水电站继电保护课程讲义secret.doc

授课课次：1
【教学内容】绪论；继电保护的任务；对继电保护的基本要求。
【教学目的】通过教学，使学生掌握继电保护的任务以及对继电保护的基本
要求。
【教学重点】继电保护的任务和基本要求。
【教学难点】加深对继电保护四个基本涵义的理解。
【教学过程】
§0 绪论
一、本课程在本专业中的地位及教学目标
本课程是本专业的一门主要专业课，通过本课程的学习，能够使大家掌握
水电站继电保护装置工作原理、配置原则，常用继电器的试验方法；培养继电保护装置整定计算和识读继电保护装置原理图、展开图的技能，为毕业后从事小型水电站和电力系统继电保护的运行、安装、调试检修及设计工作打下基础。
二、学习本课程的几点要求
1、学会抓重点，领会问题的真谛；
2、提倡课前预习、课堂听讲、课后复习三部曲；
3、扩大自己的视野，以教材为蓝本，钻研相关参考书籍；
4、成绩评定：考勤、纪律20%+作业10%+小考20%+期考50%。
§1 继电保护的任务
一、电力系统故障和不正常工作状态
电力系统在运行中，由于外界（雷击、鸟兽等）、内部（绝缘损坏、老化
等）及操作等原因，可能引起各种故障或不正常工作状态。
（一）故障
1、最常见同时也是最危险的故障是：
1）三相短路 2）两相短路
3）两相接地短路 4）大电流电网中的单相接地短路
5）断线
2、系统发生故障可能引起的的后果是：
1）故障点的电弧使故障设备损坏；
2）短路电流将产生很大的热效应和电动力，而使设备损坏；
3）电压大幅度下降，使其他用户的正常工作遭到破坏；
4）破坏系统运行的稳定性。
（二）不正常工作状态
电力系统中电气设备的正常工作遭到威胁，但并未发展成故障，这种情况称为不正常工作状态。常见的不正常工作状态包括过负荷、过电压、小电流接地电网中的单相接地等。
（三）事故
所谓事故，是指系统的全部或部分的正常工作遭到破坏，造成对用户停止送电、少送电、或电能质量达不到要求，甚至损坏设备等。包括故障和不正常工作状态。
特别指出的是：在实际生产单位中的事故和故障信号所对应的应该是教材上的故障和不正常工作状态。目前新建的单位已经改成了故障与不正常工作信号。
二、继电保护的任务
为防止电力系统事故的出现，我们希望所设置的继电保护的基本任务是：
1、当电力系统出现故障时，继电保护装置应能自动地、快速地、有选择性地将故障元件从系统中切除，使故障元件免遭损坏，保证系统其它部分继续运行。
2、当系统出现了不正常工作状态时，继电保护能及时反应，并发出信号，告诉值班人员予以处理。在无值班人员的情况下，保护装置应能延时减负荷或跳闸。
可见，归结起来，继电保护在电力系统的主要作用是：预防事故或缩小事故范围。
§2 对继电保护的基本要求
根据继电保护在电力系统中所担负的任务，继电保护装置必须满足以下四个基本要求，即选择性，速动性，灵敏性和可靠性。
一、选择性
1.概念：所谓选择性是指继电保护动作时，只能把故障元件从系统中切除，使系统的无故障部分继续运行。
2.获得选择性的前提条件：凡是有断路器的地方必须装设继电保护装置。例如在如图1-1为单侧电源电网图中，1DL～7DL处均装设了继电保护装置。
3.获得选择性的途径：离故障点最近的保护动作。例如在图1-1所示的电网中，当d1点短路时，应该由保护1、2动作；d2点短路时，应由保护6动作；d3点短路时，应由保护5动作。

