wěn)態(tài)短

路誤差大許多倍,且含有很大的直流成分。

(4)減小電流互感器誤差的措施。

a.減小電流互感器的勵(lì)磁電流。

b.盡量加大電流幺感器的勵(lì)磁電抗XLC,增大鐵心截面或用島導(dǎo)磁率的被莫合金做鐵芯。

c.應(yīng)盡量減小電流互感器的二次側(cè)負(fù)載阻抗Zf,降低勵(lì)磁電壓ULC；

d.選擇同型號(hào)的電流互感器串聯(lián)使用，使每個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電壓僅為負(fù)載壓降的一半；

e.選擇大變比的電流互感器，以降低短路電流倍數(shù)。

四、電壓互感器

(一)電壓互感器的任務(wù)是將很高的電壓準(zhǔn)確地變換至二次保護(hù)及二次儀表的允許電壓，使繼電器

和儀表既能在低電壓情況下工作，又能準(zhǔn)確地反映電力系統(tǒng)中高壓設(shè)備的運(yùn)行情況。電壓互

感器分為電磁式和電容式兩種。

(-)(一)電磁式電壓互感器

1.工作原理

電磁式電壓，L感器的工作原理與一般電力變壓器相似。其等值電路與相量圖如圖2-11所不。以副邊

電壓為參考相量,依次畫(huà)出各支路的電流及各節(jié)點(diǎn)電壓的相量如圖2-11(b)所示。

(b)

圖2-11電壓互感器的等值電路及相量圖

(a)等值電路(b)相量圖

2.電壓誤差分析

電壓互感器的電壓誤差是指歸算到副邊的原邊電壓與副邊實(shí)際電壓的數(shù)量差，用百分?jǐn)?shù)表示：

AU%=U1-UV2xlOO%

當(dāng)原副邊電壓的相角差8較小時(shí)，其電壓誤差可近似為：

AU%=LZ2+I1Z]x100%JZZ+.ZI+LCZ]x100%

3U1

結(jié)論：電壓q感器的誤差是由電壓互感器的阻抗壓降引起的。減小負(fù)載電流能提高電壓互感器的精確

度。

（二）電容式電壓互感器

電容式電壓互感器是利用電容分壓原理實(shí)現(xiàn)電壓變換的。最簡(jiǎn)單的電容式電壓互感器如圖2-12所

示。C1.C2為分壓電容,T為隔離變壓器,二次開(kāi)路時(shí)的電壓為

C!

U2，o0=———.U,1

c,+c2

有載時(shí)的輸出電壓為

5=u”-x,+——--=4/n-ifjx「-----!----

調(diào)節(jié)荀，使01

0（C]+7GA）

則=U20

利用可調(diào)電感L補(bǔ)償分壓器容性電抗，大大降低電壓互感器總電抗，使電壓互感器更接近理想恒壓源。提

高了電壓互感器的精確度。

五、無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流I段）

1、反應(yīng)電流增大而能瞬時(shí)動(dòng)作切除故障的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)也稱為無(wú)時(shí)限電流速斷保

護(hù)。

1.幾個(gè)基本概念

（I）系統(tǒng)最大運(yùn)行方式與系統(tǒng)最小運(yùn)行方式

最大運(yùn)行方式：就是在被保護(hù)線路末端發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)等值阻抗最小，而通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最

大的運(yùn)行方式V

最小運(yùn)行方式：就是在同樣短路條件下，系統(tǒng)等值阻抗最大，而通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方

在最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí),通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大,稱之為最大短路電流。

在最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小,稱之為最小短路電流。

（3）保護(hù)裝置的起動(dòng)值

對(duì)應(yīng)電流升高而動(dòng)作的電流保護(hù)來(lái)講，使保護(hù)裝置起動(dòng)的最小電流值稱為保護(hù)裝置的起動(dòng)電流，記作

Idzobh?

