输电线路三段式电流保护实验

第一章 输电线路相间短路的三段式电流保护

第一节 瞬时电流速断保护

一、 短路电流的分析计算

瞬时电流速断保护（又称第I段电流保护）它是反映电流升高，不带时限动作的一种电流保护。

1．短路电流计算

在单侧电源辐射形电网各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流为：

I(3)k?ES

XS?X1lI(2)k?ES3

2XS?X1l2、运行方式与短路电流的关系

当系统运行方式改变或故障类型变化时，即使是同一点短路，短路电流的大小也会发生变化。在继电保护装置的整定计算中，一般考虑两种极端的运行方式，即最大运行方式和最小运行方式。

（1）最大运行方式——流过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为最大运行方式，此时系统的阻抗Xs为最小；

（2）最小运行方式——当流过保护安装处的短路电流最小的运行方式称为系统最小运行方式，此时系统阻抗Xs最大。

图3－ 1中曲线1表示最大运行方式下三相短路电流随J的变化曲线。曲线2表示最小运行方式下两相短路电流随J的变化曲线。

二、动作电流的整定计算 1、动作电

输电线路三段式电流保护的构成及动作过程

来源：中电易展网 时间：2011-10-27 14:11 阅读：236次

标签：断路器电流保护

(原理图)

(展开图)

线路三段式电流保护的原理接线图及展开图如图所示。其中KA1、KA2、KS1构成第Ⅰ段瞬时电流速断;KA3、KA4、KT1、KS2构成第Ⅱ段限时电流速断;KA5、KA6、KT2、KS3构成第Ⅲ段定时限过电流。三段保护均作用于一个公共的出口中间继电器KOM，任何一段保护动作均启动KOM，使断路器跳闸，同时相应段的信号继电器动作掉牌，值班人员便可从其掉牌指示判断是哪套保护动作，进而对故障的大概范围作出判断。

用三相试验台作微机变压器差动保护比率制动曲线变压器

关键词：变压器,必备保护

差动保护是许多电气设备的必备保护，变压器的差动保护由于有变比误差和星角变换问题，相对其他电气设备的差动保护较为复杂，常规的变压器差动保护为了保证星角接线方式的变压器保护差流的平衡，一般将星侧的CT接角形，而将角侧的CT接成星形。而现代的微机变压器差动保护已开始采用将变压器两侧CT均接成星形进入装置，由装置内部软件完成星角转换。做常规变压器差动保护制动特性时，可用一个三相试验台通过调整角度输出两

电力系统继电保护 第二节 无时限电流速断保护

电流保护

(current quick-break protection) )

首先建立三段式电流保护的整体概念三段式电流保护 无时限电流速断保护( 无时限电流速断保护(I段) 限时电流速断保护( 限时电流速断保护( Ⅱ段) 定时限过电流保护( 定时限过电流保护( Ⅲ段)

有时也两段式电流保护—I 有时也两段式电流保护 I、Ⅲ或Ⅱ、Ⅲ

关键

根据电流大小区分正常和故障 故障分保护范围内、 故障分保护范围内、保护范围外

电力系统继电保护

电流保护B I 2

AQF1

I

1

C

k1 QF 2 k2

l问题1 问题

I 1

l

I 2

保护1能否区分本线路末端 和 保护 能否区分本线路末端k1和 能否区分本线路末端 下一线路出口k2点的短路电流 点的短路电流？ 下一线路出口 点的短路电流？ I段：只能保护本线路的一部分 动作时限为0s 动作时限为

电力系统继电保护

电流保护B I 2k1 k2

AQF1

I

1

C

l

I 1II 1

QF 2

l

I 2

l问题2 问题

保护1的 保护 的Ⅱ段如何与下 线路保护2的 段配合？ 线路保护 的I段配合？

保护本线路全长，但不能超出下线路I Ⅱ 段：保护本线路全长，但不能超出下线路I段范围 动作时限与下一线路I段配合

三段式电流保护整定计算实例：

如图所示单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB长20km，线路BC长30km，线路电抗每公里0.4欧姆；2)变电所B、C中变压器连接组别为Y，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB的最大传输功率为9.5MW，功率因数0.9，自起动系数取1.3；4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；5）系统最大电抗7.9欧，系统最小电抗5.4欧。试

