1
第三章 输电线路的电流电压保护
§ 3-1 单侧电源线路相间短路的电流电压保护
输电线路一般设置三段式电流保护，即：瞬时电流
速断保护（ Ⅰ 段）、限时电流速断保护（ Ⅱ 段）、
定时限过电流保护（ Ⅲ 段）。
一, 瞬时电流速断保护 |I|
（ 一 ） 工作原理：
1、
2,动作特性分析,P56图 3-1
注意讲清楚最大运行方式, 最小运行方式
3,动作电流的整定,Idz>Id.max（ 被保护线路外部短
路时最大短路电流 ）, 保证动作的选择性 。
2
Idz —— 保护的动作电流：继电器的动作电流
（ 可举例说明 ） 例题 3-1P67
4,保护范围,P143图 9-8:
最大保护范围 —— Lmax≥ 50%L
最小保护范围 —— Lmin≤ 15%L无意义
5,优点：动作迅速, 简单可靠
缺点：不能保护线路全长, 单独使用不能作为主保护 。
6,原理接线,P58图 3-3
根据归总式原理图画出展开图：先介绍归总式原理图,
展开图的特点 。
KM的作用,1） 增大接点容量
2） 增大装置动作时间 （ 0.06～ 0.08s）
3
3）防止管型避雷器放电（ 0.04～ 0.06s） 误动作
QF辅助接点的作用：保护 KM的接点。
二, 限时电流速断保护
（ 一 ） 工作原理
1,特点：既能保护线路全长, 又能快速切除故障,
兼作瞬时电流速断的后备 。
2,保护范围：本线路全长及相邻线路一部分 （ 不
超过相邻线路瞬时电流速断保护范围 ）
（ 二 ） 动作电流及动作时限的整定：
1,动作电流：
1） >：
2） 不应超出相邻变压器速断保护区以外：取两
者中较大者 。
4
2,动作时限,0.5s
3,灵敏系数 （ 比瞬时电流速断保护高, 可保护线路全
长, 但速动性差 ）
（ 三 ） 原理接线,P61图 3-5
根据归总式原理图画出展开图
瞬时电流速断与限时电流速断的配合
分析各区段保护动作情况,AM,MB,BQ,QN
结论：两者配合, 可在 0.5s的短时间内切除全线路
范围内任何点短路故障 —— 可作为线路的主保护
例题 3-1P67
三, 定时限过电流保护
（ 一 ） 工作原理
正常时不应该动作, 短路时起动并以时间来保证动
作的选择性 。
5
（ 二 ） 整定原则
1,动作电流的整定：
（ 1） 按躲过被保护线路的最大负荷电流整定
（ 2） 相邻线路短路故障切除后保护能可靠返回
—— 可靠系数, 取 1.15-1.25
—— 电动机自起动系数, 取 1.5-3
—— 返回系数, 取 0.85
要特别注意的确定 。 可举例说明 。
2,动作时限的整定：按阶梯原则整定 —— 保证动作
的选择性, 具有定时限特性, 动作时限与流过电流
大小无关 。
3,灵敏度,IOP小 → Ksen高
近后备 —— Ksen≥ 1.3-1.5
远后备 —— Ksen≥ 1.2
6
（ 三 ） 保护范围：作为本线路的后备保护 （ 近后备 ）,
也可作为相邻线路的后备保护 （ 远后备 ）
（ 四 ） 原理接线：
① 采用电磁型继电器构成的定时限过电流保护
组成,LJ,SJ,XJ,（ ZJ）
特点：短路点离电源越近的线路 → Id↑→t↓, 但同
一条线路动作时限相同
② 采用感应型电流继电器构成的反时限过电流保护 。
特点：接线简单, 但时限配合较困难
被保护线路不同地点短路, 动作时限不同
可加快切除线路首端短路故障
7
组成：感应型电流继电器
组合式带有动作时限 （ Id↑→t↓ ） — 替代 SJ,接点
容量大 — 替代 ZJ,动作指示掉牌 — 替代 XJ
运用：多用在电压较低的配电网线路上和在电动机上
（ 末级线路 ）
四, 电流保护接线方式 （ LJ线圈与 LH二次线圈之间的
连接方式 ）
1,三相三继电器接线 （ 完全星形接线 ） P65图 2-15
（ 1）特点：三只 LJ接入各自相应相别 LH的二次侧，两
星形中点连接 —— 可反映各种类型短路
（ 2）接线系数 Kjx,继电器线圈电流 Ij与 LH二次电流 I2
的比值 Kjx=Ij/I2
完全星形接线,Kjx=1
8
（ 3） 适用：大接地电流系统 —— 相间短路保护
（ 4） 缺点：费用高且小接地电流系统不适用
例：两条线路在不同相别发生接地且其保护动作时
限相同 —— 两条线路会同时断开, 而小接地电流系
统允许短时单相接地运行
2,两相两继电器接线 （ 不完全星形接线 ） P65图 2-16
（ 1） 特点：两只 LJ和两只 LH均接成不完全星形, 两中
点之间有中线连接 —— 可反映各种相间短路及 B相
除外的单相接地故障 。
（ 2） Kjx=1
（ 3） 适用：小接地电流系统 —— 作为相间短路保护
（ 4） 各处保护装置的 LH必须装设在同名相上
9
两点接地时保护装置动作情况,（ 设两套保护动作时
限相同 ）
a,双回线路保护装置 LH装设在同名相 A,C上
XL-1故障相别 A A B B C C