（4）保護(hù)裝置的整定

所謂整定就是根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求，確定保護(hù)裝置起動(dòng)值，靈敏系數(shù),動(dòng)作時(shí)限等過(guò)程。

2.工作原理

無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)為了保證其保護(hù)的選擇性，一般情況卜速斷保護(hù)只保護(hù)被保護(hù)線路的一部分，具體

工作原理如圖2-13所示。

圖2-13電流速斷保護(hù)動(dòng)作特性分析

短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流可用下式計(jì)算:

紇

區(qū)皿+即

耳

結(jié)論:流過(guò)保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流值隨短路點(diǎn)的位置變化,且與系統(tǒng)的運(yùn)行方式和短路類型有關(guān)。

3.整定計(jì)算

（1）動(dòng)作電流

為保證選擇性，保護(hù)裝置的起動(dòng)電流應(yīng)按躲開(kāi)下一條線珞出口處短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)的最大短路電流來(lái)整

定。即

Idz>Idod2max=KKIdoBmax式中可靠系數(shù)=1.2-13,

繼電器動(dòng)作電流：

Kjx—電流互感器的接線系數(shù)

結(jié)論:電流速斷保護(hù)只能保護(hù)本條線路的一部分，而不能保護(hù)全線路，其最大和最小保護(hù)范圍Lmax和

Lmino

（1）（1）保護(hù)范圍（靈敏度K.）計(jì)算（校驗(yàn)）

《規(guī)程》規(guī)定，在最小運(yùn)行方式下，速斷保護(hù)范圍的相對(duì)值Lb%>（15%~20%）時(shí)，為合乎要求,

即

4%=Wxioo%>（15-20）%

由圖2?13可知

”.一J

2Xsmax+X,/（2-7）

其中Xd=X4.代入式（2-7）整理得

式中Ue——輸電線路的領(lǐng)定線電壓；

以8一—被保護(hù)線路的總長(zhǎng)度。

（2）（2）動(dòng)作時(shí)限

無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)沒(méi)有人為延時(shí)，在速斷保護(hù)裝置中加裝一個(gè)保護(hù)出口中間繼電器。一方面擴(kuò)大接點(diǎn)

的容量和數(shù)量，另一方面躲過(guò)管型避雷器的放電時(shí)間，防止誤動(dòng)作。t=Os

（I）4.電流速斷保護(hù)的接線圖

（2）單相原理接線圖

原理圖以整體形式表示各二次設(shè)備之間的電氣聯(lián)接。

正常狀態(tài)：一次設(shè)備通過(guò)的電流為負(fù)載電流------?KA流過(guò)的二次電流小于動(dòng)作值-------

其接點(diǎn)不閉合------A不發(fā)斷路器跳閘脈沖

短路故障時(shí)：流過(guò)KA的二次電流大于KA動(dòng)作值------?KA接點(diǎn)閉合------aKOM線圈彳

fQF跳間------?切除故障。一

【KS起動(dòng)，發(fā)出信號(hào)。小

（3）展開(kāi)圖

展開(kāi)圖以分散形式表示一次設(shè)備之間的電氣連接。分為交流叵1路和直流叵I路。

圖2—15速斷保護(hù)裝置接線展開(kāi)圖

（a）交流回路（b）直流回路

5.對(duì)電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速。

缺點(diǎn)：（I）不能保護(hù)線路全長(zhǎng)；

（2）運(yùn)行方式變化較大時(shí)，可能無(wú)保護(hù)范圍。

注意：（1）在最大運(yùn)行方式下整定后,在最小運(yùn)行

方式下無(wú)保護(hù)范圍。

圖2-16系統(tǒng)運(yùn)行方式變化較大情況圖2-17短路時(shí)保護(hù)范圍較小的情況

（2）在線路較短時(shí)，可能無(wú)保護(hù)范圍。如圖2-17所示

⑶在特殊情況下，電流速斷可以保護(hù)線路全長(zhǎng)。在采用線路一一變壓器組的接線方式的電網(wǎng)中，如圖2-18

所示。速斷保護(hù)按dl點(diǎn)短路來(lái)整定.保護(hù)的起動(dòng)電流大為減小，以至保護(hù)線路的全長(zhǎng)。

六、限時(shí)電流速斷保護(hù)(電流II段)的電流速斷保護(hù)

限時(shí)電流速斷保護(hù)：按與相鄰線路電流速斷保護(hù)相配合且以較短時(shí)限獲得選擇性的電流保護(hù)。

1.工作原理

(1)為了保護(hù)本條線路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍必須延伸到下一條線路中去如圖2-19所

(2)為了保證選擇性,就必須使限時(shí)電流速斷保護(hù)

的動(dòng)作帶有一定的時(shí)限。如圖2-19

(3)為了保證速動(dòng)性，時(shí)限應(yīng)盡量縮短。

(1)2.整定計(jì)算

(2)(1)動(dòng)作電流

動(dòng)作電流按躲開(kāi)下一條線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流進(jìn)行整定：

