范文一：三段式电流保护
XXX
继电器基本知识低压电器继电器的作用和原理
作用：是一种自动对被控电路实行接通和断开控制的装置或元件。
控制原理：当其输入量达到一定值时，继电器能使其输出的被控制量发生预计的状态变化(如触点打开、闭合或电平翻转)，从而实现对被控电路的控制。
n
1
XXX
产业、汽车、航空航天)
(电报电话、家电2
3
n基本要求
：
?工作
可靠
，动作过程具有“
继电特性
”；?稳定性好以及抗干扰能力强。
动作值误差小、功耗小、动作迅速、动稳定和热
常用电磁型继电器
4
继电器
量度继电器：是一种能调节其动作量值(定值)的继电器，是继电保护系统的核心器件，也是继电保护系统中实现测量比较的环节。继电保护课程研究的主要是量度继电器的工作原理。
过量欠量继电器
过电流继电器过电压继电器
高周波继电器(频率)低电压继电器距离继电器低周波继电器5
XXX
量度
继电器
继电特性—无论启动和返回，继电器动作均明确干脆，不可能停留在某一中间位置。P45
l
Relay characteristic
返回系数—返回电流与启动电流比值。
Return coefficient
一切过量继电器返回系统恒小于1。实际应用常要求过电流继电器有较高返回系数，如0.85-0.9。(实际可调)
过电流继电器的继电特性6
Line protection based on single information
第3章基于单端信息的线路保护
n
n
n
本章重点Keynotes of this chapter
三段式相间电流保护的基本原理。
phase oveercurrent protection
方向电流保护及方向元件。
Directional overcurrent protection and directional element
低压电器
7
Basic principle of three -
XXX
ll
lllll
输电网与配电网输电网特点：
作用：承担电能输送任务，电压高、功率大。电压等级: 750kV, 500kV, 330kV, 220kV, 110kV。网络结构：多电源环网，提高输电可靠性。
中性点接地方式: 中性点直接接地，限值过电压水平。保护配置: 常用有绝对选择性的纵联原理的保护，故障切除快。
8
l
lll
配电网特点：
XXX
作用：承担电能分配任务，输送功率相对较小。电压等级: 66kV, 35kV, 20kV, 10kV, 6kV。网络结构
：正常运行采用单侧电网供电的辐射型网络，限制短路电流，降低线损。
中性点接地方式：中性点非直接接地，提高供电可靠性。(单相接地后、允许运行1-2小时)
保护配置：相对选择性保护原理，保护阶段式配合切除故障。----电流保护
9
l
l
Calculation formula of short current
Maximum short current
Minimize short current
12
3.1.1 电流速断保护
u解决措施：Solutions①
Instantaneous overcurrent protection
矛盾分析：区内短路和相邻线路短路存在选择性问题
优先保证动作的选择性，即保证区外故障时电流保护不误动，绝不扩大停电范围。按躲开下条线路出口处短路的条件整定。优先保证全线故障快速切除，即首次故障切除不考虑相邻线路出口短路的选择性。扩大切除的设备靠重合闸纠正。
按躲开下条线路出口处短路的条件整定
②
解决办法:优先保证选择性
保护2整定电流大于下条线路出口处短路的最大短路电流本线路末端短路时保护不能启动
14
3.1.1 电流速断保护
Instantaneous overcurrent protection
2. 电流速断保护的整定计算原则
（1）动作电流整定；（2）动作时间整定；（3）保护范围校验
（灵敏性校验）
动作电流整定：
以保护1为例，其启动电流为I'op，必须整定得大于C母线上可能出现的最大短路电流，即: I'op> Ik.C.max引入可靠系数K'rel=1.2-1.3，
I'op≥ K'rel Ik.C.max
可靠系数：考虑非周期分量的影响、C母线实际最大短路电流可能大于计算值、一定裕度等(可靠不误动)
16
3.1.1 电流速断保护
Instantaneous overcurrent protection
3. 电流速断保护的构成(单相原理接线)
XXX
&
nTA
I’闭锁
18
set
18
3.1.3 限时电流速断保护
若正好遇上如下情况：保护1电流速断出现负误差保护2限时速断出现正误差失去选择性
Time delay instantaneous overcurrent protection
保护范围比计算值缩小保护范围比计算值增大
计算的保护范围末端短路时
保护1电流速断不启动保护2限时速断启动
为避免这种情况发生，就不能采用两个电流相等的整定方法，而必须采用：
I’’op,2> I’op,1不取=号了还不放心？
引入可靠系数K’’rel，可得I’’op,2≥ K’ ’rel I’op,1
(3-17)
25
K’’rel 一般取为1.1-1.2
3.1.3 限时电流速断保护
Time delay instantaneous overcurrent protection
（3）灵敏性的校验Check of sensitivity
为能保护本线路全长，限时速断须在系统最小运行方式下，线路末端两相短路时，具有足够反应能力，过量继电器灵敏系数：(3-20)Ksen=
对保护2的限时电流速断而言，即应采取系统最小运行方式下线路AB末端发生两相短路时短路电流作为故障参数的计算值。设此电流为Ik.B.min，代入上式，则灵敏系数为
Ik.B.min