XL-2故障相别 B C A C A B
XL-1切除情况 + + - - + +
XL-2切除情况 - + + + + -
停电线路数目 1 2 1 1 2 1
其中：, +” 为切除；, -” 为不切除
结论,2/3机会切除一个故障点； 1/3机会切除两个
故障点
10
b,双回线路保护装置的 LH,一条装于 A,C相, 另一
条装于 A,B相
XL-1故障相别 A A B B C C
XL-2故障相别 B C A C A B
XL-1切除情况 + + - - + +
XL-2切除情况 + - + - + +
停电线路数目 2 1 1 0 2 2
结论,1/2机会切除两个故障点；
1/3机会切除一个故障点；
1/6机会两套保护均不动作
11
（ 5）缺点：
用于 Y/Δ 变压器保护时，灵敏系数可能比完全星形
接线小一半；
辐射形电网两段线路的两点接地，可能造成非选择
性动作,P149,图 9-16（ c）
3,两相三继电器接线 （ 不完全星形接线 ）
（ 1） 特点：回路比不完全星形接线多接一只继电器
（ 2） Kjx=1（ 对于 Y/Δ -11变压器保护, 灵敏系数与
完全星形接线相同 ）
（ 3） 适用：小接地电流系统 —— 作为相间短路保护
12
4、两相单继电器接线（两相电流差接线） P66图 2-17
（ 1） 特点：一只继电器,
两只 LH反极性连接
（ 2） 缺点：
a,短路形式不同, 保护灵敏系数不同
三相短路,Kjx= IJ=Ia
两相短路,A,C Kjx=2 （ A,C相装 LH）
A,B Kjx=1 或
b,在 Y/Δ -11变压器后发生两相短路时, 保护
可能拒动
例,Y/Δ -11变压器,a,b短路
（ 3）适用：中性点不接地系统小容量电动机保护 ——
作为相间短路保护
13
5,零序分量保护接线
（ 1） 特点：三只 LH二次侧同极性相连, 继电器接于
两连接点之间
（ 2） 适用,110KV以上大接地电流系统 —— 作为单相
短路保护
课堂练习：采用两相两继电器接线画出电流速断保
护原理接线图
五, 三段式电流保护接线图 （ P66图 3-12）
1,对照图 3-12分析三段式电流保护的构成, 原理,
动作过程 。
2,三段式电流保护整定计算实例 P67例 3-1。
14
七, 电流电压联锁速断保护
（ 一 ） 母线残余电压 （ 母线残压 ）
发生短路故障时，系统电压急剧下降，此时的母线
电压称为残余电压
UCy=IKZdl（ 与短路点位置及系统运行方式有关）
短路点越远, UCY↑ ； 反之, UCY↓
最大运行方式, UCY↑ （ 曲线 1） ；
最小运行方式,UCY↓ （ 曲线 2）
特点：发生短路时，利用系统电压剧烈下降的特征
瞬时动作的保护
构成：低电压继电器
保护范围：最大运行方式 lmin
最小运行方式 lmax— 与电流速断保护相反
15
（ 二 ） 电流闭锁电压速断保护
1,特点：电流速断和电压速断互相闭锁的一种保护
2,原理接线：参考中专教材 P57图 2-26
（ 1）原理：
电压回路断线 — 1KM发信号
短路故障 — 2KM起动,QF跳闸,KS发信号
（ 2） 由原理图如何转换成展开图
展开图组成：交流电流, 交流电压,
直流, 信号, 文字说明
16
3,整定原则：
经常运行方式下, 电流速断和电压速断有相同保护
范围 —— 保证有最大的保护范围
被保护线路外部短路, 不动作 —— 保证动作的选择
性
IOP,UOP
（ 1） 经常运行方式的最大保护区为：
（ 2）
（ 3）
4,校验
要求
17
复习提问：
1,电压速断与电流速断保护的区别 。
2,电流电压联锁速断保护的工作原理 。
3,过电流保护的动作电流, 动作时限, 保护范围, 灵
敏度特点
4,定时限过电流, 反时限过电流保护特点, 区别 。
18
§ 3-2 输电线路的方向电流保护
一, 电流保护方向问题的提出
1,问题
双电源辐射网 （ 或单电源环网 ） 例,P70图 3-14
（ 1） 瞬时电流速断保护无选择性动作
（ 2） 定时限过电流保护动作时限无法整定
2,原因：
保护误动时的短路功率方向是由线路流向母线 。
3、解决方法：
电流元件 KA— 起动；
采用方向电流保护：功率方向元件 KP— 判别（正方向：
母线线路），反应短路时大小和方向的保护（其中方
向为电流和电压之间的夹角）
19
二, 工作原理 （ 方向过电流保护 ）
1,动作参数的整定
根据动作方向将保护分成两组 。
例：在图 3-15（ P71） 将 1,3,5分成一组； 2,4,6
分成一组
再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定
参数, 保证动作的选择性 。
2,特点：
在原有保护上增设一个功率方向判别元件反向故障
时，闭锁保护。
20
3、原理接线,P72图 3-16
组成,KA,KP,KT,KS等元件 。