/9)_K[

ldz-八K/上下一線

繼電器動(dòng)作電流：

(2)動(dòng)作時(shí)限

+々+.-

M=tQF+405s

(3)靈敏度校驗(yàn)~

匕《=產(chǎn)汨-5|

Klm21.5,是因?yàn)榭紤]了以下不利于保護(hù)動(dòng)作的因素。

(a)可能存在非金屬性短路，使短路電流Id較?。?/p>

(b)實(shí)際的短路電流小于計(jì)算值；

(c)電流互感器有負(fù)誤差，使短路時(shí)流入保護(hù)起動(dòng)元件中的電流變小；

(d)繼電器的實(shí)際起動(dòng)值可能有正誤差，使IdzJ變大；

(e)考慮一定裕度。

思考問(wèn)題：靈敏性不滿足要求,怎么辦？

解決方法：

(1)與下一條線路的限時(shí)電流速斷相配合

(2)動(dòng)《時(shí)限就‘下”耍國(guó)路時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階段△>,即

/本='下一線+&

（1）3.限時(shí)電流速斷保護(hù)的接線圖

（2）單相原理接線

（3）展開(kāi)圖

(a)(b)

4.對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)

（優(yōu)點(diǎn)）限時(shí)電流速斷保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，能保護(hù)本條線路全長(zhǎng)。

（缺點(diǎn)）不能作為相鄰元件（下一條線路）的后備保護(hù).受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化較大。

七、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（電流III段）

定義：其動(dòng)作電流按躲過(guò)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流整定，其動(dòng)作時(shí)間一般按階梯原則進(jìn)行整定以實(shí)現(xiàn)

過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作選擇性，并且其動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)。

1.工作原理

反應(yīng)電流增大而動(dòng)作，它要求能保護(hù)本條線路的全長(zhǎng)和下一條線路的全長(zhǎng)。作為本條線路主保護(hù)拒動(dòng)的近后

備保護(hù),其保護(hù)范圍應(yīng)包括下條線路或設(shè)備的末端。過(guò)電流保護(hù)在最大負(fù)荷時(shí)，保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作。

2.整定計(jì)算

（1）動(dòng)作電流

按躲開(kāi)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流，且在自起動(dòng)電流下繼電器能可靠返回進(jìn)行整定:

....K.a、

J=—2___

dzo/.max

Kh...

Ih>/產(chǎn)max—Ih=K：?/w=K；.K/Q；=/fmax

kh=LKh

h屋

近后備4?=%/之L5~

'dz

遠(yuǎn)后備迎“之1.2

低電壓繼電器正常時(shí)（得電）常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)C

當(dāng)電壓低于整定值時(shí),常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),常閉觸點(diǎn)閉合。

正常運(yùn)行時(shí),KV觸點(diǎn)打開(kāi),KA觸點(diǎn)打開(kāi)。

最大負(fù)荷電流：KV觸點(diǎn)打開(kāi),KA觸點(diǎn)閉合。

短路時(shí)：KV觸點(diǎn)閉合,KA觸點(diǎn)閉合。

（3）時(shí)間整定

為保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)是按階梯原則整定的，即本線路的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)應(yīng)

比下一條線路的電流IH段的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)時(shí)限階段△1：

3.接線圖

電流山段保護(hù)的原理接線、展開(kāi)圖與電流II段保護(hù)相同。

4.對(duì)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的評(píng)價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,對(duì)單側(cè)電源的放射型電網(wǎng)能保證有選擇性的動(dòng)作。不僅能作本線路的近后

備（有時(shí)作為主保護(hù)），而且能作為下一條線路的遠(yuǎn)后備。在放射型電網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用，一般在35

千伏及以下網(wǎng)絡(luò)中作為主保護(hù)。

缺點(diǎn)：動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng),而且越靠近電源端其動(dòng)作時(shí)限越大,對(duì)靠電源端的故障不能快速切除。

八、電流三段保護(hù)小結(jié)

電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，限時(shí)電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路全長(zhǎng)，但卻不能作為下一相

鄰線路的后備保護(hù)，因此，必須采用定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)作為本條線路和下一段相鄰線路的后備保護(hù)。

1.三段式電流保護(hù)：

由電流速斷保護(hù)，限時(shí)電流速斷保護(hù)及定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相配合構(gòu)成的一整套保護(hù)。