图1-1
4.必须指出，继电保护装置和断路器都可能因失灵而拒动。因而，在装设继电保护装置时，一般都不止装设一种，应该装两种以上，即有主保护和后备保护。
1）主保护：是指装设在本元件断路器处并瞬时动作的保护。我们一般都希望故障能够被主保护动作切除。据我国某系统统计最近十年中220KV线路的主保护动作次数占全部保护动作次数的83.7%，154KV线路主保护动作次数占76.3%。
2）后备保护：后备保护可分为远后备两种。
①近后备：装设在本元件断路器处，动作时限比主保护长。当本元件主保护拒动时，才由近后备保护动作来切除故障。
②远后备：装设在相邻上一元件断路器处，动作时限比近后备保护时限还要长。当本元件的保护或开关拒动时，利用相邻元件的远后备保护切除故障。
3）辅助保护：起辅助作用的保护。如为消附除方向继电器的电压死区或为加速切除靠近母线附近的线路故障而加装的电流速断保护。
二、灵敏性
1.概念： 继电保护装置对于保护范围内的故障应有足够的反应能力，不论故障点的位置和故障的性质如何，都能敏感地作出反应，即具备足够的灵敏性。
2.作用：评价一套保护的可行性，通常用灵敏系数（灵敏度）KL来衡量。定义如下：
1）对反应故障参数量值增大的保护

2）对反应故障时参数量值降低的保护

四、可靠性
1.概念：继电保护的可靠性是指：保护在应该动作时，不拒动；而在不应动作时，不误动的性能。
2.获得可靠性的途径：保护装置越简单越可靠。
五、四“性”的相互关系
相互统一，相互矛盾。
§3 作业
教材P6 1-3 1-4 1-6

授课课次：2
【教学内容】继电保护的组成及其基本工作原理；参观继电保护现场设备。
【教学目的】通过教学和参观，使学生掌握继电保护的组成和工作原理，增加对继电保护装置的感性认识。
【教学重点】继电保护的组成和工作原理。
【教学难点】常用继电器图形符号的识记。
【教学过程】
§0 复习回顾及提问
1.电力系统继电保护的基本任务？
2.对继电保护的基本要求是什么？
3.基本要求之间的相互关系？并举例说明。

§1 继电保护的基本组成及工作原理
一、继电保护装置一般是由测量部分，逻辑部分和执行部分组成。
二、继电保护的基本工作原理
测量部分测量被保护组件运行参数，并与整定值相比较，以判断被保护组件是份发生故障。如果运行参数达到或超过（或低于）整定值，测量部分向逻辑部分发信号，并起动保护装置。逻辑部分接受测量部分的信号后，按照规定的逻辑条件，判断保护装置是否动作于跳闸或动作于发信号，执行部分根据逻辑部分送来的信号而动作。

§2 参观模拟电站继电保护装置
一、了解常规发电机、变压器、线路保护装置的种类及组成等；
二、了解微机保护的基本组成；
三、观察继电保护动作后的现象。

§3 作业
教材P6 1-10

授课课次：3
【教学内容】互感器、测量变换器和对称分量滤过器。
【教学目的】通过教学，使学生掌握互感器、测量变换器和对称分量滤过器在继电保护中的应用。
【教学重点】互感器的极性、工作特点、误差等；测量变换器的作用、工作
原理；对称分量滤过器的工作原理。
【教学难点】影响转移阻抗大小的因素及电抗变换器磁化曲线的影响与补
偿；用相量法分析对称分量滤过器的工作原理。
【教学过程】
§0 复习回顾及提问
1.电力系统继电保护的基本组成及其工作原理？
2.电力系统继电保护动作后的现象有哪些？

§1 互感器
一、概述
互感器是用来联系电气一次与电气二次的组件。互感器分为电压互感器（TV、YH、PT）和电流互感器（TA、LH、CT）两种，YH的二次额定电压为100V，LH的二次额定电流为5A或1A。LH、YH使用过程中，LH二次不允许开路，YH二次侧不允许短路，且二次绕组与铁心要可靠接地。
二、继电保护互感器的极性和一、二次电气量的正方向
（一）继电保护用互感器的极性表示
通常用L1与K1、L2与K2分别表示一、二次绕组的同极性端子，如只需标出相对极性关系时，也可以在同极性端标以“。”号
（二）继电保护用互感器一、二次量正方向规定
1、互感器的一次电气量（电压、电流）的正方向规定为从“。”端指向无“。”端。
2、互感器的二次电气量正方向规定为：PT与一次相同，CT与二次相反。
三、继电保护用电流互感器的选择与校验
（一）理想情况下的电流互感器
此时，励磁电流为零。于是根据变压器磁势平衡原理
Í1W1-Í2W2=0
因而
Í2=W1Í1/W2=Í1/n1=Í1
（二）实际中的电流互感器
1、实际中，励磁电流是存在的，使得Í2≠Í1，因而出现了电流互感器的误差，误差可分为：
（1）电流误差（变比误差）：CT一、二次电流大小的误差。用f1表示，即：fi=I2-I1ˊⅹ100%=△I ⅹ100%
I1ˊ Iˊ
（2）角度误差δ：一、二次电流相位的误差。
2、误差的影响因素
（1）电流互感器的二次负载阻抗Zfh
（2）一次电流倍数m。
图2-1示出二次电流I2与m之间的关系：
I2