原理：短路（正向）,KA,KP均动作保护动作
短路 （ 反向 ）, KA动作, KP不动闭锁保护装置
4,方向元件的装设 。
对于同一母线两侧的保护：
动作时限长者可不装方向元件, 动作时限短和相等
者必须装方向元件 。
上例：保护 3可不装方向元件。
5、方法：流入 KP的 U和相位不同。
21
三, 功率方向继电器 KP的原理
（ 一 ） 作用：判断正反方向故障 。
（ 二 ） 要求：
1,判断方向 （ 和之间的相位 ） 。
2,灵敏度高 （ 动作功率小 ） 。
3,动作时间短
（ 三 ） 接线：
（ 四 ） 原理,正方向 （ 1）,动作
反方向 （ 2）,不动作
四, 电磁型功率方向继电器 。
1,类型,LG— 11,用于相间短路保护 。
LG— 12,用于接地保护 。
22
2,结构：
输入,（ 5,6端子 ）
（ 5,7为同极性端）
（ 7,8端子）
输出, KP接点（ 11,12端子）
电压形成回路（电搞变换器 UR,电压变换器 UV）
比较回路（整流桥 1U,2U）
执行元件（极化继电器 KP）
3,工作原理：
（ 1）电压形成回路。
23
转移阻抗角
继电器内角
（ 谐振电路使超前 ）
———— 动作电压
———— 制动电压
（ 2） 比较回路 。
动作即动作条件
实际
4,动作区图和灵敏角 。
动作条件：
动作区：能使 KP动作的与之间的夹角
24
5、电压死区及其消除。
电压死区：无法动作
解决方法：在电压回路采用记忆电路。（串接构
成串联谐振记忆回路）
缺点：记忆串联方向限时电流速断和过电流保护
6,潜动现象 。
继电器动作 —— 电压潜动
继电器动作 —— 电流潜动
原因：比较回路元件参数不对称 。
正潜动：误动
负潜动：拒动或灵敏系数降低 。
消除：电流潜动 /电压潜动
25
五, 功率方向继电器的接线方式
（ 一 ） 接线方式 。
1,要求：
（ 1） 能正确反应故障方向：正方向故障继电器动作；
反方向故障, 继电器不动作 。
（ 2） 灵敏系数高 。
2,概念：三相对称且时, 超前的接线方式
3,接线； P78图 3-21
4,特点：
（ 1） 接相间电压, 不对称短路时动作灵敏 。
（ 2） 可消除正向出口两相短路的电压死区 。
（ 3） 不能消除正向出口三相短路的电压死区 。
（ 4） 接线应注意 KP电压电流线圈极性与 TA,TV极性
的正确连接 。
26
（二） KP接线方式分析
1,正方向三相短路 。
KP动作条件：
（ 1） 近处短路：继电器拒动, 电压死压 。
（ 2） 远处短路：
以 A相 KP为例 。 总可以落在动作区内
2,反方向三相短路 。
不变
落在非动作区, 不动作 。
思考题：已知一 KP的内角为和, 用于线路角为的线
路, 问应哪种内角时, 在接线下, KP可以灵敏动作 。
27
3,正方向两相短路
（ 1）近处短路（保护出口短路）,P78矢量图 3-22。
2、远处两相短路
小结：
〈 1〉 适当选择继电器内角, 任何相间短路, 均能正
确动作 。 动作条件：
〈 2〉 KP灵敏动作条件：
〈 3〉 对两相短路均无死区, 近点三相短路, 继电器
有死区 。
六, 非故障相电流的影响与按相起动
（ 一 ） 非故障相电流对保护的影响 。
非故障相电流：电网发生不对称短路时, 在非故障
相中流过的电流 。
28
空载,=0
负载：可使 KP误动作两相短路
1,两相短路,K点 AB短路 。
分析保护 1,B,C相 KP不动作； A相 KP误动作 。
2,单相接地短路, P79图 3— 23。
K点与间无正序和负序电流分量, 只分析零序电流
的影响 。 假设系统容量无限大, 且忽略阻抗中的电
阻 。
保护 1：正向故障 应该动作
保护 2：反向故障碍 不应该动作
动作分析具体见 P73表及 P74图 3— 5（ 思考提问 ）
结论：保护 2可能误动 。
29
解决方法：
（ 1） 提高起动元件的动作电流, 使之大于非故障相
电流 （ 负荷电流与零序电流相量和 ） 。
（ 2） 接线采用按相起动 。
（ 二 ） 按相起动 。
（ 三 ） 方向过电流保护接线图 。
参考中专教材 P75图 3— 17
课堂练习：画展开图 。
七, 方向电流保护的整定计算
（ 一 ） 方向过电流保护动作电流的整定 。
1,躲过被保护线路中的最大负荷电流 。 P70图 3— 14
须考虑开环时的增加 。
2,与相邻线路过电流保护动作电流配合 。
取两者中较大者 。
30
（ 二 ） 方向过电流保护灵敏系数的校验 。
方向元件：不须校验 。
电流元件：与不带方向元件的过电流保护相同 。
（ 三 ） 方向过电流保护动作时限的整定 。
同一动作方向的过电流保护：按阶梯原则。
装设方向元件的原则：同一母线两侧, 动作时限短且相等须
装方向元件 。
同一母线两侧, 动作时限长者不须装方向元件 。
（ 四 ） 保护装置的相继动作 。