Ksenop,2为保证线路末端短路时保护装置一定能动作，要求Ksen≥ 1.3-1.5
(可靠性要求) P53下
（4）电流Ⅱ段保护优缺点：
优点：灵敏度好，能保护线路全长。缺点：
(a)带0.5 秒左右的延时，速动性较差；
(b)不能做下一段线路的远后备, 加装定时限过电流保护（电流III段）。
Merits and drawbacks of Current II
电流Ⅰ、Ⅱ段联合工作就可以保证全线路的故障在0.5秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为“主保护”。
28
3.1.3 限时电流速断保护
Time delay instantaneous overcurrent protection
XXX
当校验灵敏系数不满足要求时，达不到保护线路全长的目的，这是不允许的。进一步降低动作门槛，延伸保护动作范围，与下级线路的限时速断配合
（4）启动电流与下级限时速断配合
t’’2= t’’1 +△t
(3-22)
再次校验灵敏度，使之满足要求。动作时限的增长，换来灵敏度的提高。
29
3.1.3 限时电流速断保护
Time delay instantaneous overcurrent protection
XXX
3. 限时电流速断保护的
单相原理框图
KT
&
nTA
I’set
与电流速断相比，主要区别是增加了时间继电器KT
30
3.1.4 定时限过电流保护Definite time overcurrent
protection
定义：作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷时的保护。其起动电流是按照躲开最大负荷电流来整定的。
是一种后备保护，提高整个保护系统的可靠性。
特点：
（1）保护范围不仅包括本线路全长，也包括相邻下一线路全长，甚至更远。
（2）为了保证选择性，动作时限一般较长。是一种后备保护。
31
Reliability coefficient所有由Ire>Iss,max，引入可靠系数K’’’rel
Ire = K’’’rel Iss,max= K’’’rel Kss Il,max
Iss,max = Kss Il,max (3-23)
Starting current 起动电流为：
I’’’1 K’’’relKssop,4 ≥ IKre = IKl,max (3-24)
re re
K’’’rel----可靠系数，一般取1.15-1.25；
Kss----自启动系数，一般大于1；
Kre----返回系数，一般取0.85.
33
(3)过电流保护灵敏系数校验Check of sensitivity coefficient 仍然采用（3-20）公式
保护范围内发生金属性短路故障参数的最小计算值(3-20)Ksen= 最小运行方式，本线路（相邻线路）末端相间短路
近后备：作为本线路AB段的后备。
Ksen=Ik.B,min/I’’’op,4 ≥ 1.3-1.5
远后备：作为相邻下一线路BC段的后备。
Ksen=Ik.C,min/I’’’op,4 ≥ 1.2
灵敏度应相互配合：越靠近故障点保护灵敏度应越高评价简单可靠。但越靠近电源，保护动作时限越长
36
Definite time overcurrent protection
定时限过电流保护：动作时限与短路电流的大小无关,动作时限是人为事先整定的。定时限过电流保护（电流Ⅲ段）由于时限的配合原因，造成故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故障的时间越长，这是其缺陷。
Inverse time relay overcurrent protection反时限电流保护：也是一种过电流后备保护，其动作时间是电流的函数。电流小时，动作时间长；电流大时，动作时间短。是由特殊的继电器实现的！
反时限保护缺点是整定配合复杂，主
要用于单侧电源供电的线路终端和较
小容量的电动机上。
37
反应于电流升幅值高而动作的保护Co-ordination of three-phase 三段式电流保护的配合及应用overcurrent protection zonesand its application电流速断(I段)按躲开本线路末端的最大短路电流整定不能保护线路全长不能作为相邻限时电流速断(II段)元件后备保护流速断保护范围整定过电流保护(III段)最大负荷电流整定动作时限可能较长三段式电流保护具体应用时，可只采用速断+过电流，或限时速断+过电流
保护，也可三段同时采用。
应用：主要用在35kV及以下的单电源辐射网上。38
阶段式电流保护Overcurrent protection
zones
每一线路装设有三段式继电保护，Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段之间，并与相邻线路三段式继电保护共同构成了较完善的保护系统。39
40
电流保护接线方式（了解）
主要有2种接线方式：（a）三相星形；Connection of overcurrent protectionXXX（b）两相星形。接线方式：电流继电器与电流互感器二次线圈
之间的连接方式。
P57 例题3-1
（a）三相星形接线方式；
①每相上均装有KA和TA、Y形接线
②KA的触点并联（或）（b）两相星形接线方式①一相上不装设KA和TA、Y形接线②LJ的触点并联（或）（接A、C相）41
The end of this chapter
！
42
43
范文二：三段式电流保护
成
绩电与气信息程工院学实 验 报 告
内一实验、的目二、 验原理实 、三实验器仪
容
、实四方验及法步骤五、实 记录及数据验处理 六实、结果验分析及题讨论
问
程名称课实 项目验称名年级 号学实 验日期 批阅师教字