图2-1
（三）电流互感器的校验
1、对于继电器的保护用电流互感器，要求其变化比误差不超过10%，角度差不超过7%。
所谓10%误差曲线，是指CTfi为10%，δ不超过7º时，饱和电流倍数m10与允许负载阻抗Zfh之间的关系曲线。
2、对于校验不合格的电流互感器的解决办法。
a.换用其他类型的电流互感器；
b.用两个同类型的电流互感器串联。
§2 测量变换器
一、测量变换器的作用
对于晶体管继电器和微机保护中，必须采用变换器，将互感器的二次电
气量变换后才能应用。测量变换器的作用有：
1．电路的隔离 2.电量的变换
3.定值的调整 4.比较电压的综合
5.抑制谐波分量
二、测量变换器的分类
常用的测量变换器有电压变换器（YB）、电流变换器（LB）和电抗变换器（DKB）等三种。它们的原理图见教材P9图
三、各种变换器的工作特性
上述各种变换器虽然作用有所不同，但他们的基本构造是相同的，都是
在铁芯构成的公共磁路上绕有数个通过磁路而耦合的绕组，因而他们的等效电路结构都是相同的，如图2-2所示：
但是，当它们本身参数与电源参数及负载参数的相对关系改变电，将表
现出不同的特性，即所谓变换器按电压变换器方式工作、或按电流方式或按电抗变压器方式工作。三种变换器的比较见教材P10表2-1。

图2-2
（一）电压变换器（YB）
对电压变换器的要求是：变换器（及所接二次负载）的接入不影响所接处的电压值；输出二次电压与一次电压成比例，同时所接二次负载大小无关，即U2=KU1,K为实常数。
参见图2-2，当忽略漏阻抗时，只要满足下列条件，变换器就按YB方式工作：

（二）电流变换器（LB）
对电流变换器的要求是：变换器（及所接的二次负载）的接入不影响电路的电流值；输入二次电流与一次电流成正比，与所接二次负载大小无关，即I2=KI1，K为实常数。
参见图2-2，当忽略漏电阻时，只要满足下列条件，变换器就按LB方式工作：
Zfh〈〈Zy'
（三）电抗变换器（DKB）
对电抗变换器的要求是：电抗变换器（及所接二次负载）的接入不影响电路的电流值；输出二次电压与一次电流大小成正比，并且相位差为一定值，与二次负载大小无关，即
U2=ZbI1=|Zb<ΦbI1=KI1
式中Zb称为转移阻抗，Φb称为转移阻抗角。
电抗电压器应具备的条件是

电抗变压器上工作状态较特殊的一种变压器：一方面是它的电流源（即工作于电流源），这一点与电流变换器相同。另一方面，其二次接近于开路状态，输出的是电压，这一点与电压变换器相同。
在继电保护装置中，广泛采用电抗变换器，并且要求二次电压与一次电流之间有可调整的相位角。为了改变Φb，一般在附加二次绕组上按入可调整的固定负载比阻RΦ，见教材P10图2-7调整原理如图2-3所示意：

（a）末按入RΦ时的Φb （b）按入RΦ时的Φb

图2-3
但是，应当指出，当改变RΦ的大小时，转移阻抗也在改变，为维持转移阻抗大小不变，须采取相应的措施。
电抗变压器的线性变换，有赖于铁芯磁化曲线的线性，但是铁芯的磁化曲线如图2-4曲线1所示，为扩大铁芯的线性范围，可采用磁路补偿的方法，磁路补偿如图2-5所示，分两部分：一是插入磁线性1（玻莫合金），三是移入的软铁片2。