相继动作：同一条线路两侧保护按先后顺序动作 。
相继动作区：相继动作的线路长度 。
缺点：加长故障切除时间 。
优点：可提高保护装置的灵敏系数 。
作业,P109 3-5,3— 7,3— 11
31
§ 3-3 输电线路的接地故障保护
一, 电网接线方式及其保护特点
（ 一 ） 电网接线方式：
中性点直接接地方式：
110KV及以上 —— 大接地电流系统 。
中性点不接地或经消弧线圈接地：
35KV及以下 —— 小接地电流系统 。
（ 二 ） 零序保护 （ 接地保护 ） 。
接地故障：出现零序电流和零序电压 —— 构成保护 。
优：接线简单, 灵敏度高, 动作迅速, 保护区稳定 。
32
（ 三 ） 保护特点：
大接地电流系统：多动作于跳闸 。
小接地电流系统：多动作于信号。
列表：
电压等 接地方式 保护特点
110kV及以上 中性点直接接地 零序保护多用于跳闸
3～ 35kV以下 中性点不接地 零序保护多用于信号
中性点经消弧线圈接地
33
二, 中性点不接地电网单相接地故障的特点 。
1,简单的不接地电网 。
2,电网中有两条线路的不接地电网 。
零序网络忽略 Z。
故障线路：零序电流方向为线路流向母线 。
零序电流方向为母线流向线路 。
3,单相接地故障特点：
（ 1） 全系统均出现零序电压且处处相等 。
（ 2） 故障相对地电容电流为零, 非故障相对地电容
电流增大倍 。 非故障线路由本线路对地电容电流形
成, 且超前 。 母线出线故障线路
34
（ 3） 故障线路由全系统非故障元件对地电容电流形
成, 且滞后 （ 大小, 方向, 均不同 ） 。
（ 4） 故障相对地电压为零, 其它两相对电压升高倍,
中性点电压偏移为正常对相电压 。
三, 中性点不接地系统单相接地故障的保护方式
1,绝缘监视装置 。
原理：单相接地时同一电压级的全电网出现相同零
序电压 。
装设：发电厂和变电站母线上 。
接线,P82图 3-25 发信号 。
查找故障,P82-83
适用：简单且允许短时停电的电网 。
35
2,零序电流保护 。
原理：故障线路零序电流大 。
装设：电缆型零序电流互感器 +电流继电器 。
接线：参考中专教材 P88 图 4-10，发信号或跳闸
出线回路：, 保护越灵敏 。
3,零序功率方向保护 。 P83图 3-26
原理：故障线路与非故障线路零序功率方向不同 。 发
信号或跳闸 。
适用：零序电流保护不足或接线复杂网络 。
36
§ 3-4 中性点直接接地电网的接地保护
一、单相接地时零序分量特点
零序分量只在单相接地或两相接地短路时出现。
1,在故障点最高, 离故障点越远, 越小 。
2,零序电流的分布, 取决于输电线路和中性点接地
变压器的零序阻抗 。
3,系统运行方式变化时, 如果输电线路和中性点接
地变压器数目不变, 则零序阻抗和零序等效网络就
不变 。 但正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式
而变化, 从而间接影响零分量大小 。
4,的实际流向, 电线路流向母线 。
37
二, 零序电流保护
1、构成：
阶段式：零序 Ⅰ 段 （ 零序电流瞬时速断 ）
零序 Ⅱ 段 （ 零序电流限时速断 ）
零序 Ⅲ 段 （ 零序过电流 ）
2,原理图,P87图 3— 29展开图
区别：测量元件不接相电流, 而接零序电流 （ 零序电
流滤过器 ）
（ 一 ） 电流速断 （ 零序 Ⅰ 段 ） 保护
优点：与反应相间短路的 Ⅰ 段比保护范围长且稳定
（ 1） 躲过被保护线路末端单相或两相电流接地时的最
大
（ 2） 躲过 QF三相不同时合闸时, 流过保护的最大零序
电流
38
（ 3）躲过单相重合闸时非全相振荡的零序电流。
（二）零序电流限时速断（零序 Ⅱ 段）保护。
（ 三 ） 零序过电流 （ 零序 Ⅲ 段 ） 保护 。
后备保护 —— 一般情况 。
主保护 —— 中性点直接接地终端线路。
三, 零序方向电流保护
（ 一 ） 零序方向电流保护工作原理 。
1,零序电流保护增设方向元件的必要性 。
2,特点：
（ 1） 工作灵敏 。 不受短路点远近及过渡电阻影响
（ 2） 无电压死区 。 越靠近故障点, 零序电压越高 。
（ 3） 故障点离保护安装处很远 。
39
3、接线方式,P91图 3-33
4,原理接线,P92图 3— 34
四, 零序电流保护的评价 。
1,优点：
（ 1） Ⅲ 段灵敏度高, 动作时限短 。 灵敏性高；
（ 2） Ⅰ 段保护范围大, 速动性好；
Ⅱ 段易满足受系统方式变化小 。 不反应系统的振荡
和过负荷；
（ 3） 不受系统振荡, 短时过负荷影响 。 原理接线简单,
可靠 。
（ 4） 单相故障机率高 。
40
2,缺点：
（ 1） 不适合短线路及运行方式变化大系统 。
（ 2） 自耦变压器使保护整定复杂化 。
（ 3） 单相重合闸非全相运行零序电流较大误动作 。
复习：两种接线方式 。