2.電流三段式保護(hù)的保護(hù)特性及時(shí)限特性

3.電流三段式保護(hù)接線圖

（1）單相原理接線圖

（2）展開(kāi)圖。

IKA4KA7KA

圖2—25保護(hù)裝置接線展開(kāi)圖

Q）交流回蹺（b）直流回蹤

4.三段式電流保護(hù)的評(píng)價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，可靠，并且一般情況下都能較快切除故障。一般用于35千伏及以下電壓等級(jí)的單側(cè)電源電網(wǎng)

中O

缺點(diǎn)；靈敏度和保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式和短路類型的影響，此外，它只在單側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中才有選擇

性。

例2?1

如圖2-33所示網(wǎng)絡(luò)，試對(duì)保護(hù)1進(jìn)行電流速斷，限時(shí)電流速斷和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定計(jì)算(起

動(dòng)電流，動(dòng)作時(shí)限和靈敏系數(shù))，并畫(huà)出時(shí)限特性曲線。(計(jì)算電壓取115KV)。

解：1.對(duì)保護(hù)1進(jìn)行電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算

(1)起動(dòng)電流，

IA=KK&X=L3X3780=4914(A)取1.3

⑵靈敏度校驗(yàn)…

由J/

得*二祭I*=-5—-0.430=6.7

$2個(gè);3550、）

同理由理雙=-*/"?

X.U115X105MC

得ZB3nun然巴_X^=巧套-0.430=5.56（。）

走U」也

J）=12,5（km>

4%=gxl00%=41.67%>15%符合要求。

IATt

(3)動(dòng)作時(shí)限："

電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限近似為零，即t=Os-

2、限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算/

(1)起動(dòng)電流書(shū):“.

?/a=《(?心?下一線

d,然下一線=工匕，4cmax

〃=幻?"場(chǎng)2=L2xl.3"(M950(A)

(2)靈鉞度校驗(yàn)：

爭(zhēng)355。

%1950

=1.58>1,5符合要求〃

(3)動(dòng)作時(shí)限?！?；=￡；+△￡=0.5s

3定時(shí)限電流保護(hù)整定計(jì)算」

(1)起動(dòng)電流："

1/3=794.12(A)-

⑵靈敏度校驗(yàn)，璃2

近后備保護(hù)：三加=一二=3,87>1,5符合要求

7(2)

遠(yuǎn)后備保護(hù)：4=0=1,26>1,2符合要求

4*

(3)動(dòng)作時(shí)限"2；=右+4+4;2s

時(shí)限特性曲線一

llOkV

=0?S*

“0.5<

九、電流保護(hù)的接線方式

電流保護(hù)的接線方式就是指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次線圈

(1)1.相間短路電流保護(hù)的主要接線形式

(2)(1)三相星形接線(2)兩相星形接線(不完全星形接線)

三相星形接線方式的保護(hù)對(duì)各種故障都能動(dòng)作。

兩相星形接線的保護(hù)能反應(yīng)各種相間短路，但B相發(fā)生單相短路時(shí).，保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。

（3）電流差接線

三相短路時(shí)流過(guò)繼電器電流是、△倍的短路電流；AC兩相短路時(shí)流過(guò)繼電器電流是2倍的短路電流;

AB或CB兩相短路時(shí)流過(guò)繼電器電流基1倍的短路電流。

接線系數(shù)Kjx:流過(guò)繼電器的電流IJ與電流互感器二次側(cè)短路電流之比,數(shù)值為

2、故對(duì)兩相電流差接線方式，在對(duì)稱運(yùn)行或三相短路時(shí)，Kjx..：在AC兩相短路時(shí)，Kjx=2：在AB或BC兩相短

路時(shí),Kjx=l。對(duì)十三相和兩相星形接線方式任何短路型式Kjx=l.

3、各種接線方式在不同故障時(shí)的性能分析

（1）中性點(diǎn)直接接地或非宜接接地電網(wǎng)中的各種相間短路。

<2）前述三種接線方式均能反應(yīng)這些故障，不同之處在于各種接線的保護(hù)裝置靈敏度有所不同。

（3）中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中的兩點(diǎn)接地短路。

在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)（小接地電流）中，對(duì)于兩點(diǎn)接地故障，希望只切除?個(gè)故障點(diǎn)。

