任务3-4线路电流保护教案头：项目名称项目三二次回路的接线与微机保护学时学习型工作任务任务3-3线路电流保护4知识目标技能目标素质目标1.熟悉三段式电流保护的概念1.能计算电流1段的定值，2.理解电力系统最1.树立电力设备安会进行微机线路保护的I段大运行方式和最小运全意识，提高电力系定值设置；行方式统保护重要性认识；2.能计算电流ⅡI段的定值，3.理解无时限电流2.培养胆大心细，会进行微机线路保护的Ⅱ教学目标速断保护（电流I段）做事严谨的工作作段定值设置；的工作原理风;3.能计算电流IⅡI段的定值，4.理解限时电流速会进行微机线路保护的ⅡI3.建立团结协作，断保护（电流Ⅱ段）段定值设置；良好沟通的工作模的工作原理4.能进行微机线路电流保护式。5.理解定时限过电的装置的调试与测试。流（电流Ⅲ段）的工作原理1.三段式电流保护动作原理和整定计算工作任务2．微机线路电流保护的设置与测试教学重点重点：三段式电流保护的工作原理和整定计算教学难点难点：微机线路电流保护的设置与测试1.实验教学法（教-学）教学策略2.任务驱动法（做-练）1.教师讲解工作原理，并做示范实验教学组织形式2.学生分组做实验教学条件供配电技术实训装置、智能供配电实训平台、综合保护测试仪1.提交电流保护实验报告作业2.做课后练习题备注教学内容：1 / 12文档题目
1 / 12 文档题目 任务 3-4 线路电流保护 教案头： 项目名称 项目三 二次回路的接线与微机保护 学习型工作任务 任务 3-3 线路电流保护 学时 4 教学目标 知识目标 技能目标 素质目标 1.熟悉三段式电流 保护的概念 2.理解电力系统最 大运行方式和最小运 行方式 3.理解无时限电流 速断保护（电流 I 段） 的工作原理 4.理解限时电流速 断保护（电流 II 段） 的工作原理 5.理解定时限过电 流（电流 III 段）的 工作原理 1.能计算电流 I 段的定值， 会进行微机线路保护的 I 段 定值设置； 2.能计算电流 II 段的定值， 会进行微机线路保护的 II 段定值设置； 3.能计算电流 II 段的定值， 会进行微机线路保护的 II 段定值设置； 4.能进行微机线路电流保护 的装置的调试与测试。 1.树立电力设备安 全意识，提高电力系 统保护重要性认识； 2.培养胆大心细， 做事严谨的工作作 风； 3.建立团结协作， 良好沟通的工作模 式。 工作任务 1. 三段式电流保护动作原理和整定计算 2. 微机线路电流保护的设置与测试 教学重点 教学难点 重点：三段式电流保护的工作原理和整定计算 难点：微机线路电流保护的设置与测试 教学策略 1.实验教学法（教-学） 2.任务驱动法（做-练） 教学组织形式 1.教师讲解工作原理，并做示范实验 2.学生分组做实验 教学条件 供配电技术实训装置、智能供配电实训平台、综合保护测试仪 作 业 1.提交电流保护实验报告 2.做课后练习题 备 注 教学内容：
一、任务概述在供配电系统中，35KV以下输电线路相间短路保护主要采用三段式电流保护，第I段为无时限电流速断保护，第II段为限时电流速断保护，第III段为定时限过电流保护，其中I段、II段共同构成线路的主保护，III段作为后备保护。本次任务主要是学习三段式电流保护的配置原则、工作原理及保护的整定计算方法。二、知识准备电网正常运行时，输电线路上流过的是负荷电流，当输电线路发生短路时电流突然增大，电压突然降低，利用电流增大的特征构成的保护，称为电流保护。电流保护通常采用阶段式电流保护，主要包括无时限电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。1.无时限电流速断保护输电线路发生短路故障时，反映电流增大而瞬时动作切除故障的保护，称为无时限电流速断保护，又称第I段电流保护或瞬时电流速断保护。I(3)1）工作原理以图4-37所示的单侧电源网络为例，假设在每条线路上均装有电流速断保护，则当线路AB上发生故障时，希望保护1能瞬时动作，而当线路BC上故障时，希望保护1能瞬时动作，且它们的保护范围最好能达到本线路全长的100%。