第三章 输电线路的电流电压保护
§ 3-1 单侧电源线路相间短路的电流电压保护
输电线路一般设置三段式电流保护，即：瞬时电流
速断保护（ Ⅰ 段）、限时电流速断保护（ Ⅱ 段）、
定时限过电流保护（ Ⅲ 段）。
一, 瞬时电流速断保护 |I|
（ 一 ） 工作原理：
1、
2,动作特性分析,P56图 3-1
注意讲清楚最大运行方式, 最小运行方式
3,动作电流的整定,Idz>Id.max（ 被保护线路外部短
路时最大短路电流 ）, 保证动作的选择性 。
2
Idz —— 保护的动作电流：继电器的动作电流
（ 可举例说明 ） 例题 3-1P67
4,保护范围,P143图 9-8:
最大保护范围 —— Lmax≥ 50%L
最小保护范围 —— Lmin≤ 15%L无意义
5,优点：动作迅速, 简单可靠
缺点：不能保护线路全长, 单独使用不能作为主保护 。
6,原理接线,P58图 3-3
根据归总式原理图画出展开图：先介绍归总式原理图,
展开图的特点 。
KM的作用,1） 增大接点容量
2） 增大装置动作时间 （ 0.06～ 0.08s）
3
3）防止管型避雷器放电（ 0.04～ 0.06s） 误动作
QF辅助接点的作用：保护 KM的接点。
二, 限时电流速断保护
（ 一 ） 工作原理
1,特点：既能保护线路全长, 又能快速切除故障,
兼作瞬时电流速断的后备 。
2,保护范围：本线路全长及相邻线路一部分 （ 不
超过相邻线路瞬时电流速断保护范围 ）
（ 二 ） 动作电流及动作时限的整定：
1,动作电流：
1） >：
2） 不应超出相邻变压器速断保护区以外：取两
者中较大者 。
4
2,动作时限,0.5s
3,灵敏系数 （ 比瞬时电流速断保护高, 可保护线路全
长, 但速动性差 ）
（ 三 ） 原理接线,P61图 3-5
根据归总式原理图画出展开图
瞬时电流速断与限时电流速断的配合
分析各区段保护动作情况,AM,MB,BQ,QN
结论：两者配合, 可在 0.5s的短时间内切除全线路
范围内任何点短路故障 —— 可作为线路的主保护
例题 3-1P67
三, 定时限过电流保护
（ 一 ） 工作原理
正常时不应该动作, 短路时起动并以时间来保证动
作的选择性 。
5
（ 二 ） 整定原则
1,动作电流的整定：
（ 1） 按躲过被保护线路的最大负荷电流整定
（ 2） 相邻线路短路故障切除后保护能可靠返回
—— 可靠系数, 取 1.15-1.25
—— 电动机自起动系数, 取 1.5-3
—— 返回系数, 取 0.85
要特别注意的确定 。 可举例说明 。
2,动作时限的整定：按阶梯原则整定 —— 保证动作
的选择性, 具有定时限特性, 动作时限与流过电流
大小无关 。
3,灵敏度,IOP小 → Ksen高
近后备 —— Ksen≥ 1.3-1.5
远后备 —— Ksen≥ 1.2
6
（ 三 ） 保护范围：作为本线路的后备保护 （ 近后备 ）,
也可作为相邻线路的后备保护 （ 远后备 ）
（ 四 ） 原理接线：
① 采用电磁型继电器构成的定时限过电流保护
组成,LJ,SJ,XJ,（ ZJ）
特点：短路点离电源越近的线路 → Id↑→t↓, 但同
一条线路动作时限相同
② 采用感应型电流继电器构成的反时限过电流保护 。
特点：接线简单, 但时限配合较困难
被保护线路不同地点短路, 动作时限不同
可加快切除线路首端短路故障
7
组成：感应型电流继电器
组合式带有动作时限 （ Id↑→t↓ ） — 替代 SJ,接点
容量大 — 替代 ZJ,动作指示掉牌 — 替代 XJ
运用：多用在电压较低的配电网线路上和在电动机上
（ 末级线路 ）
四, 电流保护接线方式 （ LJ线圈与 LH二次线圈之间的
连接方式 ）
1,三相三继电器接线 （ 完全星形接线 ） P65图 2-15
（ 1）特点：三只 LJ接入各自相应相别 LH的二次侧，两
星形中点连接 —— 可反映各种类型短路
（ 2）接线系数 Kjx,继电器线圈电流 Ij与 LH二次电流 I2
的比值 Kjx=Ij/I2
完全星形接线,Kjx=1
8
（ 3） 适用：大接地电流系统 —— 相间短路保护
（ 4） 缺点：费用高且小接地电流系统不适用
例：两条线路在不同相别发生接地且其保护动作时
限相同 —— 两条线路会同时断开, 而小接地电流系
统允许短时单相接地运行
2,两相两继电器接线 （ 不完全星形接线 ） P65图 2-16
（ 1） 特点：两只 LJ和两只 LH均接成不完全星形, 两中
点之间有中线连接 —— 可反映各种相间短路及 B相
除外的单相接地故障 。
（ 2） Kjx=1
（ 3） 适用：小接地电流系统 —— 作为相间短路保护
（ 4） 各处保护装置的 LH必须装设在同名相上
9
两点接地时保护装置动作情况,（ 设两套保护动作时
限相同 ）
a,双回线路保护装置 LH装设在同名相 A,C上
XL-1故障相别 A A B B C C