微签机型电继护保础基第（版）四 段三电流保式实护 班验级 名姓 气 100电 吴1明
伟
0210 2级0104205102
12
103 1年2 月 1 7日
、实一目验的 （）掌握三段1式保的基本护理原（2熟悉）段三式护的接保方线式3）（握掌段式三流保电护的 整方法（定）4了解运行方式对敏灵度的响影（）5解了段三电流护的动作过保程 二、实原验理TQDB- III 多能微功机保护和电变站合综自化培训实动验统的成组微机保系护验接线 原理实图如示。所
图在，G中模拟系统电源 1T ，拟升模变压器压，B、BA C拟输电线模，路2 模T拟压降变压 →模拟器负载1Q。F 拟线路模A B 的断路，器Q2F模 拟线 BC路 的路器断3,F 为Q降压变 器的断路压器1TV 模拟联接。线 母 的电A互压器，在母线感电压额定电是的情况下，压输其出 线压为 1电00。2VT 模V联拟接线母 的B电压感互，在器母线压电额定是电压情的下，况 其输线出电压 为10V。0T3A模拟 电线路输 A B上的流互感电器，T4 模拟A电输路线B C 上的 电流互感器5TA， 模拟压降压器变2T 低压的电侧互流器感。动手合闸钮按模：拟断器的 路合按闸钮；手跳动闸按钮模：断路拟的器闸跳钮按；短接钮：路短路操点作关。开三、实 仪验器 功能微机多保护验台 实、四验方法实及骤 1、实验步线接图：线母的电压上经电压过感互器 T1V 换变，后输多入功微能保护机置的电 装压入输端，子线路 BA流 过的电流经电过互流器 感T3 变流A后输入保护装置的流电输端入，注意将 三相流公共电端接。保短护装置跳的合、出口闸接联断在器路1 F 上Q，制断路器的 跳、合闸控 2、多功能。微保护机实装置验置：设别分载“下10V K路线护保装置保侧程护序和“”1K0 V 路线保护置装控监程序侧”模到实块验置装中。 3下载、功后装置重成新电，如上果下正确载装置，晶液上屏将示显10 KV线 保护路验界面实 。4根据、系参统对数三段流保电护进行整计定算合理，定可设系数靠K ⅠKⅡ，，ⅢK将定值， 换为 T算A二次 数值侧并，入输多能微机功保护置装中。5 设、置线 AB路上 点发生瞬各时性相，两相三短路故，障察观保及护动情况作
。 1第 页
6、
置设同不短的点，路复重步，测试骤同不地发点生短时路护保作动况，情记录并填入表 1 。7、测组数多据找出各段后保护三在短相和两路短路时相保护的围，填入范表2 中。 、五实记验录及数据处理表1 不同地点生发
短路段保护动作三记表录
用选D D 名B称保 类护 型定值整故障地
点 动值
-作段I7.8 三 相 .088 ---两 ----相-
I保护段最灵小敏 度I I段5 . 5三相- 696 ..56 25.58 相 6两.87 609 .55.04 81 三.相- ---
--III 4.2段 相 两-----
距
离A 点 0%3 距离处 A点 50处 %距离A 点 7%处 0离 A距 点99%处
表
2
各段护保保范护记录表围保
类护型保 护范 围于小线 AB 全路长的30 % 线路A B全长延伸至下并一线路始段 端线 路A 全长B作并为相线邻保护的远后路
备电流
断 限速时电流断速 过电流护保
六实、结验分果及析题讨问 论、1实验果结分：通过析察实验数据，当故观发生障距离在A 点3%0处发，三生相短路时时 瞬流速电断跳，开余故障其，由限时电流速断均跳开。流电速的灵断度用最小保护敏围表示范 因此。，以得可出瞬时电流，断速保护范围的于线小 A路B 长全的30% ，时电流限断的保护速范 围为线路AB 全并长伸至延下一段路始端线过电流，保因护按最大负荷电是整定的，流所以当 生短路时一发定启，能保动护线路全长并。作为能一下段线的远路后保备护。2 、思考题 （1）三式段电保流护的护范围是保如何定的，在确输电线路是上一定否用要段式三保护 用两段，吗行 ？：答一段第瞬时电为流速，按躲断线路末过端最短大电路流整，不能保定护路线全；第二 段长为时限电流速断护保，按过躲下各相级元件邻时电流速瞬断小最保护范围端末最的大路 电短流定，保护整围范伸延到下一段线了路所以必，能保然本护路全长，第三线为段过流电保护 ，按躲过大负荷电最整流定，保护能线路全长，同时能保也护相线邻路的全，长起到后远备 保的作用护。在输电线路，不上一定用要段式保三，护可以用采两段根据实际。情将瞬况 电流速断时限时电流速、和过断流电护保合在一组起。以只可用采时速瞬+断电流过护，
第保 页2
或者
限速时+过断电保护。流（2）三段式电 保流，哪段护最敏灵哪？段最不敏？灵采什么措施用来证选保择性 答：？过流电保护最敏灵，瞬时流速断电最灵敏，通不过保的护整定值合配以及时间配的合来 证保择性选。（ 3发）单相生地短接路时系，出现统么什现象为，什？ 答么：在接系统中，地发当生单相地时接构，短成回路路接，相地流很电大为了，止防坏设 备，损须迅速切除接地相甚至必三相。不接在地统系中当发生单相，地接，不时成短路回构路 ，地相电接流大不，不切除必地接相，但这时非接地相的地对电压高为相电压升 的 倍。这 些3，有可造能三段电成保护流动误甚至在，接地系中统当发，生接地短路时，段三电流保 已不再适应护应，用采门专
的零电序保护来保流证正动确。 作4）降（压压变器低电压线母生发相间障时故高，侧电压、流电的压化变况，试分析情产 生的因。原答 以 Y：11 d降压变压器低侧压（ △侧 ）AB两相短路 ， 在高时压 （侧 Y侧） 流电? IA? ?CI, ? I ? ?2? BAIY
YYY
例为，△当发侧 生BA两相短路 电时关流：在故障点系， ? A ?I ? ?I B， ?I C 0 ,?设侧△相绕
各△△ △
组中
的电流分别 ? 为a 、 I I?b 、 ?I c则
，?