III对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。其中Krel?1.25，Krel?1.15，

KIIIrel?1.15，Kre?0.85

整定计算：

① 保护1的Ⅰ段定值计算

I(3)EskB.max?3(X?37s.min?X1l)3(5.4?20*0.4)?1590(A)

III(3)op1?KrelIkB,max?1.25?1590?1990(A) 工程实践中，还应根据保护安装处TA变比，折算出电流继电器的动作值，以便于设定。

按躲过变压器低压侧母线短路电流整定:

选上述计算较大值为动作电流计算值. 最小保护范围的校验：

=3.49KM

满足要求

②保护1的Ⅱ段限时电流速断保护 与相邻线路瞬时电流速断保护配合

II

三段式电流保护带自动重合闸前加速保护实验

一、原理说明

重合闸前加速保护是当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作使断路器跳闸，而后再借助自动重合闸来纠正这种非选择性动作。

重合闸前加速保护的动作原理可由图19-1说明,线路X-1上装有无选择性的电流速断保护1和过流保护2，线路X-2上装有过流保护4，ZCH仅装在靠近电源的线路X-1上。无选择性电流速断保护1的动作电流，按线路末端短路时的短路电流来整定，动作不带延时。过流保护2、4的动作时限按阶梯原则整定，即t2＞t4。

II1～1QFIt2ZCH3IIIt4X-24QFIII

2QF3QF图 19-1 自动重合闸前加速保护原理说明图

当任何线路、母线（I除外）或变压器高压侧发生故障时，装在变电所I的无选择性电流速断保护1总是首先动作，不带延时地将1QF跳开，而后ZCH动作再将1QF重合，若所发生的故障是暂时性的，则重合成功，恢复供电；若故障为永久性的，由于电流速断已由ZCH的动作退出工作，因此，此时只有各过流保护再次起动，有选择性地切除故障。

图19-2示出了ZCH前加速保护的原理接线图。其中1LJ是电流速断，2LJ是过流保护。从该图可以清楚地看出，线路X-1故障时，首先

1.1什么是继电保护装置：

继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置。它能反映电气元件的故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号。 (1)故障：将故障元件切除(借助断路器)；

(2)不正常状态——自动发出信号以便及时处理，可预防事故的发生和缩小事故影响范围，保证电能质量和供电可靠性。 1.2 继电保护的作用与组成

在电力系统中，继电保护装置的基本任务（作用）是:

（1）当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障

元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。

（2）当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件( 例

如有无经常值班人员) ，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据当时电力系统和元件的危害程度规定一定的延时，以免误动作。继电保护的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。就全局而论，在电力系统的安全问题上有两种必须避免的灾害性事故：一种是重大电力设备损坏，另一种是电网的长期大面积停电。在这些方面

实验三 三段式电流保护实验

一、实验目的

1. 掌握无时限电流速断保护、限时电流速断保护及过电流保护的电

路原理，工作特性及整定原则；

2. 理解输电线路阶段式电流保护的原理图及保护装置中各继电器

的功用；

3. 掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。

二、实验电路

三、预习题（填写表格） 序号 1 2 3 4 5

四、实验内容

代号 KA1 KA2 KA3 KT1 KT2 型号规格 DL-21C/6 DL-21C/3 DL-21C/3 DS-21 DS-21

用途 无时限电流速断保护 带时限电流速断保护 定时限过电流保护 带时限电流速断保护时间 定时限过电流保护时间 实验整定线圈接2A 0.9A 0.5A 0.75S 1.25S 串联 串联 串联 表一