XL-2故障相别 B C A C A B
XL-1切除情况 + + - - + +
XL-2切除情况 - + + + + -
停电线路数目 1 2 1 1 2 1
其中：, +” 为切除；, -” 为不切除
结论,2/3机会切除一个故障点； 1/3机会切除两个
故障点
10
b,双回线路保护装置的 LH,一条装于 A,C相, 另一
条装于 A,B相
XL-1故障相别 A A B B C C
XL-2故障相别 B C A C A B
XL-1切除情况 + + - - + +
XL-2切除情况 + - + - + +
停电线路数目 2 1 1 0 2 2
结论,1/2机会切除两个故障点；
1/3机会切除一个故障点；
1/6机会两套保护均不动作
11
（ 5）缺点：
用于 Y/Δ 变压器保护时，灵敏系数可能比完全星形
接线小一半；
辐射形电网两段线路的两点接地，可能造成非选择
性动作,P149,图 9-16（ c）
3,两相三继电器接线 （ 不完全星形接线 ）
（ 1） 特点：回路比不完全星形接线多接一只继电器
（ 2） Kjx=1（ 对于 Y/Δ -11变压器保护, 灵敏系数与
完全星形接线相同 ）
（ 3） 适用：小接地电流系统 —— 作为相间短路保护
12
4、两相单继电器接线（两相电流差接线） P66图 2-17
（ 1） 特点：一只继电器,
两只 LH反极性连接
（ 2） 缺点：
a,短路形式不同, 保护灵敏系数不同
三相短路,Kjx= IJ=Ia
两相短路,A,C Kjx=2 （ A,C相装 LH）
A,B Kjx=1 或
b,在 Y/Δ -11变压器后发生两相短路时, 保护
可能拒动
例,Y/Δ -11变压器,a,b短路
（ 3）适用：中性点不接地系统小容量电动机保护 ——
作为相间短路保护
13
5,零序分量保护接线
（ 1） 特点：三只 LH二次侧同极性相连, 继电器接于
两连接点之间
（ 2） 适用,110KV以上大接地电流系统 —— 作为单相
短路保护
课堂练习：采用两相两继电器接线画出电流速断保
护原理接线图
五, 三段式电流保护接线图 （ P66图 3-12）
1,对照图 3-12分析三段式电流保护的构成, 原理,
动作过程 。
2,三段式电流保护整定计算实例 P67例 3-1。
14
七, 电流电压联锁速断保护
（ 一 ） 母线残余电压 （ 母线残压 ）
发生短路故障时，系统电压急剧下降，此时的母线
电压称为残余电压
UCy=IKZdl（ 与短路点位置及系统运行方式有关）
短路点越远, UCY↑ ； 反之, UCY↓
最大运行方式, UCY↑ （ 曲线 1） ；
最小运行方式,UCY↓ （ 曲线 2）
特点：发生短路时，利用系统电压剧烈下降的特征
瞬时动作的保护
构成：低电压继电器
保护范围：最大运行方式 lmin
最小运行方式 lmax— 与电流速断保护相反
15
（ 二 ） 电流闭锁电压速断保护
1,特点：电流速断和电压速断互相闭锁的一种保护
2,原理接线：参考中专教材 P57图 2-26
（ 1）原理：
电压回路断线 — 1KM发信号
短路故障 — 2KM起动,QF跳闸,KS发信号
（ 2） 由原理图如何转换成展开图
展开图组成：交流电流, 交流电压,
直流, 信号, 文字说明
16
3,整定原则：
经常运行方式下, 电流速断和电压速断有相同保护
范围 —— 保证有最大的保护范围
被保护线路外部短路, 不动作 —— 保证动作的选择
性
IOP,UOP
（ 1） 经常运行方式的最大保护区为：
（ 2）
（ 3）
4,校验
要求
17
复习提问：
1,电压速断与电流速断保护的区别 。
2,电流电压联锁速断保护的工作原理 。
3,过电流保护的动作电流, 动作时限, 保护范围, 灵
敏度特点
4,定时限过电流, 反时限过电流保护特点, 区别 。
18
§ 3-2 输电线路的方向电流保护
一, 电流保护方向问题的提出
1,问题
双电源辐射网 （ 或单电源环网 ） 例,P70图 3-14
（ 1） 瞬时电流速断保护无选择性动作
（ 2） 定时限过电流保护动作时限无法整定
2,原因：
保护误动时的短路功率方向是由线路流向母线 。
3、解决方法：
电流元件 KA— 起动；
采用方向电流保护：功率方向元件 KP— 判别（正方向：
母线线路），反应短路时大小和方向的保护（其中方
向为电流和电压之间的夹角）
19
二, 工作原理 （ 方向过电流保护 ）
1,动作参数的整定
根据动作方向将保护分成两组 。
例：在图 3-15（ P71） 将 1,3,5分成一组； 2,4,6
分成一组
再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定
参数, 保证动作的选择性 。
2,特点：
在原有保护上增设一个功率方向判别元件反向故障
时，闭锁保护。
20
3、原理接线,P72图 3-16
组成,KA,KP,KT,KS等元件 。