? I? ?I ? ?I△A ?? ? b ?△a I?b ? I c ? IB ? ? ?? ?△ Ic ?? Ia? I C
电随电压流变而化变化。
2 ?
△??I ? ? A Ib? 3?I ? I ?? I?? ? 0?1 △? ba c? ? ?aI? Ic ? IA3 ?
1
?△?? Y?Y I A ? I ?C IA? ? 3 T ? n 2△? ??IY IA B ? ? ?n3T ?
（
5）I段电 流护保电流速（断）动的作时是否固定，间不固若，和什么因定素关相 答：。是定的，当固保护内发生区故障时无，限时除故切。 （障6）I I电流保段（护限电流时速断）动的作间时否固是，定不固定若和，么什素相因关。答 不：定，固动作间时需要与下一段限过电时保护相配流合或者与过流保电护相合配。 （）故7电流障消失后继电器为，么没什有立返回即。答 线：中路流需要降电返到值或回下，继电以器才返能，另回外，考剩虑磁的作，用继器 电也能立不即返回。
第 3
页
范文三：三段式电流保护
三段式电流保护
电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成 一整套保护，称做三段式电流保护。三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速 断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最 大负荷电流来整定的。 一.无时限电流速断保护
根据对继电保护速动性的要求，在简单、可靠和保证选择性的前提下，原则上力求装设快速动作的保护。无时限电流速断保护（又称Ⅰ段电流保护）就是这样的保护，它是反应电流升高而不带时限动作的一种电流保护。其工作原理可用图3-1所示单侧电源线路的无时限电流保护为例来说明。
图3-1 单侧电源线路无时限电流保护作用原理
当线路上发生三相短路时，流过保护1的短路电流为
IK
(3)
?
EMZ?
?
EMZM?ZK
（3—1）
式中EM——系统等效电源的相电动势；
ZM——系统等效电源到保护安装处之间的正序阻抗； ZK——保护安装处至短路点之间的正序阻抗。
由式（3-1）可见，当系统运行方式一定时，EM和ZM是常数，则流过保护的三相短路电流，是短路点至保护安装处间距离L的函数。短路点距电源越远流过保护的三相短路电流越小。图3-1中曲线1表示，系统在最大运行方式下三相短路时，流过保护的最大三相短路电流IK随L的变化曲线。曲线2，是系统在最小运行方式下两相短
(3)
(2)
路时，流过保护的最小两相短路电流IK随L的变化曲线。
对于反应电流升高而动作的电流保护装置而言，能使保护装置起动的最小电流称为保护装置的动作电流，以Ioper表示。当流过保护装置的电流达到这个值时，保护装置就能起动。显然，仅当通过被保护线路的电流Ik≥Ioper时，保护装置才会起动。
在图3-1中，以M处保护为例，当本线路（LMN）末端发生短路故障时，希望M处无时限电流速断保护能瞬时动作切除故障，而当相邻线路首端（或称出口处）发生短路故障时，按照选择性要求，M处保护不应动作，应由N处保护动作切除故障。但实际上，本线路末端和相邻线路首端发生短路故障时，流经M处保护的短路电流是一样的，M侧保护无法区分这两处的短路故障。为了保证选择性，电流速断保护的动作电流应躲过下一线路首端（或本线路末端）短路故障时流过本保护的短路电流，即取Ioper﹥IK?N?max写成等式，则有
Ioper=
(3)
K
IK?N?max （3—2）
(3)
式中 IK?N?max——最大运行方式下，被保护线路末端N发生金属性三相短路时，流
过保护装置的最大短路电流。
Krel——可靠系数，它是考虑短路电流计算误差、继电器动作电流误差、短路
电流中非周期分量的影响和必要的裕度而引入的大于1的系数，一般取Krel=1.2 –1.3
在图3-1中，通过动作电流画一平行于横坐标的直线3，此直线3与曲线1和2各有一个交点，在交点至保护安装处的线路上发生短路故障时，由于流经保护的短路电流均大于动作电流，所以保护装置处于动作状态，而在两交点以后短路时，流经保护的短路电流小于动作值，保护不动作。对应这两点，保护有最大和最小保护范围，即Lmax和Lmin。这说明无时限电流速断保护，不能保护线路全长，且保护范围受运行方式的影响。无时限电流速断保护的选择性是靠动作电流来保证的，灵敏性是用其最小保护范围来衡量的，最小保护范围不应小于线路全长的15%~ 20%。
无时限电流速断保护的保护范围可以用解析法求得。忽略系统各元件阻抗的电阻分