但这种要求能否实现，还需要具体分析。E.三相短路电流计算公式：(3）=(4-7)X,+X,1两相短路电流计算公式：72)=_E(4-8)2 X +XI式中：Es为相电势：Xs为系统电源等效电抗：X.为线路单位长度正序电抗：1为故障点到保护安装处的距离（km）。由式（4-7）和（4-8）可知，在电源电动势一定的情况下，短路电流与下列因素有关：①系统电源等效电抗Xs。Xs和系统运行方式有关，Xs最小时短路电流最大，称为最大运行方式；Xs最大时短路电流最小，称为最小运行方式。②故障点到保护安装处的距离1。故障点越远1越大，短路电流越小。③短路故障类型。由此得到图4-37中曲线1、曲线2。曲线1表示最大运行方式下三相短路电流变化曲线，曲线2表示最小运行方式下两相短路电流变化曲线。EsuY4isianNIM13TImin1图4-37无时限电流速断保护动作整定分析图2)动作电流整定2 /12文档题目
2 / 12 文档题目 一、任务概述 在供配电系统中，35KV 以下输电线路相间短路保护主要采用三段式电流保护，第 I 段为无时限电流速 断保护，第 II 段为限时电流速断保护，第 III 段为定时限过电流保护，其中 I 段、II 段共同构成线路的 主保护，III 段作为后备保护。本次任务主要是学习三段式电流保护的配置原则、工作原理及保护的整定 计算方法。 二、知识准备 电网正常运行时，输电线路上流过的是负荷电流，当输电线路发生短路时电流突然增大，电压突然降 低，利用电流增大的特征构成的保护，称为电流保护。电流保护通常采用阶段式电流保护，主要包括无时 限电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。 1.无时限电流速断保护 输电线路发生短路故障时，反映电流增大而瞬时动作切除故障的保护，称为无时限电流速断保护，又 称第 I 段电流保护或瞬时电流速断保护。 1）工作原理 以图 4-37 所示的单侧电源网络为例，假设在每条线路上均装有电流速断保护，则当线路 AB 上发生故 障时，希望保护 1 能瞬时动作，而当线路 BC 上故障时，希望保护 1 能瞬时动作，且它们的保护范围最好能 达到本线路全长的 100% 。但这种要求能否实现，还需要具体分析。 三相短路电流计算公式： (3) 1 s k s E I X X l （4-7） 两相短路电流计算公式： (2) 1 3 2 s k s E I X X l （4-8） 式中：Es 为相电势；Xs 为系统电源等效电抗；X1为线路单位长度正序电抗；l 为故障点到保护安装处 的距离（km）。 由式（4-7）和（4-8）可知，在电源电动势一定的情况下，短路电流与下列因素有关： ①系统电源等效电抗 Xs。Xs 和系统运行方式有关，Xs 最小时短路电流最大，称为最大运行方式；Xs 最大时短路电流最小，称为最小运行方式。 ②故障点到保护安装处的距离 l。故障点越远 l 越大，短路电流越小。 ③短路故障类型。 由此得到图 4-37 中曲线 1、曲线 2。曲线 1 表示最大运行方式下三相短路电流变化曲线，曲线 2 表示 最小运行方式下两相短路电流变化曲线。 图 4-37 无时限电流速断保护动作整定分析图 2)动作电流整定 (3) 1 s k s E I X X l
从图4-37的曲线1上，可以找到线路任意一点在最大运行方式下三相短路电流的大小。例如线路L2的出口K2点短路时，其最大短路电流为1I2,mx。按照选择性的要求，K2短路时，应由保护2动作，保护1不应动作，为防止保护1误动，则要求保护1的动作电流大于122.mx，即Iop, > 12,mx(4-9)按上式选择了保护1的动作电流之后，保证了在线路L2上任意一点短路时，流过保护1的短路电流均小于其动作电流，保护1不会误动作。但当线路L1的末端K1点短路时，流过保护1的短路电流值与K2点短路时几乎相等，保护1也不动作，即保护1不能保护线路L1的全长。同样，保护2也无法区别K3点和K4点的短路电流，因此保护2也不能保护线路L2的全长。