原理：短路（正向）,KA,KP均动作保护动作
短路 （ 反向 ）, KA动作, KP不动闭锁保护装置
4,方向元件的装设 。
对于同一母线两侧的保护：
动作时限长者可不装方向元件, 动作时限短和相等
者必须装方向元件 。
上例：保护 3可不装方向元件。
5、方法：流入 KP的 U和相位不同。
21
三, 功率方向继电器 KP的原理
（ 一 ） 作用：判断正反方向故障 。
（ 二 ） 要求：
1,判断方向 （ 和之间的相位 ） 。
2,灵敏度高 （ 动作功率小 ） 。
3,动作时间短
（ 三 ） 接线：
（ 四 ） 原理,正方向 （ 1）,动作
反方向 （ 2）,不动作
四, 电磁型功率方向继电器 。
1,类型,LG— 11,用于相间短路保护 。
LG— 12,用于接地保护 。
22
2,结构：
输入,（ 5,6端子 ）
（ 5,7为同极性端）
（ 7,8端子）
输出, KP接点（ 11,12端子）
电压形成回路（电搞变换器 UR,电压变换器 UV）
比较回路（整流桥 1U,2U）
执行元件（极化继电器 KP）
3,工作原理：
（ 1）电压形成回路。
23
转移阻抗角
继电器内角
（ 谐振电路使超前 ）
———— 动作电压
———— 制动电压
（ 2） 比较回路 。
动作即动作条件
实际
4,动作区图和灵敏角 。
动作条件：
动作区：能使 KP动作的与之间的夹角
24
5、电压死区及其消除。
电压死区：无法动作
解决方法：在电压回路采用记忆电路。（串接构
成串联谐振记忆回路）
缺点：记忆串联方向限时电流速断和过电流保护
6,潜动现象 。
继电器动作 —— 电压潜动
继电器动作 —— 电流潜动
原因：比较回路元件参数不对称 。
正潜动：误动
负潜动：拒动或灵敏系数降低 。
消除：电流潜动 /电压潜动
25
五, 功率方向继电器的接线方式
（ 一 ） 接线方式 。
1,要求：
（ 1） 能正确反应故障方向：正方向故障继电器动作；
反方向故障, 继电器不动作 。
（ 2） 灵敏系数高 。
2,概念：三相对称且时, 超前的接线方式
3,接线； P78图 3-21
4,特点：
（ 1） 接相间电压, 不对称短路时动作灵敏 。
（ 2） 可消除正向出口两相短路的电压死区 。
（ 3） 不能消除正向出口三相短路的电压死区 。
（ 4） 接线应注意 KP电压电流线圈极性与 TA,TV极性
的正确连接 。
26
（二） KP接线方式分析
1,正方向三相短路 。
KP动作条件：
（ 1） 近处短路：继电器拒动, 电压死压 。
（ 2） 远处短路：
以 A相 KP为例 。 总可以落在动作区内
2,反方向三相短路 。
不变
落在非动作区, 不动作 。
思考题：已知一 KP的内角为和, 用于线路角为的线
路, 问应哪种内角时, 在接线下, KP可以灵敏动作 。
27
3,正方向两相短路
（ 1）近处短路（保护出口短路）,P78矢量图 3-22。
2、远处两相短路
小结：
〈 1〉 适当选择继电器内角, 任何相间短路, 均能正
确动作 。 动作条件：
〈 2〉 KP灵敏动作条件：
〈 3〉 对两相短路均无死区, 近点三相短路, 继电器
有死区 。
六, 非故障相电流的影响与按相起动
（ 一 ） 非故障相电流对保护的影响 。
非故障相电流：电网发生不对称短路时, 在非故障
相中流过的电流 。
28
空载,=0
负载：可使 KP误动作两相短路
1,两相短路,K点 AB短路 。
分析保护 1,B,C相 KP不动作； A相 KP误动作 。
2,单相接地短路, P79图 3— 23。
K点与间无正序和负序电流分量, 只分析零序电流
的影响 。 假设系统容量无限大, 且忽略阻抗中的电
阻 。
保护 1：正向故障 应该动作
保护 2：反向故障碍 不应该动作
动作分析具体见 P73表及 P74图 3— 5（ 思考提问 ）
结论：保护 2可能误动 。
29
解决方法：
（ 1） 提高起动元件的动作电流, 使之大于非故障相
电流 （ 负荷电流与零序电流相量和 ） 。
（ 2） 接线采用按相起动 。
（ 二 ） 按相起动 。
（ 三 ） 方向过电流保护接线图 。
参考中专教材 P75图 3— 17
课堂练习：画展开图 。
七, 方向电流保护的整定计算
（ 一 ） 方向过电流保护动作电流的整定 。
1,躲过被保护线路中的最大负荷电流 。 P70图 3— 14
须考虑开环时的增加 。
2,与相邻线路过电流保护动作电流配合 。
取两者中较大者 。
30
（ 二 ） 方向过电流保护灵敏系数的校验 。
方向元件：不须校验 。
电流元件：与不带方向元件的过电流保护相同 。
（ 三 ） 方向过电流保护动作时限的整定 。
同一动作方向的过电流保护：按阶梯原则。
装设方向元件的原则：同一母线两侧, 动作时限短且相等须
装方向元件 。
同一母线两侧, 动作时限长者不须装方向元件 。
（ 四 ） 保护装置的相继动作 。