①串聯(lián)線路上兩點(diǎn)接地情況

如下圖所示，在dA點(diǎn)和dB點(diǎn)發(fā)生接地短路。若保護(hù)I和保護(hù)2均采用三相星形接線時(shí)，10（）%地只切除線

路故障。如采用兩相星形接線，只能有2/3的機(jī)會(huì)有選擇地切除后面的一條線路。

②放射性線路上兩點(diǎn)接地情況

如下圖所示,在dA、dB點(diǎn)發(fā)生接地短路時(shí)：

如采用三相星形接線時(shí),兩套架護(hù)均將起動(dòng)。

如采用兩相星形接線，則保護(hù)有2/3的機(jī)會(huì)只切除任一線路。

因此,在放射性的線路中，兩相星形比三相星形應(yīng)用較廣。

③對(duì)Y,dl1接線變壓器后面的兩相短路

當(dāng)△側(cè)發(fā)生AB兩相短路時(shí)，該側(cè)電流相量圖如下圖(b)所示。Y側(cè)電流相量圖，如下圖(C)所

zjxo

結(jié)論:三相星形接線比兩相星形接線靈敏系數(shù)增大一倍。

過(guò)電流保護(hù)接于降壓變壓辭的高壓側(cè)(Y側(cè))以作為低壓側(cè)(△側(cè))線路故障的后備保護(hù)時(shí)，不同接

線形式的保護(hù)有其不同的特點(diǎn)。

(a)采用三相星形接線時(shí)，則B相上繼電器中的電流較其它兩相大一倍。因此靈敏系數(shù)增大一倍。

(b)采用兩相星形接線時(shí)，使B相的電流遺失，不能使保護(hù)的靈敏度得到充分提高。故在兩相星形接

線的中線上再接入一個(gè)繼電器,從而提高了這個(gè)繼電器的靈敏度。

(c)采用兩相電流差接線時(shí)，流入繼電器的電流為零，保護(hù)不動(dòng)作。因此，這種接線方式不能用來(lái)保

護(hù)變壓器。

3.各種接線方式的應(yīng)用范.

(1)三相星形接線方式能反應(yīng)各種類型的故障，用在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，作為相間短路的保護(hù)，同時(shí)

也可保護(hù)單相接地。

(2)兩相星形接線方式較為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，能反應(yīng)各種類型的相間短路。主要應(yīng)用在35千伏及以下電壓等級(jí)的中

性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中，廣泛地采用它作為相間短路的保護(hù)。

（3）兩相電流差接線方式接線簡(jiǎn)單，投資少，但是靈敏性較差，這種接線主要用在6-10千伏中性點(diǎn)不接地

系統(tǒng)中，作為饋電線和較小容量高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。

十、反時(shí)限特性的過(guò)電流保護(hù)

1、感應(yīng)型電流繼電器（GL?10系列）

繼電器結(jié)構(gòu)GL-10感應(yīng)式電流繼電器的結(jié)構(gòu)如圖2-34所示由感應(yīng)系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)組成，它們分別構(gòu)成反時(shí)

限部和無(wú)時(shí)限部分。

12

（2）工作原理

當(dāng)線圈通以交流電流I時(shí)，線圈的安匝磁勢(shì)IW在鐵芯中產(chǎn)生磁通中1,在鐵芯的?個(gè)分支上的短路環(huán)中的磁

通中2不能突變，中2滯后于91一個(gè)角度,在鋁盤(pán)產(chǎn)生Mdc,當(dāng)Mdc克服了彈簧的反轉(zhuǎn)矩Ml吐整個(gè)框架將

繞軸18順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪蝸桿嚙合，這時(shí)稱為繼電器起動(dòng)。所需的安匝數(shù)稱為繼電器的起動(dòng)安匝。繼

電相起動(dòng)以后，扇形輪隨蝸轉(zhuǎn)動(dòng)而，升，扇形輪升高到一定程度時(shí)，接點(diǎn)閉合。

（3）時(shí)限特性

扇形輪在最低位置與最高位置,繼電器動(dòng)作時(shí)間與電流的關(guān)系曲線如下圖所示。

當(dāng)電流增大時(shí),動(dòng)作時(shí)限減少,如圖中ab部分，具有反時(shí)限特性。

當(dāng)電流大到一定值時(shí),鐵芯飽和，在圖上出現(xiàn)曲線1.2的平直部分,具有定時(shí)限特性。

當(dāng)電流繼續(xù)增大時(shí)，銜鐵瞬時(shí)被吸下,橫擔(dān)將接點(diǎn)閉合,如圖中de部分,具有速斷特性。

2.反時(shí)限過(guò)電流保.

（1）工作原理反應(yīng)電流增大而動(dòng)作，其延時(shí)與通入電流的平方成正比，一般可作6~10kV線路或電動(dòng)

機(jī)的保護(hù)。

（2）整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定原則與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相同，即

...K?K.