因此，为保证选择性，必须提高保护1无时限电流速断保护的动作电流，应按大于本线路末端短路时的最大短路电流Ilmx来整定，即Iop,1 = Kle/1al,mx(4-10)式中：Krel为可靠系数，一般取1.2～1.3。可见，无时限电流速断保护是依靠动作电流整定保证选择性的。3.保护范围和特点无时限电流速断保护不能保护本线路的全长。如图4-37中线路L1，在M1点后段发生短路时，短路电流Ik小于保护1的动作电流Iop.1，保护不动作。无时限电流速断保护范围受系统运行方式和短路类型的影响。在最大运行方式下三相短路时，保护范围最大，如图4-37中AM段：在最小运行方式下两相短路时，保护范围最小，如图4-37中AN段。最大保护范围Imax和最小保护范围Lm计算公式分别如下：ELop.1=(4-11)X.min + X,/maxV3EIpl =号Xxm + X/lm(4-12)无时限电流速断保护灵敏度用保护范围占线路全长的百分数衡量。通常要求1mx≥50%L，m≥15%L，才能装设无时限电流速断保护。无时限电流速断保护的优点是可以瞬时动作。正因为无时限电流速断保护只保护本线路的一部分，动作时限不必与相邻线路配合，其速动性最好。4.原理接线无时限电流速断保护单相原理接线如图4-38所示。正常运行时，流过线路的电流为负荷电流，小于保护的动作电流，保护不动作。当在线路保护范围内发生短路时，短路电流大于保护的动作电流，电流继电器KA动合触点闭合，启动中间继电器KM，KM动合触点闭合，启动信号继电器KS（发出保护动作信号），并接通断路器的跳闸线圈YT，断路器跳闸切除故障线路。QFKQFIYT信号ATA3/12文档题目+
3 / 12 文档题目 从图 4-37 的曲线 1 上，可以找到线路任意一点在最大运行方式下三相短路电流的大小。例如线路 L2 的 出口 K2 点短路时，其最大短路电流为 (3) 2,max I k 。按照选择性的要求，K2 短路时，应由保护 2 动作，保护 1 不 应动作，为防止保护 1 误动，则要求保护 1 的动作电流大于 (3) 2,max I k ，即 (3) .1 2,max I k I op I （4-9） 按上式选择了保护 1 的动作电流之后，保证了在线路 L2 上任意一点短路时，流过保护 1 的短路电流均小于 其动作电流，保护 1 不会误动作。但当线路 L1 的末端 K1 点短路时，流过保护 1 的短路电流值与 K2 点短路 时几乎相等，保护 1 也不动作，即保护 1 不能保护线路 L1 的全长。同样，保护 2 也无法区别 K3 点和 K4 点的短路电流，因此保护 2 也不能保护线路 L2 的全长。 因此，为保证选择性，必须提高保护 1 无时限电流速断保护的动作电流，应按大于本线路末端短路时 的最大短路电流 (3) 1,max I k 来整定，即 (3) .1 1,max I k I rel I I op K (4-10) 式中：Krel为可靠系数，一般取 1.2～1.3。 可见，无时限电流速断保护是依靠动作电流整定保证选择性的。 3.保护范围和特点 无时限电流速断保护不能保护本线路的全长。如图 4-37 中线路 L1，在 M1 点后段发生短路时，短路电 流 K I 小于保护 1 的动作电流 I .1 I op ，保护不动作。 无时限电流速断保护范围受系统运行方式和短路类型的影响。在最大运行方式下三相短路时，保护范 围最大，如图 4-37 中 AM 段；在最小运行方式下两相短路时，保护范围最小，如图 4-37 中 AN 段。最大保 护范围 max l 和最小保护范围 Lmin 计算公式分别如下： .min 1 max .1 I X X l E s I s op （4-11） .max 1 min .1 2 3 I X X l E s I s op （4-12） 无时限电流速断保护灵敏度用保护范围占线路全长的百分数衡量。通常要求 lmax 50%L ， lmin 15%L ，才能装设无时限电流速断保护。 无时限电流速断保护的优点是可以瞬时动作。