量，按式（3-2）计算出保护的动作电流为：
Ioper=
32X
M?max
EM
?X1Lmin
解得最小保护范围为
1?3EM
? Lmin??X?X1?2Ioper
M?max
? （3—3）
式中 X1 ——被保护线路单位长度的正序电抗； XM?max——M侧系统等值的最大系统电抗。
图3-2无时限电流速断保护单相原理接线
无时限电流速断保护单相原理接线，如图3—2所示，它是由电流继电器KA、中间继电器KC和信号继电器KS组成。
正常运行时，负荷电流流过线路，反应到电流继电器中的电流小于KA的动作电流，KA不动作，其常开触点是断开的，KC常开触点也是断开的，信号继电器线圈和跳闸线圈TQ中无电流，断路器主触头闭合处于正常送电状态。当线路短路时，短路电流超过保护动作电流，KA常开触点闭合起动中间继电器，中间继电器常开触点闭合将正电源接入KS线圈，并通过断路器的常开辅助触点QF1，接到跳闸线圈TQ构成通路，断路器跳闸后切除故障线路。
中间继电器的作用，一方面是利用中间继电器的常开触点代替电流继电器小容量触点，接通TQ线圈；另一方面是利用带有0.06—0.08s延时的中间继电器，以增大保护的固有动作时间，躲过管型避雷器放电引起保护误动作。信号继电器KS的作用是用
以指示该保护动作，以便运行人员处理和分析故障。QF1用以代替中间继电器常开触点，断开跳闸线圈TQ中的电流，以防KC触点断弧而烧坏。 二.限时电流速断保护
提出：
电流速断保护无法保护线路的全长，为了在线路任意点故障都能迅速切除故障。 保护原理：
靠整定电流和动作时间来实现选择性
为保证能保护整个线路，必须延伸到下一线路。
为了使t最小，以保护范围不超过下一线路Ⅰ段保护的范围，即与下一线路的速断保护相配合。（动作整定值和动作时间）
（1）动作电流值整定计算
按与下一级所有线路或元件的速断保护配合 例如下图:
A
B
C
Id
t
A
B
C
I
?dz?1
?K
?K
?I
?dz?2
I
?dz?1
?K
?K
?I
?dz?3
然后取最大值作为整定值。
?
（ 非周期分量已衰减）
K
K?1.1~1.2
（2）时限
?
tdz?1
??t?dz?2??t??
?max???0.5s?
??tdz?3??t??
?t?tDL?1?tt?1?tt?2?tg?2?ty?0.3~0.6s
通常取0.5s。
（1）断路器1跳闸时间
（2）时间继电器1实际动作时间比整定值大时才动作的情况
（3）时间继电器2实际动作时间比整定值小时才动作的情况
（4）保护2测量元件（电流继电器）的惯性时间，晶体管保护中滤波回路时间 （5）考虑一定的裕度 三.定时限过电流保护
1.提出：
当Ⅱ段保护失灵以及过负荷时需要定时限过电流保护。不仅能保护线
路全长，还能保护相邻线路的全长，作为后备保护。
2.原理:
其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护。 靠时间来保证保护的选择性
AB
? ?
C
t
假设d1点发生短路定时限过电流保护的保护3、2、1都可能动作，为保护选择
性以时间来实现；即：t1>t2>t3 同理：d2、d3发生故障可得。
? 灵敏性比较 ? 说明：
a. 越靠近电源t 越长——缺点； b. 属于后备保护； c. t与整定电流无关。
3.整定计算
(1)动作值整定计算：
? 原则一：按最大负荷电流整定 III
Idz?Ifh?max
? 原则二：最大负荷电流时能够返回 Ih?Ifh?max III
I?Ih?Ifh?max?Kzq?Ifh?max?Izq?max dz
III
KK?KzqIzqKIIIh Idz??Ifh?max?Ifh?max
KKKhhh ?
———可靠系数1.15～1.25
? ———自起动系数>1由具体接线和负荷性质 决定 ? ? ?
———电流继电器返回系数0.85 说明： 为何不能太低？
因为整定电流与电流继电器返回系数成反比
所以当返回系数越大整定电流越大，则灵敏度降低，所以返回系数不能太小。而为了保证继电器的可靠性、返回系数又不能太高。 （2）时限整定 IIIIII
tdz?tdz下?max??t
4.灵敏度校验
? 近后备：
按本线路末端最小两相短路电流校验 应满足：
保护1的近后备情况
? 远后备：
按相邻线路末端最小两相短路电流校验 应满足：
保护1的远后备情况 5.特点：
（1）按时间来保证选择性 （2）t太长，越靠近电源越长 （3）灵敏度好 （4）可靠性高 6。原理接线 区分
各段保护接线的区别
范文四：三段式电流保护
课 程 设 计
课程名称 电力系统继电保护 . 专业年级 电气134 .