故障点位置 动作情况 Ⅰ段 最小运行方式 两相短路 Ⅱ段 Ⅲ段 Ⅰ段 三相短路 Ⅱ段 Ⅲ段 Ⅰ段 最大运行方式 两相短路 Ⅱ段 Ⅲ段 Ⅰ段 三相短路 Ⅱ段 Ⅲ段 AB线路 始端 × √ √ × √ √ × √ √ × √ √ AB线路 中间 × × √ × √ √ × × √ × × √ AB线路 末端 × √ √ × × √ × √ × × √ √ BC线路

《电力系统继电保护课程设计》

题 目: 单辐射式输电线路阶段式电流保护设计

系 别: 自动化学院 专 业: 07电气工程及其自动化

(低压电力智能控制方向)

电力系统继电保护课程设计 07电力02谭善文

前 言

电力生产发，送，变，用的同时性，决定了它每一个过程重要性。电力系统要通过设计、组织，以使电力能够可靠、经济地送到用户。对供电系统最大的威胁就是短路故障，它会给系统带来巨大的破坏作用，因此我们必须采取措施来防范它。

对于一个大电网，故障发生的几率和故障带来的扰动是相当大的，如果没有切除故障的保护装置，电网是不允许运行的。这就是继电保护在实际应用中的重要程度。正确安装保护装置的必要性是显而易见的。但在系统复杂的内部连接和与电厂的关系致使很难检查正确与否。因此有必要采取校验手段。保护是分区域布置的，这样整个电力系统都得到了保护，而不存在保护死区。当故障发生时，保护应有选择地动作，跳开距离故障点最近的开关。

电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态。故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故。故障一旦发生，必须迅速而有选

实验三 输电线路微机距离保护实验

一、实验目的

1、了解微机距离保护的概况

2、了解微机距离保护所使用的多边形动作特性 二、实验原理

1、本试验台微机距离保护软件基本框图如图6-7所示。

N N N 重合闸投入？ Y 重合 闸条件满足？ Y N 重 合闸时间到？ Y 发重合闸命令 显示信息 显示信息 N 故障时间到？ Y 发Ⅲ段动作命令 N 测量阻抗在Ⅲ段 动作区内？ Y 测量阻抗在Ⅱ段 动作区内？ Y 故障时间到？ Y 发Ⅱ段动作命令 显 示 读键盘信息 有键入信号？ Y 键入信号处理 N 阻抗计算 初始化 阻抗保护？ Y 数据采集及电量计算 N 有突变量标志？ Y 负序分量计算 负序 分量大于给定值？ Y 阻抗计算 N 测量阻抗在Ⅰ段 动作区内？ Y 发Ⅰ段动作命令 N 图6-7 微机距离保护软件基本框图

2、微机距离保护的设置及相关说明

DJZ-ⅢC型试验台中的微机保护装置可以实现三段式电流保护、三段式距离保护及变压器差动保护、后备保护。通过试验台上保护单元箱有关整定值的设置。可以选择进行不同的实验内容。当变压器保护投入时，程序运行变压器差动保护和变压器后备保护的内容；当距离保护投入时（此时变压器保护不投入））程

输电线路距离保护

1.引言

对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用电流电压保护，其灵敏性也常常不能满足要求。距离保护是广泛运用在110KV及以上电压输电线路中的一种保护装置。输电线路的长度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范围内任何一点故障，故障点至线路首端的距离都不一样，也就是阻抗不一样，都会小于总阻抗。距离保护就是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。该装置的主要元件是测量保护安装地点至故障点之间距离的距离（阻抗）继电器．继电器实际上是测量保护安装地点至故障点之间线路的阻抗，即保护安装地点的电压和通过线路电流的比值。由起动元件、方向元件、测量元件、时间元件和执行部分组成。起动元件：发生短路故障时瞬时起动保护装置；方向元件：判断短路方向；测量元件：测量短路点至保护安装处距离；时间元件：根据预定的时限特性动作，保证保护动作的选择性；执行元件：作用于跳开断路器。

2.阻抗测量的原理

阻抗法建立在工频电气量的基础上，通过建立电压平衡方程，利用数值分析方法求解得到故障点和测量点之间的电抗，由此可以推出故障的大致位置。根据所使用电气量的不同，阻抗