正因为无时限电流速断保护只保护本线路的一部分，动 作时限不必与相邻线路配合，其速动性最好。 4.原理接线 无时限电流速断保护单相原理接线如图 4-38 所示。正常运行时，流过线路的电流为负荷电流，小于保 护的动作电流，保护不动作。当在线路保护范围内发生短路时，短路电流大于保护的动作电流，电流继电 器 KA 动合触点闭合，启动中间继电器 KM，KM 动合触点闭合，启动信号继电器 KS（发出保护动作信号）， 并接通断路 器的跳闸线圈 YT，断路器跳闸切除故障线路。 YT QF QF1 信号 KA KM KS TA
图4-38无时限电流速断保护单相原理接线图接线图接入中间继电器KM，一方面是利用KM的大容量触点代替KA的小容量触点，接通跳闸回路；另一方面是当线路上装有管型避雷器时，利用KM来增加保护装置的固有动作时间，以避免当避雷器放电动作时，引起电流速断保护的误动作。KS的作用是指示保护动作，以便运行人员处理和分析故障。断路器辅助触点QF用于断开跳闸线圈的电流，防止KM触点损坏。2.限时电流速断保护无时限电流速断保护虽然能实现快速动作，但不能保护本线路的全长，因此必须装设另一段保护限时电流速断保护（也称第II段电流保护），用于保护无时限电流速断保护不到的后一段线路。1)动作电流整定装设限时电流速断保护是为了保护本线路的全长，保护范围应延伸至下一线路：为了尽量缩短保护的动作时限，通常不超出下一线路第I段电流保护范围。因此，限时电流速断保护动作电流应按大于下一线路第I段电流保护的动作电流来整定。如图4-39所示，线路L1第II段电流保护的动作电流应为：Iop.I = Klop2(4-13)式中：K"为可靠系数，一般取为1.1~1.2IBML2Irar.rTar3纪t图4-39限时电流速断保护动作整定分析图2)动作时限整定图4-39中，线路L2的BN段处于线路L2的第I段电流保护和线路L1的第II段电流保护的双重保护范围之内，在BN段发生短路时，必然出现这两段保护的同时动作。为了保证选择性，应由L2的第I段电流保护动作跳开QF2，L1的第II段电流保护不跳开QF1。为此，L1的第II段电流保护应带有一定的延时，动作慢于第I段电流保护，即"=t+N(4-14)△t一一时间级差，0.3~0.6s，一般取0.5s。3)灵敏度校验4 / 12文档题目
4 / 12 文档题目 图 4-38 无时限电流速断保护单相原理接线图 接线图接入中间继电器 KM，一方面是利用 KM 的大容量触点代替 KA 的小容量触点，接通跳闸回路； 另一方面是当线路上装有管型避雷器时，利用 KM 来增加保护装置的固有动作时间，以避免当避雷器放电动 作时，引起电流速断保护的误动作。KS 的作用是指示保护动作，以便运行人员处理和分析故障。断路器辅 助触点 QF 用于断开跳闸线圈的电流，防止 KM 触点损坏。 2.限时电流速断保护 无时限电流速断保护虽然能实现快速动作，但不能保护本线路的全长，因此必须装设另一段保护—— 限时电流速断保护（也称第 II 段电流保护），用于保护无时限电流速断保护不到的后一段线路。 1)动作电流整定 装设限时电流速断保护是为了保护本线路的全长，保护范围应延伸至下一线路；为了尽量缩短保护的 动作时限，通常不超出下一线路第Ⅰ段电流保护范围。因此，限时电流速断保护动作电流应按大于下一线 路第Ⅰ段电流保护的动作电流来整定。如图 4-39 所示，线路 L1 第 II 段电流保护的动作电流应为： I op II rel II op.1 K .2 I I （4-13） 式中： II Krel 为可靠系数，一般取为 1.1~1.2 图 4-39 限时电流速断保护动作整定分析图 2)动作时限整定 图 4-39 中，线路 L2 的 BN 段处于线路 L2 的第Ⅰ段电流保护和线路 L1 的第 II 段电流保护的双重保护 范围之内，在 BN 段发生短路时，必然出现这两段保护的同时动作。为了保证选择性，应由 L2 的第Ⅰ段电 流保护动作跳开 QF2，L1 的第 II 段电流保护不跳开 QF1。为此，L1 的第 II 段电流保护应带有一定的延时， 动作慢于第Ⅰ段电流保护，即 t t t II I 1 2 (4-14) t ——时间级差， 0.3～0.6s, 一般取 0.5s。 3)灵敏度校验