姓 名 刘亚会 . 学 号 2013011973 . 提交日期 成 绩 . 指导教师 何自立 许景辉 .
水利与建筑工程学院
设计名称 三段式电流保护
前言
《电力系统继电保护基础》作为电气工程与自动化专业的一门主要课程, 主要包括课堂讲学、课后实验、课程设计等三个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。
在输送电能的过程中, 电力系统希望线路有比较好的可靠性, 因此在电力系统受到外界干扰时, 保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作, 从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为系统中各元件主要参数计算、正序，负序，零序等值阻抗图、系统潮流计算、动稳定计算、短路电流计算、继电保护方式的选择与整定计算等。其中短路电流的计算和继电保护方式的选择与整定计算是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护基础》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。
【关键词】 继电保护 短路 等值阻抗 电流保护
目录
课 程 设 计 . ............................................................................................................................................ 1 水利与建筑工程学院前言 . ............................................................................................................................ 1 前言 . ................................................................................................................................................................ 2 1设计原始资料 . ............................................................................................................................................. 1 1.1 具体题目 . ............................................................................................................................................ 1 2 设计要考虑的问题 . ................................................................................................................................ 2 2.1 设计规程 . ............................................................................................................................................ 2
2.1.1 短路电流计算规程 ................................................................................................................. 2 2.1.2 保护方式的选取及整定计算 ................................................................................................. 3 2.2 设计的保护配置 . ........................................................................................................................ 3 2.2.1 主保护配置 . ............................................................................................................................ 3 2.2.2 后备保护配置 ......................................................................................................................... 3 3 短路电流计算 . ........................................................................................................................................ 4
3.1 等效电路的建立 . ........................................................................................................................ 4 3.2 保护短路点及短路点的选取 ..................................................................................................... 5 3.3 短路电流的计算 . ........................................................................................................................ 5 3.3.1 最大运行方式短路电流计算 ................................................................................................. 5 3.3.2 最小运行方式短路电流计算 ................................................................................................. 5 4 保护的配合及整定计算 ......................................................................................................................... 6
4.1 主保护的整定计算 ..................................................................................................................... 6 4.1.1 动作电流的整定 ..................................................................................................................... 6 总结 . ................................................................................................................................................................ 8 参 考 文 献 . .................................................................................................................................................. 9
1设计原始资料
1.1 具体题目
如图所示网络，过电流保护1、2、3的最大负荷电流分别为300、400、500A ，Eφ=37/ KV，
123Z1=0.4Ω/km，Krel =1.2，Krel =1.1，Krel =1.15，Kss =1.5，Kres =0.85；LA?B=40Km，
LB?C=60Km,ZT=72Ω。t1.max =t2.max =0.5s，t3.max =1sZs.min =3Ω，Zs.max =5 Ω。
B
图1.1 系统网络图
试对线路AB 、BC 的保护3、4进行电流保护的设计。 1.2 要完成的内容 （1）保护的配置及选择；
（2）短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）； （3）保护配合及整定计算；
（4）保护原理展开图及展开图的设计； （5） 对保护的评价。
2 设计要考虑的问题
2.1 设计规程
2.1.1 短路电流计算规程
在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流， 然后根据计算结果，尽可能采用简单的保护方式。其计算步骤及注意事项如下。
（1）系统运行方式的考虑
除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。
（2）短路点的考虑
求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。若要绘制短路电流、电压与距离的关系曲线，每一条线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。
（3）短路类型的考虑
相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。短路的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。
若采用电流电压连锁速断保护，系统运行方式应采用正常运行方式下的短路电流和电压的数值作为整定之用。
（4）短路电流列表
为了便于整定计算时查考每一点的短路时保护安装处的短路电流和，将计算结果列成表格。
流过保护安装处的短路电流应考虑后备保护的计算，即列出本线路各短路点短路时流过保护安装处的短路电流，还要列出相邻线路各点短路时流过保护安装处的短路电流。
计算短路电流时，用标幺值或用有名值均可，可根据题目的数据，用较简单的方法计算。
2.1.2 保护方式的选取及整定计算
采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。能满足要求时，所采用的保护就可采用；不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他保护方式。
选用保护方式时，首先考虑采用最简单的保护，以便提高保护的可靠性。当采用简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，则可采用较复杂的保护方式。
选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。
当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求时，允许采用自动重合闸来校正选择性或加速保护动作。
当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏性。
在用动作电流、电压或动作时间能保证选择性时，不要采用方向元件以简化保护。 后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。
2.2 设计的保护配置
2.2.1 主保护配置
在满足线路灵敏度要求的情况下，选用三段式电流保护作为主保护。若灵敏度不满足要求时应选用三段式距离保护作为主保护。
2.2.2 后备保护配置
过电流保护作为本线路的近后备保护和相邻线路远后备保护。
3 短路电流计算
3.1 等效电路的建立
由已知可得, 线路的总阻抗的计算公式为
Z =Z1L
其中：Z1—线路单位长度阻抗； L —线路长度。 所以，将数据代入公式可得各段线路的线路阻抗分别为
ZA?B=Z1×LA?B=0.4×40=16Ω ZB?C=Z1×LB?C=0.4×60=24Ω
保护3最大运行方式sh 时阻抗最小时，有
Zs.3.min =Zs.min +ZAB =3+16=19Ω
对保护4最大运行方式即阻抗最小时，有
zs.4.min =Zs.min =3Ω
Xs.min —最大运行方式下的阻抗值；
同理，对于保护3，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有XA?B和XB?C运行，相应地有
Zs.3. max=Zs.max +ZA?B=5+16=21Ω
对于保护4，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有XA?B运行，相应地有
Zs.4. max=Zs.max =5Ω
由此可得最大运行方式等效电路如图所示，最小运行方式等效电路图如图所示。
C
最大运行方式等效电路图
C
最小运行方式等效电路图
3.2 保护短路点及短路点的选取 选取B 、C 点进行计算。 3.3 短路电流的计算
3.3.1 最大运行方式短路电流计算
在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为
IK. max=
式中
E ?