J--KW___二aJ

dz〃fmax

靈敏度校驗(yàn)：Kh

/（2）

rzd.min本末、,U

K阮=-Y—N15

時(shí)間整定

①兩級(jí)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的配合：

反時(shí)限繼電器的延時(shí)與被保護(hù)線路短路點(diǎn)位置的關(guān)系如下圖所示。若已知保護(hù)2反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)

的整定參數(shù)，其反時(shí)限動(dòng)作曲線如下圖曲線2所示。在保護(hù)1.保護(hù)2反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)重疊保護(hù)區(qū)內(nèi)，只要

在電源側(cè)的起始點(diǎn)dl處用動(dòng)蚱延時(shí)保證選擇性，重疊保護(hù)區(qū)的其他部分都能保證選擇性，dl點(diǎn)叫配合點(diǎn)，在

配合點(diǎn)的

\QF=12QF+△/

②反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)與電源側(cè)的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)配合

如下圖所示。已知1QF定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定參數(shù)，1QF過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍到dl點(diǎn)，2QF反時(shí)

限過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間特性如下圖中的t2QF所示。重置保護(hù)區(qū)的末端dl叫配合點(diǎn)，此點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)若能保

證選擇性,則整個(gè)重疊保護(hù)區(qū)都能保證選擇性。在配合點(diǎn)dl

3接線.

反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)多用卜10kV線路及電動(dòng)機(jī)保護(hù)。電流互感器采用兩相星型接線,如下圖所示。

母線

4.反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)應(yīng)用范圍

優(yōu)點(diǎn):在線路靠近電源處經(jīng)路時(shí),短路電流大,動(dòng)作時(shí)限短且保護(hù)接線簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：時(shí)限的配合較復(fù)雜，當(dāng)短路點(diǎn)存在較大的過(guò)渡電阻時(shí)，或在最小運(yùn)行方式下遠(yuǎn)處短路時(shí)，由于Id

較小，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限可能較長(zhǎng)。因此反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)主要用在6?10千伏的網(wǎng)絡(luò)中，作為饋線和電動(dòng)機(jī)

的保護(hù)。對(duì)1()千伏以上的網(wǎng)絡(luò)，由于上述缺點(diǎn)一般都不采用。

第二節(jié)多側(cè)電源電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)

一、方向性電流保護(hù)的工作原理

1、問(wèn)題的提出

(1)短路點(diǎn)：dl：要求t6Vtl］無(wú)法滿足要求

d2：要求tl<t6j0

(2)dl點(diǎn)短路：若id>I',保護(hù)1題。

dl點(diǎn)短路:保護(hù)1的短路功率由線路指向母線，保護(hù)6的短路功率由母線指向線路。

d2點(diǎn)短路:保護(hù)1的短路功率由母線指向線路，保護(hù)6的短路功率由線路指向母線。

利用這個(gè)特點(diǎn)可構(gòu)成一種保護(hù).這種保護(hù)要求：凡是流過(guò)保護(hù)的短路功率是由母線指向線路時(shí)

（正），保護(hù)就起動(dòng)；凡是流過(guò)保護(hù)的短路功率是由線路指向母線時(shí)（負(fù)），保護(hù)就不起動(dòng)。

dl點(diǎn)短路：保護(hù)2.367、起動(dòng)，根據(jù)階梯時(shí)限原則t2<t3,t6<t7，保護(hù)2和6動(dòng)作，保護(hù)3.7返回,

從而保證有選擇地切除故障

d2點(diǎn)短路:保護(hù)1.2.3.7起動(dòng),II<12<13,故保護(hù)1和7起動(dòng)，保護(hù)2.3返回,

判斷短路功率方向，一般采用功率方向繼電器。

(b)

dl點(diǎn)短路時(shí)：Pdl=UIdlcosI為正俏，功率方向繼電器動(dòng)作。

d2點(diǎn)短路時(shí)：Pd2=UId2cos2為負(fù)值,功率方向繼電器不動(dòng)作。

式中（P為電壓U與電流I之間的夾角

3.方向過(guò)電流保護(hù)

方向過(guò)電流保護(hù):增加了功率方向元件的過(guò)電流保護(hù)。即是利用功率方向元件與過(guò)電流保護(hù)配合使用的

一種保護(hù)裝置,其原理接線圖下圖所示。

（2）功率方向符合規(guī)定的正方向一

正常運(yùn)行時(shí)：KA不起動(dòng)，縣簸點(diǎn)打開(kāi)-KT不起動(dòng)一不發(fā)跳閘脈沖,

區(qū)外故障時(shí)：KPR不起動(dòng)，KA起動(dòng)-KT不起動(dòng)一不發(fā)跳閘脈沖6

區(qū)內(nèi)故障時(shí)：KPR起動(dòng)，縣般點(diǎn)閉合］。

L：~~?KT起動(dòng)一發(fā)出跳閘脈，

KA起動(dòng)，縣觸點(diǎn)閉合

—?切除故障“

二.整流型功率方向繼電.