B

O H
图2-4 图2-5

§3 对称分量滤过器
一、概述
继电保护的基本任务之一是发现被保护的系统或设备的故障状态，确定故障的位置，有时还要区别故障的类型。电力系统发生故障时根据故障状态的不同，系统中会出现或瞬时出现电压和电流的不对称现象。现代继电保护常利用这个现象来发现故障，判断故障的位置和类型。
利用电压和电流出现的不对称来发现故障有如下优点：
1. 能避开负荷电流，从而可以提高保护的灵敏度。
2. 能避开系统振荡。
3. 能判断故障类型，因而容易确定保护的动作方式。
4. 可用单个测量组件实现三相保护，从而简化保构成。
由于以上优点，所以在复杂保护装置中，应用电流、电压中零序和负序分量的保护方式得到了广泛的应用。
反应对称分量的保护装置必须要用对称分量滤过器。
其作用是从系统电压和电流中滤出所需的对称分量，在继电保护装置中所
用的对称分量滤过器有正序电压、电流滤过器，负序电压、电流滤过器，零序电压、电流滤过器，还有复合电压、电流滤过器。
二、零序电流滤过器
1、结构、原理接线：见教材P13图2-11、2-12
2、原理分析：
流入继电器的电流
Ij=Ia+Ib+Ic=1n1[(IA-I1C.A)+(IB-I1C.B)+(IC-I1C.C)]
=1n1(IA+IB+IC)-1/n1(I1CA+I1C.B+I1C.C)
=3I0/n1-Ibp
从理想条件讲,当系统发生接地短路时，三相电流出现了零序分量，滤过器才会有相应的3I0/n1输出。但在实际工作中,由于三相流互的励磁电流不对称,即使一次系统没有发生接地短路即一次系统不存在零序分量时,滤过器也会有输出Ibp称不平衡电流.
三、零序电压滤过器
1. 结构、原理接线：见教材P13图2-13
2. 原理分析
当系统发生接地短路时，滤过器输出电压为：
ULN=Ua+Ub+Uc=1/ny(UA+UB+UC)=3UO/ny
一般示值为100V.
值得指出的是:由于三相电压不完全对称,即使没有发生接地短路,滤过器也会有输出即Ubp为不平衡电压.
四、负序电压滤过器
1. 结构：广泛采用电阻、电容构成的单相式负序电压滤过器原理接线
如教材P15图2-15（a）示。
2. 原理分析：
滤过器保证参数
R1=31/2XC1， R2=3-1/2XC2， R1=XC2
于是，滤过器的输出电压为
Umn=UR1+Uc2
因为滤过器输入电压为线电压,而线电压中是不含零序分量的,故讨论时不需考虑零序分量的输入问题.
1. 当输入正序电压时，有：
设UAB1=UAB1ej10,则UBC1=UBC1ej-120,UBC1=UAB1
UR1=IAB1R1=UAB1R1/(R1-jXC1)
=UAB1Cj10R1/[(R12+XC12)tg-1(Xc1/R1)]
= UAB1ej1031/2XC1/2XC1e j-30
=31/2UAB1/2∠300
UC2=IBC(-jXC2)=UBC1(-jXC2)/(R2-jXC2)
=UBC1ej-120(-jXC2)/[(R22+XC22)tg-1(Xc2/R2)]
31/2UBC1∠-1200Xc2∠-900/2Xc2∠-600
=31/2UBC1ej-150/2
=-UR1
故Umn=UR1+Uc2=0
同时，可作出电流、电压相量进行分析：

2. 当输入负序电压时
设UAB=UAB2e10,则UBC=UBC2ej120,UBC2=UAB1
UR1=IAB2R1=UAB2R1/(R1-jxc1)=31/2UAB2ej30/2
Uc2= IBC2(-jxc2)=UAB2e(-jxc2)/ (R2-jxc2)
=31/2UBC2Cj90
故Umn.2=UR1+UC2=1.5UAB.2Cj60
同样，可以作相量进行分析
五、负序电流滤过器
（一）两电流变换器式负序电流滤过器
1、结构、原理接线图：可见教材P16。
2、原理分析
电流变换器LBA有两个一次绕组：W1通入1A,W2中通入一-3I0，W1=3W2，用以消除零序电流的影响.
LBBC两个匝数相等的一次绕组W1,W2分别通入电流In和-Ic,可消除了零序电流的影响.
LBA二次侧的电阻R,LBBC二次侧电容C,且有R=31/2XC
可以消除正序分量电流的影响.
1、输入正序电流时
Umn.1= UR1+UC1-IA1R/nA+[-j(IB1-IC1)XC/nBC]
=IA1R/nA-31/2IA1Xc/nBC
取nA=Nbc时，Umn.1=0
作相量图分析.
2、输入负序电流时
Umn.2= UR2+UC2=2UR2=2IA2R
同样的可作相量图分析.
（二）电流变换器一电抗变压器或负序电流滤过器由学生自己分析。
§6 P29 2-7