EφZΣ
=KφZ+Zs
Σ
Eφ
—系统等效电源的相电动势； —短路点至保护安装处之间的阻抗； —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；
Z k Z s
K
?—短路类型系数、三相短路取1，两相短路取 2。
(1)对于保护3等值电路图如图3.1所示，母线C 最大运行方式下发生三相短路电流保护的最大短路电流为
IK. C. max=
护的最大短路电流为
IK。B。max=
EφZΣEφZΣ
Eφ
37/ =KφZ3min+Z×19+24=0.497KA
s
BC
对于保护4等值电路图如图3.1所示，母线B 最大运行方式下发生三相短路电流保
Eφ
s.4. min
=KφZ
+ZAB
=1×
37/ 3+16
3.3.2 最小运行方式短路电流计算
在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为 IK. min=式中
E ?
Eφ 2Zs. max+ZL
—系统等效电源的相电动势；
Zs. max—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗； Z L —短路点到保护安装处之间的阻抗。
所以带入各点的数据可以计算得到C 点的的最小短路电流。
IK. c、min=
Eφ 2ZS.3. max+ZBC2
×21+24=0.411KA
×
37/ 5+16
37/ 所以带入各点的数据可以计算得到B 点的的最小短路电流
IK. B. min=
Eφ 2ZS.4max+ZAB2
=0.881KA
4 保护的配合及整定计算
4.1 主保护的整定计算
4.1.1 动作电流的整定 对保护3相应的速断整定值
整定原则：按照躲过本线路末端最大短路电流来整定。
11
Iset.3=Krel. IK. C. max=1.21×0.497=0.601
1
动作时限：t3=0S
灵敏度校验：
最大保护范围：Lmax =（ILmaxLBC
KφEφ
set .3
?ZS.3.min ）/Z1=(0.601?19)/0.4=41.47Km
37/ =
41.4760
×100%=69.1% >50%(灵敏度满足要求) ?ZS.3.max ）/Z1=(2×
37/ 0.601
最小保护范围：Lmin =（ILmin LBC
KφEφ
set .3
?21)/0.4=24.46Km
=
24.4660
×100%=40.7% >15%(灵敏度满足要求)
对保护3相应的定时限过电流整定值
整定原则：按照大于本线路流过的最大负荷电流整定。
3
Iset.3
3Krel . KSS
=
Kres IK. C. min
Iset .3
. IL.3.max =
0.411
1.23×1.50.91
×0.5=1.014
灵敏度校验：
近后备：Ksen=
=1.014=0.405<>
对保护4相应的速断整定值为
11
Iset.4=Krel. IK. B. max=1.21×1.124=1.36
1
动作时限：t4=0S
灵敏度校验：
最大保护范围：Lmax =（ILmaxLAB
KφEφ
set .4
?ZS.4.min ）/Z1=(
37/ 1.36
?3)/0.4=31.77Km
=
31.7740
×100%=79.4% >50%(灵敏度满足要求) ?ZS.4.max ）/Z1=(2×
37/ 1.36
最小保护范围：Lmin =（ILmin LAB
KφEφ
set .4
?5)/0.4=21.51Km
=
21.5140
×100%=53.8% >15%(灵敏度满足要求)
保护4的限时电流速断定值
整定原则：按照躲过下级线路电流速断保护的最大动作电流来整定。
22
Iset.4=Krel. Iset.3=1.11×0.601=0.667
2
动作时限：t4=0.5S
IK. B. min
Iset.4
灵敏度校验： Ksen=
=0.667=1.32 >1.3(灵敏度满足要求)
0.881
对保护4相应的定时限过电流整定值
IK. L. max=1200A=1.2KA
3
Iset.4
3K. KSS
=
Kres
. IL.4.max =
1.23×1.50.91
×1.2=2.43
3
动作时限：t4={t1.max ，t2.max ，t3.max }+Δt=1S+0.5S=1.5S
灵敏度校验：
近后备：Ksen=远后备：Ksen=
IK. B. min
Iset.4
=2.43=0.36 <1.5(灵敏度不满足要求) =2.43="0.169"><>
0.411
0.881
IK. C. min
Iset.4
当电流保护灵敏度不满足要求时，利用其他形式保护进行该线路的保护。
总结
本次设计是针对220KV 电网在不同运行方式以及短路故障类型的情况下进行的分析计算和整定的。根据本次设计的实际要求，线路末端短路根据具体情况和继电保护“四性”的要求, 采用了反应相间短路的距离保护和反应接地故障的零序电流三段式保护；线路之间采用相差高频保护。
通过这次设计，我对自己所学专业知识有了更新、更深层次的认识。由于继电保护的重要性和特殊性，在计算各参数和短路电流过程中，要用到电力系统稳态分析、电力系统暂态分析的相关知识。在这过程中，我深深体会到理论知识的重要性，只有牢固掌握所学的知识，才能更好的应用到实践中去。这次设计提高了我们思考问题、解决问题的能力，它使我们的思维更加缜密，这将对我们今后的学习、工作大有裨益。
此次课程设计是在本人及刘亚会同学的合作下完成的，刘亚会同学负责前期资料的收集，我负责论文的设计，期间二人共同完成了对论文的修改，多亏和刘亚会同学的讨论、交流，才能最终完成此次设计。我也明白了团队合作是至关重要的。