組成：電壓形成回路、比較回路、執(zhí)行元件

1.電壓形成回路

電壓形成回路把輸入的交流電壓或電流以及它們的相位，經(jīng)過(guò)小型中間變壓器或電抗變壓器轉(zhuǎn)換成

便于測(cè)量的電壓，該電壓經(jīng)整流濾波后變成與變流量成正比的直流電壓，然后送到比較回路進(jìn)行比較，以確

定繼電器是否動(dòng)作，最后由執(zhí)行元件表示繼電器的工作狀態(tài)（動(dòng)作或返回）。

（1）、電抗變換器（TX）

作用：將輸入的一次側(cè)較大電流量按比例地變換成二次側(cè)的

較低電壓U2o

U2=KJje網(wǎng)

式中：KJ—電抗變換器的變換系數(shù).

也為A的相位差角。

（2）電壓變換器（TM）

作用：將一次側(cè)的強(qiáng)電壓成比例地變換成二次側(cè)的弱電壓。

j90r

U2=Ku-Uje

式中KU為電壓變換器的變換系數(shù)。

式中：KJ—電抗變換器的變換系數(shù).

視為2/的相位差角。

a.相位比較式：

設(shè)以電網(wǎng)對(duì)地電壓為基準(zhǔn)且為正，電流由母線流向線路為電流的正方向。當(dāng)電壓與電流之間的相位角

小于90°時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出功率為正；電壓與電流之間的相位差大于90°時(shí)，輸出功率為負(fù)，正功率的條件就

是：

功率方向繼電器是反應(yīng)正功率動(dòng)作，負(fù)功率不動(dòng)作的繼電器，也就是說(shuō)，功率方向繼電器反應(yīng)加于繼電

器的電壓及電流之間的相位差小。令

D=KuUj-e”。。

動(dòng)作條件變?yōu)?

b.幅值比較式

當(dāng)CD=9/時(shí)，[4|=|g|,即。=90°,繼電器動(dòng)作的邊界條件。

當(dāng)。2<9於時(shí),%|>|5|,即。<90。,繼電器動(dòng)作。￥

當(dāng)。^>好時(shí),[4|<[5],即。>90。，繼電器丕動(dòng)作。"

(2)幅值比較回路

即把和分別整流后進(jìn)行幅值比較，分為均衡電壓式和循環(huán)電流式。

a.均衡電壓式:其原理接線如下圖所示。

整流后接于電阻RI,R1兩端電壓為Ua,整流后接于電阻R2,R2兩端電壓為Ub。作為執(zhí)行元件

的繼電器J接于兩個(gè)電壓之差上,反應(yīng)于Ua-Ub=Uab而動(dòng)作。

在上施種殿中,當(dāng)|明8時(shí)，國(guó)域kk>為正，觸隨流從正祠就縹螭，執(zhí)行元股頻作;當(dāng)那1B助以

流從反方向前觸器,執(zhí)行講砸該動(dòng)作。因1L處須要期行元件照方向性…

3.執(zhí)行元件

極化繼電器：由繞組，永久磁鐵,可動(dòng)舌片，接點(diǎn)，鐵芯等組成。

主要特點(diǎn)：繼電器的可動(dòng)舌片處于兩個(gè)磁通的作用之下，一個(gè)是由線圈的電流產(chǎn)生的工作磁通，另一個(gè)

是由永久磁鐵產(chǎn)生的極化磁通（它的方向是不變的）。

極化磁通小j^N極流出后就分為兩部分，小jl經(jīng)過(guò)空氣隙1而連通.g2經(jīng)過(guò)空氣隙2而連通。

<1>?=4>g+<bji

4>2=6j2-6g

當(dāng)線圈沒(méi)有電流時(shí)，2<1,2>1,舌片被吸引向右邊，接點(diǎn)斷開(kāi).