授课课次：4
【教学内容】电磁式继电器。
【教学目的】通过教学，使学生掌握电磁式继电器的工作原理、作用和整定值调整办法。
【教学重点】电磁式继电器的基本工作原理及特点。
【教学难点】继电器的调试。
【教学过程】
§0 复习回顾及提问
1.测量变换器的作用？
2.电压、电流、电抗变换器的工作特点?
3.电抗变换器是如何改变转移阻抗角的?
4.继电保护用的CT在选择时应注意什么?
5.对称分量滤过器的作用?
6.滤过器出现不平衡值的原因分别是什么?
§1 电磁式继电器的基本工作原理
一、基本工作原理
利用电磁铁的铁心与衔铁间的吸力作用而工作的继电器。
二、基本组成
电磁铁、衔铁、线圈、触点、反作用弹簧及止档组成。结构示意图详见教材P17图2-18（讲授时用实物介绍）
三、原理具体分析
通入Ij Φ（经铁心、衔铁、气隙闭合） Fdc 继电器动作
根据电磁原理：
Φ∝F/Rm
因此有：Fdc=K1Φ2K1(ljWj/Rm)2=K2lj2
继电器动作过程中，δ减小，Rm减小，若Ij不变，则Fdc增大，有利于继电器动作，是一正反馈过程。与此同时，电磁力矩Mdc在不断地增加。亦即，继电器动作过程中，Mdc不是常数.如下图示:

Mdc=1/2Wj2Ij2dGm/dα
式中:
Gm---磁导;
α---舌片对水平位置角度。
四、基本术语
1、继电器的动作
Mdc企图使舌片转动；与此同时，转轴上还作用着由弹簧产生的反抗力矩Mt和磨擦力矩Mm ,只有当Ij所产生的Mdc=Mt+Mm时,继电器才开始转动.
所谓继电器的动作是指继电器由释放状态改变至动作后状态的过程.
2、继电器的动作值
能够使继电器动作的最小(或最大)参数称为继电器的动作值.例如电流继电器等过量型继电器为最小值,电压继电器等低量型继电器为最大值.
3、继电器返回
继电器动作后，如减小Ij，继电器将在弹簧后作用下返回，。在返回过程中，同样有Mdc,Mt,Mm三个力矩存在，这时Mt企图使舌片返回，而Mdc+Mm企图阻止舌片返回，返回临界条件为：
Mt=Mdc+Mm
当Ij减小到一定数值满足上述条件时，继电器刚好能返回.
所谓继电器的返回是指继电器由动作后状态改变至释放状态的过程.
4、继电器的返回值
能够使继电器返回的最大(或最小)参数称为继电器的返回值。用Ihj表示。例如电流继电器等过量型继电器为最大值,电压继电器等低量型继电器为最小值.
5、返回系数
继电器的返回值与动作值之比称为返回系数，即
Kh=返回值/动作值
对于过量继电器：Kh<1.
对于欠量继电器：Kh>1.
6、继电器的动作与返回特性
Y Y

0 Ih.j Idz.j Ij 0 Udz.j Uh.j Uj
(a)电流继电器的特性 (b)电压继电器的特性
图4-1 继电器的动作与返回特性
§2 各种常用电磁式继电器介绍
一、电流继电器（LJ、KA）
1、作用：用作继电保护的测量元件，反应被保护元件的电流变化。
2、结构简介：用实物进行讲解.
3、动作特性分析