相继动作：同一条线路两侧保护按先后顺序动作 。
相继动作区：相继动作的线路长度 。
缺点：加长故障切除时间 。
优点：可提高保护装置的灵敏系数 。
作业,P109 3-5,3— 7,3— 11
31
§ 3-3 输电线路的接地故障保护
一, 电网接线方式及其保护特点
（ 一 ） 电网接线方式：
中性点直接接地方式：
110KV及以上 —— 大接地电流系统 。
中性点不接地或经消弧线圈接地：
35KV及以下 —— 小接地电流系统 。
（ 二 ） 零序保护 （ 接地保护 ） 。
接地故障：出现零序电流和零序电压 —— 构成保护 。
优：接线简单, 灵敏度高, 动作迅速, 保护区稳定 。
32
（ 三 ） 保护特点：
大接地电流系统：多动作于跳闸 。
小接地电流系统：多动作于信号。
列表：
电压等 接地方式 保护特点
110kV及以上 中性点直接接地 零序保护多用于跳闸
3～ 35kV以下 中性点不接地 零序保护多用于信号
中性点经消弧线圈接地
33
二, 中性点不接地电网单相接地故障的特点 。
1,简单的不接地电网 。
2,电网中有两条线路的不接地电网 。
零序网络忽略 Z。
故障线路：零序电流方向为线路流向母线 。
零序电流方向为母线流向线路 。
3,单相接地故障特点：
（ 1） 全系统均出现零序电压且处处相等 。
（ 2） 故障相对地电容电流为零, 非故障相对地电容
电流增大倍 。 非故障线路由本线路对地电容电流形
成, 且超前 。 母线出线故障线路
34
（ 3） 故障线路由全系统非故障元件对地电容电流形
成, 且滞后 （ 大小, 方向, 均不同 ） 。
（ 4） 故障相对地电压为零, 其它两相对电压升高倍,
中性点电压偏移为正常对相电压 。
三, 中性点不接地系统单相接地故障的保护方式
1,绝缘监视装置 。
原理：单相接地时同一电压级的全电网出现相同零
序电压 。
装设：发电厂和变电站母线上 。
接线,P82图 3-25 发信号 。
查找故障,P82-83
适用：简单且允许短时停电的电网 。
35
2,零序电流保护 。
原理：故障线路零序电流大 。
装设：电缆型零序电流互感器 +电流继电器 。
接线：参考中专教材 P88 图 4-10，发信号或跳闸
出线回路：, 保护越灵敏 。
3,零序功率方向保护 。 P83图 3-26
原理：故障线路与非故障线路零序功率方向不同 。 发
信号或跳闸 。
适用：零序电流保护不足或接线复杂网络 。
36
§ 3-4 中性点直接接地电网的接地保护
一、单相接地时零序分量特点
零序分量只在单相接地或两相接地短路时出现。
1,在故障点最高, 离故障点越远, 越小 。
2,零序电流的分布, 取决于输电线路和中性点接地
变压器的零序阻抗 。
3,系统运行方式变化时, 如果输电线路和中性点接
地变压器数目不变, 则零序阻抗和零序等效网络就
不变 。 但正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式
而变化, 从而间接影响零分量大小 。
4,的实际流向, 电线路流向母线 。
37
二, 零序电流保护
1、构成：
阶段式：零序 Ⅰ 段 （ 零序电流瞬时速断 ）
零序 Ⅱ 段 （ 零序电流限时速断 ）
零序 Ⅲ 段 （ 零序过电流 ）
2,原理图,P87图 3— 29展开图
区别：测量元件不接相电流, 而接零序电流 （ 零序电
流滤过器 ）
（ 一 ） 电流速断 （ 零序 Ⅰ 段 ） 保护
优点：与反应相间短路的 Ⅰ 段比保护范围长且稳定
（ 1） 躲过被保护线路末端单相或两相电流接地时的最
大
（ 2） 躲过 QF三相不同时合闸时, 流过保护的最大零序
电流
38
（ 3）躲过单相重合闸时非全相振荡的零序电流。
（二）零序电流限时速断（零序 Ⅱ 段）保护。
（ 三 ） 零序过电流 （ 零序 Ⅲ 段 ） 保护 。
后备保护 —— 一般情况 。
主保护 —— 中性点直接接地终端线路。
三, 零序方向电流保护
（ 一 ） 零序方向电流保护工作原理 。
1,零序电流保护增设方向元件的必要性 。
2,特点：
（ 1） 工作灵敏 。 不受短路点远近及过渡电阻影响
（ 2） 无电压死区 。 越靠近故障点, 零序电压越高 。
（ 3） 故障点离保护安装处很远 。
39
3、接线方式,P91图 3-33
4,原理接线,P92图 3— 34
四, 零序电流保护的评价 。
1,优点：
（ 1） Ⅲ 段灵敏度高, 动作时限短 。 灵敏性高；
（ 2） Ⅰ 段保护范围大, 速动性好；
Ⅱ 段易满足受系统方式变化小 。 不反应系统的振荡
和过负荷；
（ 3） 不受系统振荡, 短时过负荷影响 。 原理接线简单,
可靠 。
（ 4） 单相故障机率高 。
40
2,缺点：
（ 1） 不适合短线路及运行方式变化大系统 。
（ 2） 自耦变压器使保护整定复杂化 。
（ 3） 单相重合闸非全相运行零序电流较大误动作 。
复习：两种接线方式 。