为了保证在极端的情况下限时电流速断保护也能保护本线路的全长，应校验在最小运行方式下在本线路末端发生两相短路时，流过保护的短路电流是否大于动作电流，使保护可靠动作。即灵敏系数Km =4 ≥1.3 ~1.5(4-15)To当灵敏系数不满足要求时，限时电流速断保护应与下一线路的第II段电流保护配合，即动作电流为Iop,=Kuop2，动作时限为t=t"+At.4)原理接线限时电流速断保护单相原理接线如图4-40所示。与无时限电流速断保护单相原理接线图相似，不同的是由时间继电器KT代替了中间继电器KM，时间继电器KT的触点容量较大，可以直接接通跳闸回路。QFYQFIYT信号SATAC+图4-40限时电流速断保护单相原理接线图3.定时限过电流保护无时限电流速断保护和限时电流速断保护共同构成了线路的主保护。为防止本线路的主保护或断路器拒动，以及下一线路的保护或断路器拒动，必须还要给线路装设后备保护一一定时限过电流保护（也称第III段电流保护），以作为本线路的近后备和下一线路的远后备。1)动作电流整定通常定时限过电流保护按躲过最大负荷电流来整定。根据可靠性的要求，定时限过电流保护的动作电流应按以下两个条件来确定：①在被保护线路流过最大负荷电流I.max时，定时限过电流保护不动作，即I0p > I.mx②为保证下一线路上的短路故障切除后，本线路上已启1动的定时限过电流保护能可靠返回，返回电流I..应大于流过保护的最大自启动电流K,Il.max，即Ire > Kstli.max式中：K，为自启动系数，一般取1.5～3。，故I=K/p，即因K：1opIl>Kl/mrKre为保证两个条件都满足，取以上两个条件中较大者为动作电流整定值。即5/12文档题目
5 / 12 文档题目 为了保证在极端的情况下限时电流速断保护也能保护本线路的全长，应校验在最小运行方式下在本线 路末端发生两相短路时，流过保护的短路电流是否大于动作电流，使保护可靠动作。即灵敏系数 K 1.3 ~ 1.5 .min II op k sen I I （4-15） 当灵敏系数不满足要求时，限时电流速断保护应与下一线路的第 II 段电流保护配合，即动作电流为 II op II rel II op.1 K .2 I I ，动作时限为 t t t II II 1 2 . 4)原理接线 限时电流速断保护单相原理接线如图 4-40 所示。与无时限电流速断保护单相原理接线图相似，不同的 是由时间继电器 KT 代替了中间继电器 KM，时间继电器 KT 的触点容量较大，可以直接接通跳闸回路。 TA KA KT KS 信号 QF QF1 YT 图 4-40 限时电流速断保护单相原理接线图 3.定时限过电流保护 无时限电流速断保护和限时电流速断保护共同构成了线路的主保护。为防止本线路的主保护或断路器 拒动，以及下一线路的保护或断路器拒动，必须还要给线路装设后备保护——定时限过电流保护（也称第 III 段电流保护），以作为本线路的近后备和下一线路的远后备。 1)动作电流整定 通常定时限过电流保护按躲过最大负荷电流来整定。根据可靠性的要求，定时限过电流保护的动作电 流应按以下两个条件来确定： ①在被保护线路流过最大负荷电流 l.max I 时，定时限过电流保护不动作，即 l.max III op I I ②为保证下一线路上的短路故障切除后，本线路上已启 l 动的定时限过电流保护能可靠返回，返回电 流 re I 应大于流过保护的最大自启动电流 st l.max K I ，即 re st l.max I K I 式中： Kst 为自启动系数，一般取 1.5～3。 因 op re re I I K ，故 re re op I K I ,即 re III st l op K K I I .max 为保证两个条件都满足，取以上两个条件中较大者为动作电流整定值。即