曲线1：Mdc=f(a)
曲线2：Mm=f(a)
曲线3：Mm=f(a)
曲线4：M=Mt+Mm=f(a)
曲线5：M=Mt-Mm
曲线6：Mdc=f(a)(返回)
4、继电器整定值调整
10.改变弹簧力矩即调整把手，顺时针旋转把手，整定值增大，反时针则减小。
20.改变两个线圈的连接方式。线圈串联时Idz为并联时的1/2。
二、电压继电器(YJ、KV)
1、作用：用作继电器保护的测量元件，反应被保护元件的电压变化。
2、结构简介：应用实物进行讲解.
3、型号：过电压继电器以奇数结尾,如DJ-121等；低电压继电器以偶数结尾,如DJ-122等。
4、整定值调整：同LJ。
三、时间继电器
1、作用：是一种辅助继电器，从激励量变化至规定值的瞬间起至继电器输出信号的瞬间止所经历的时间间隔为其动作时间。简而言之就是获得人为的延时。
2、结构简介：应用实物进行讲解.
3、整定值调整：旋转把手
四、中间继电器（ZJ、KM）
1、作用：是一种辅助继电器，具体体现为:
①增加触点的数目;②扩展触点的容量;③获得一定的延时。
2、特殊的中间继电器---干簧继电器
干簧继电器是中间继电器中一种特殊形式的继电器，其结构示意图见教材P21图2-15。
当线圈通电流后，产生磁通通过簧片，两簧片相吸触点接通，继电器动作；当线圈磁场减弱到一定程度时，簧片触点靠自身的弹力打开，继电器返回。
该继电器动作时所消耗的功率小,但容易出现触点粘住.
五、信号继电器（XJ、KS）
1、作用：用来保持继电器或继电保护所处状态，并按通声、光信号电路。
2、注意事项
信号继电器必须靠人工手动才能复归,这是区别其它继电器的一点.
六、极化继电器
1、作用：在整流型保护中，广泛用作执行元件。如在中央音响信号系统中的冲击继电器、功率方向继电器等.
2、特点: ①动作具有方向性; ②动作消耗功率小.
§3 作业 P29 2-8 2-14

授课课次：5
【教学内容】瞬时电流速断保护。
【教学目的】通过教学，使学生掌握瞬时电流速断保护的工作原理、整定计算方法和优缺点。
【教学重点】瞬时电流速断保护原理、整定计算及评价。
【教学难点】最大、最小运行方式的理解。
【教学过程】
§0 复习回顾及提问
1.继电器的动作、动作值、返回、返回值及返回系数?
2.各种常用继电器的作用?整定值调整方法?
§1 线路保护概述
一、线路保护设置原理
输电线路正常运行时，线路上流过的是负荷电流，母线电压一般为额定电
压。当线路发生相间短路时，短路电流增大，故障相母线电压会降低。因此，可利用这一特征来反应故障。线路电流达到或超过某一预先整定值时，电流继电器动作,就构成了线路的电流保护;当母线电压达到或低于某一预先整定值时,低电压继电器动作，就构成了线路的电压保护。
二、常见的线路保护
1、瞬时电流速断保护；
2、限时电流速断保护；
3、过电流保护；
4、电流电压联锁断保护。
§2 瞬时电流速断保护
一、问题提出
根据对继电保护速动性的要求下，在简单扼要、可靠和保证选择性的前

提下，在输电线路上装设反应电流增大且瞬时动作的瞬时电流速断保护。
二、整定计算
以图6-1所示单侧电源辐射形电网为例进行说明：

现假定在线路L1和线路L2上分别装设了瞬时电流速断保护1和保护2。
1、整定原则
动作电流按躲过本线路末端短路时最大短路电流整定，即
Idz=KkⅠId.max
式中：Idz—一次动作电流；
KkⅠ—可靠系数；
Id.max—最大运行方式下，被保护线路末端变电所母线上三相短路电流，一般取t=0s时电流周期分量的有效值。
2、Id.max的确定
Id.max=Ext/(Xxt。min+X1ld)
式中：Ext—系统等效电源的相电势；
Xxt.min—归算至保护安装处网络电压的系统最小等效电抗；
X1—线路单位长度的正序电抗；
Ld—短路点至保护按装处的距离。