當(dāng)線圈中通以電流Ij時(shí)，4>1>4）2時(shí)，舌片被吸向左惻磁極,繼電器觸點(diǎn)閉合，對(duì)應(yīng)此時(shí)所加入的電流,

即為繼電器的起動(dòng)電流。

繼電器動(dòng)作以后，逐漸減小工作電流，則eI減小，62增加，當(dāng)小2>61時(shí)，則舌片乂被吸向右側(cè)磁極,

繼電器返回。

當(dāng)繼電器線圈通入相反方向的電流時(shí)，1的磁通加強(qiáng)，2的磁通減弱,繼電器不動(dòng)作。

結(jié)論:該繼電器的動(dòng)作具有方向性。

如果把極化繼電器的工作線圈，接入幅值比較回路，且當(dāng)Uab（或Ia-Ib）為正時(shí)，使繼電器動(dòng)作，那么,

當(dāng)Uab（或Ia-Ib）為負(fù)時(shí),它就不動(dòng)作，正好滿足繼電器具有方向性的要求。

整流型繼電器:用極化繼范器作為執(zhí)行元件而構(gòu)成的繼電器。

4.動(dòng)作特性

功率方向繼電器的動(dòng)作特性示于卜.圖。

由/）和.構(gòu)成的直線代表這種功率方向繼電器的動(dòng)作特

性線.此直線的右側(cè)半個(gè)平面為繼電器的動(dòng)作范圍.當(dāng)Ij位于的位置，

即垂直于動(dòng)作特性線時(shí)，/

超前于。了的角度為。=90°-中心

繼電器動(dòng)作最靈敏，故『j代表的直線稱為繼電器的最大靈敏線.Q為繼

電器的內(nèi)角?

如廣。稱為繼電器的最大靈敏角，它代表繼電器最靈敏時(shí)，2卷后于

Uj的角度-一

5.舉一實(shí)例

三、相間短路功率方向繼電器的接線方式

對(duì)方向繼電器的要求：

1.正方向任何形式的短路，魅電器都能動(dòng)作；反方向短路，繼電器不動(dòng)作。

2、故障以后，加入繼電器能電流和電壓盡可能大,靈敏度盡可能高。

反應(yīng)相間短路的方向繼電器廣泛采用90。接線。所謂90°接線是假設(shè)三相電壓對(duì)稱負(fù)載為純電阻

時(shí)，對(duì)任何一個(gè)方向繼電器所施加的電流和電壓相位相差90’的一種接線方式。如下圖所示。

三個(gè)繼電器分別按IA、UBC、品、?；蚝虸c、11AB-

過(guò)電流方向保護(hù)原理接線如卜圖所示。

對(duì)方向繼電器的接線應(yīng)注意電流線圈和電壓線圈的極性，極性接反了就會(huì)造成正方向短路拒動(dòng)，反方

向短路誤動(dòng)的后果。

1.三相對(duì)稱短路

KE落后于與L/j的角度為：9=q)d-<Pk=<Pd-900+a

一般而言,()°<d<90。,為使方向繼電器在任何d情況下均動(dòng)作，必須使-90°<。<90°,即

-90°vd-900+a<90°,所以0°<d+a<180°

當(dāng)d=0°時(shí),0°va<180°

當(dāng)d=90°時(shí),-900<a<90°

同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件為:0°<a<90°

2.正方向兩相短路

I)、短路點(diǎn)位于保護(hù)四口處

設(shè)B.C兩相短路,短路阻抗Zd右0,此時(shí)的相量圖如下圖所示。

短路點(diǎn)電壓為Ua=[J(ia=Ea

UB=U(iB=-jEA

Uc=Ude=-■EA

2

A相繼電器:IA機(jī)0,故維電器不動(dòng)作。

B相繼電器：IjJB-IB

UJB=UCA

8R=(P<I-(Pk=(pd-90°+a.

C相繼電器：=

UJC=UAR

0c=(pd-(pk=(pd-900+a

繼電器動(dòng)作條件:-90°v<90°

若在0。<d<90。的范圍內(nèi)，使繼電器均能動(dòng)作，選擇內(nèi)角a為

00<a<90°

(2)、短路點(diǎn)遠(yuǎn)離保護(hù)安裝地點(diǎn)

Zd》ZS-0,相量圖如下圖所示。

保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓為：UA=￡AUR帶EBUc襠Ec

B相繼電器:0B=-(OK-(Od-30°))=0d-0k-30°=Od-120°+a

繼電器動(dòng)作條件-90。<OB<90。,當(dāng)