8
参 考 文 献
[1] 贺家李等. 电力系统继电保护原理. 北京：中国电力出版社，2010.8
[2] 李光琦. 电力系统暂态分析. 北京：中国电力出版社，2007.1
[3] 陈 衍. 电力系统稳态分析. 北京：中国电力出版社，2007.6
[4] 陈德树. 计算机继电保护原理与技术[M].北京:中国水利出版社,1992
[5] 何仰赞，温增银. 电力系统分析上、下册[M].武汉:华中科技大学出版社，
9 2002
范文五：线路三段式电流保护
实验一 三段式电流保护
一、传统电磁型继电器三段式电流保护
（1）实验目的
1．掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。
2．理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。 （2）实验原理
1．阶段式电流保护的构成
无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。
输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。例如用于“线路－变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区。
图1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合
很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。
在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图2.11-1。XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线
I
路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1，它由继电器的固有动作时间决定。第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其
III
动作时限为t1 = t2 +△t。无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1
的主保护。第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为IIIIIIIIIIII
t1，它是按照阶梯原则来选择的，即t1 = t2+△t ，t2 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。当线路XL-2短路而XL-2的保护拒动或断路器拒动时，线路XL-1的过电流保护可起后备作用使断路器1跳闸而切除故障，这种后备作用称远后备。线路XL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，XL-1的过电流保护也可起后备作用，这种后备作用称
近后备。
综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点构成的。 无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则，它是靠动作电流的整定获得选择性。带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。它依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。
（3）实验接线（交流回路）
图2 三段式电流保护交流电流部分（一次网络模拟接线）实验接线图
二、微机三段式电流保护
（1）实验目的
1．熟悉三段电流保护的原理； 2．掌握三段电流保护逻辑组态的方法。 （2）实验原理及逻辑框图
三段式电流保护一般用于6～10kV配电线路上，一段为主保护段，二段为备用保护段,作为线路相间短路的保护，三段为后备保护。
三段电流保护的各段电流及时间定值可独立整定，通过分别设置保护压板控制这两段保护的投退。此外一段电流保护设有控制字，可以选择是否闭锁重合闸。原理框图如图3所示。
图3二段电流保护原理框图
（3）实验内容
1．装置接线检查无误后，合上三相漏电断路器，使装置上电，按照电力系统同期并网操作步骤进行并网。也可以通过线路单实验台构成回路进行试验，即将线路实验台上下两条回路均接通。
2．修改保护定值：进入装置菜单“定值”→“定值”，输入密码后，进入→ “电流Ⅰ段保护”→ 按“确认”按钮，进入定值修改界面，如：
电流I段定值 5 A 电流I段时限 0.5 S 闭锁重合闸 1
电流I段电压定值 50V
-30°灵敏角投退 0 电流Ⅰ段电压投退 1
电流Ⅰ段方向投退 1
再进入装置菜单“定值”→“定值”，输入密码后，进入→ “电流Ⅱ段保护”→ 按“确认”按钮，进入定值修改界面，如：
电流Ⅱ段定值 3 A
电流Ⅱ段时限 1.0 S
3．投入保护压板。将两段过流保护的软压板投入（“定值”→“ 压板” ，输入密码后，进入→“电流Ⅰ段保护”，“电流Ⅱ段保护”，将其保护软压板投入后→ 按“确认”后显示压板固化成功），其他所有保护的硬压板和软压板均退出。
4．参考“输电线路实验系统的故障模拟”中的三段式电流电压方向保护实验模拟的方法进行输电线路的三段电流保护实验。
5.记录WXH-825微机输电线路保护装置中记录的二段电流保护动作时的三相电流值及保护的三段电流的整定值，并制作相应的表格。三段保护的实验同上。
（4）实验结果数据分析
表1 三段式电流保护实验数据表