图6-2

当系统运行方式一定时，Ext、Xxt一定时，此时Id.max=f(ld).图6-2为图6-1中的保护的整定计算过程，保护1在最大运行方式下保护范围为1max，在最小运行方式下保护范围为1min。关于最大运行方式和最小运行方式的选取，应视保护安装地点、网络实际情况而定。一般情况下，同一点三相短路电流大于两相短路电流，当X1∑=X2∑时，Id（2）=√3/2 Id（3），故最大运行方式下，三相短路电流最大；最小运行方式下，两相短路电流最小。
3、保护灵敏度校验
根据保护范围是否在允许范围之内来判断保护的可行性，
1> 最大保护范围
1max=1/x1(Ext/Idz-Xxt.min)>50%l
2> 最小保护范围
1min=1/x1(3Ext/2Idz-Xxt.max)>15%l

4、注意：瞬时电流速断保护范围一般只限于本线路范围内，不得延伸至变压器内部，即整定时可按变压器二次母线短路电流计算。
三、 原理说明
原理接线图详见教材P32图3-2。
10.图中组件作用说明：
a、中间继电器ZJ：1.扩大触点容量；2.增大保护的固有动作时间，从
时间上躲过避雷器放电时间。
b、信号继电器XJ：在整套保护动作后，指示并记录该套保护的动作，
以便运行人员根据保护的动作情况，对故障进行分析。
c、断路器辅助常闭触点DL1：借助其大容量来接通或切断大嗲电流。
d、电流继电器LJ：测量元件，反应电流的变化。
20.动作过程说明

当线路中发生短路时，电流增大，LJ起动，此时，LJ动作，使常开触点闭合，ZJ线圈带电动作，从而使ZJ的常开触点闭合，其触目一方面经过DL1去跳闸，另一方面启动XJ，信号继电器掉牌，发信号。
30.展开原理图参见教材P41图3-15。
a) 保护性能评价
动作迅速，简单可靠，但不能保护本线路的全长，故不能单独使用，而且
它的保护范围随运行方式的变化而变化。当运行方式变化很大、被保护的线路很短时，甚至没有保护区。
§3.作业
P54 3-3

授课课次： 6
【教学内容】限时电流速断保护；定时限过电流保护。。
【教学目的】通过教学，使学生掌握限时电流速断保护和定时限过电流保护的工作原理、整定计算方法和优缺点。
【教学重点】限时电流速断保护和定时限过电流保护的配置原则、工作原理、整定计算及灵敏度校验。
【教学难点】深入理解限时电流速断保护和定时限过电流保护选择性获得方法；保护时限特性与最大负荷电流的确定。
【教学过程】
§0 复习回顾及提问
1．瞬时电流速断保护的整定原则？
2．瞬时电流速断保护的作用及优缺点？
3．瞬时电流速断保护原理接线图的几个注意问题？

§1 限时电流速断保护
一、问题提出
瞬时电流速断保护能很好地满足“速动性”要求，但是其保护范围不够理
想，特别是当系统运行方式变化较大时，实际保护区很短，甚至没有。那么为了提高保护的“可靠性”，即提高保护范围，同时兼顾动作的“速动性”，我们提出了一种新的线路保护—限时电流保护。俗称Ⅱ段保护。
二、限时电流速断保护的工作原理
简单的说，提高限时电流速断保护的保护范围，就是要求该保护能够保护
线路的全长，其获得途径势必降低保护动作电流值。这样做的结果，保护范围扩大了，同时也存在一个问题，保护范围可能延伸到相邻线路的首端，引起保护失去选择性。为保证保护的选择性，一方面将动作电流值降低，另一
方面使该保护带有一定的延时。我们把这种带有一些延时的电流速断保护称作限时电流速断保护，通常用符号表示。
三、整定计算
以图7-1为例，说明该保护动作电流、动作时限整定方法：

图7—1
（一） 动作电流
限时电流速断保护的保护范围不超过相邻下一线路瞬时电流速断保护范围。因此，其动作值要根据相邻下一线路瞬时电流速断保护动作值整定，即：
Idz.1Ⅱ=KkⅡIdz.zⅠ
KkⅡ---可靠系数，一般取1.1～1.2。
（二） 动作时限
为保征选择性，限时电流速断保护只能作为相邻下一线路的后备保护，这样，其动作时限应与相邻下一线路的瞬时电流速断保护动作时限配合整定，
即
t1Ⅱ=t2Ⅰ+△t
式中：△t—时限差。在保证选择性前提下，△t应越小越好，
△t=tDL+Tzz+TR1+ty,一般值为0.35～0.65s，通常取△t=0.5s。而且，通常情况下，t2Ⅰ<0.1s,故常认为t2Ⅰ=0s，这样限时电流速断保护动作时限t1=0.5s，其符号可表示为
二、灵敏度校验
为了使限时电流速断保护在最小运行方式下两相短路时可靠地保护本线
路的全长，应以被保护线路未端作为灵敏系数校验点，即
Klm=Id.b.min(2)/Idz.1II
式中：Id.b.min(2)—本线路末端最小运行方式下两相短路时的短路电流。
Idz.111—本线路的限时电流速断保护的动作电流。规程要求：Klm>1.3～1.5。
如果说Klm≤1.3～1.5，限时电流速断保护动作电流可根据相邻下一线路的限时电流速断保护相配合，即
Idz.1II=KK IIIdz.2 II
同时，动作时限也应与相邻下一线路的限时电流速断保护相配合。即
t1 II =t2 II +△t
三、原理接线图
与瞬时电流速断保护相对照，多了一个SJ，依靠它来获得保护的动作时限。
四、评价
与瞬时电流速断保护相对照：
优点：1.灵敏系数高 2.保护范围大
缺点：只能较好地作为本线路的近后备保护，不能完全作邻下一线路的远
后备保护。

§2 定时限过电流保护
一、问题提出
限时电流速断保护虽然能比瞬时电流速断保护范围。但作为相邻下一线路的后备保护（即远后备）来说，灵敏性、可靠性都不是很高。为了保护的进一步完善，有待加强后备保护的配置。于是，我们提出了一种新的线路保护——定时限过电流保护。
二、定时限过电流保护的工作原理
定时限过电流保护是按其动作电流躲过线路最大负荷电流整定的一种保
护，其动作电流值较小，依靠保护动作时限的整定来获得选择性。该保护通常用符号 表示。其动作电流值只能起到区分正常与短路两种不同的运行状态，而不能起到选择性作用，该保护的选择性获得是依靠动作时限的整定来获得的。
三、整定计算
（一）动作电流的整定
1、按躲过线路最大负荷电流来考虑，则
Idz>KzqIfh.max （8-1）
式中：Ifh.max——没有考虑电动机起动时，线路输送的最大负荷电流；
Kzq——考虑电动机自起动使电流增大的自起动系数，其值大于1。
应按网络的具体接线及负荷性质确定，一般取1.5～3.0。
2、区外短路切除后，电流继电器应能可靠返回。如图8-1所示为区外短路后过电流保护应返回的情形，对于这种情形，为确保电流继电器可靠返回应有
Ih>KZqIfh.max （8-2）
综合式（8-1）、（8-2），由于Ih<Idz，当满足式（8-2）的话，则式（8-1）必然满足式，于是将式（8-2）改写成下面的等式：

A B
D
L1 L2

1

图8—1
Ih=KkⅢKzqIfh.max
计及 Kh=Ih/Idz
则
IdzⅢ=KkⅢKzqIfh.max / Kh
式中：KkⅢ——可靠系数，考虑电流继电器整定误差及负荷电流计算不准确因素，一般取1.15～1.25。
Kh ——返回系数，电磁型继电器取0.85，晶体管取0.9。
3、最大负荷电流Ifh.max的确定说明
所谓最大负荷电流是指在负荷状态下，流过保护的最大电流。因此，在确定Ifh.max时，除考虑负荷本身处于最大值外，还需要考虑网络接线变化时，流过保护的电流增大情况。
举例说明：双回线及备用电源自动投入线路。
（二）动作时限的整定
为了保证选择性，任一线路过流保护的动作时限，必须与该线路未端变电所有出线保护动作时限最长者配合，如图7-2所示，则有

1QF 2QF 3QF 4QF

T1
T2 T3 T4
图8—2
实际整定过程中，最未端的线路保护动作时限t4取0.5S，△t一般取0.5s。
三、灵敏系数校验
校验公式：Klm=Id.min（2）/IdzⅢ
1.作为近后备时：Id.min为本线路未端最小的运行方式下两相短路电
流值。规程要求：Klm>1.3～1.5.
2.作为远后备时：Klm为相邻下一线路未端最小运行方式下两相短
路电流值。规程要