非故障线路，但在保护和开关拒动的情况下，还是尽可能地限制了故障的发展，缩小了停电范围，因而也认为是有选择性的。如果称保护6为的主保护，则称保护5为保护6的后备保护。由于按这种方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为远后备保护。

后备保护也可以与主保护安装在同一个地方，称为近后备。当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。

（二）速动性

速动性就是快速切除故障设备。对动作于跳闸的保护，要求动作迅速的原因是：减少用户在电压降低的条件下的运行时间，降低短路电流及其引起的电弧对故障设备的损坏程度，以及保证电力系统并列运行的稳定性。

目前，高压电网中保护动作最快的为0.01s，断路器的动作时间最快的约为0.02s。 （三）灵敏性

继电保护的灵敏性是指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置，应在保护范围内部故障时，不论故障点的位置、故障的类型及系统运行方式如何，都能灵敏地反应。保护装置的灵敏度一般用灵敏系数来衡量。 反应数值上升的保护装置，其灵敏系数为

Ks＝

反应数值下降的保护装置，其灵敏系数为

Ks＝

装置的反映越灵敏。 （四）可靠性

Ks一般在1.3~1.5之间。Ks越大，保护

保护装置的可靠性是指在保护范围内发生了它应该动作的故障时，保护应可靠动作，即不拒动；而在任何其它不应动作的情况下，保护应可靠不动作，即不误动。

以上四个基本要求是研制、选用和评价保护的主要依据，也是惯穿全课程的一个基本线索。在实际应用中，有时为了满足选择性的要求，往往要牺牲一定的速动性；而在有些情况下为保证系统的稳定性则要牺牲一定的选择性来保证速动性，而后再以自动重合闸来予以补救。总之，这四项基本要求是相互联系又相互矛盾的，在实际选择保护方式时，应从全局出发，统一考虑。另外，还应综合考虑经济性。

四、继电保护技术的发展概况

(1)机电式继电器：电磁型、感应型和电动型

(2)电子式静态保护装置：晶体管式、集成电路式 (3)微机保护：自80年代以来已得到广泛应用

第二节 输电线路的继电保护

按照保护原理来分类，输电线路的保护有电流保护、距离保护、及各种纵联原理的保护，如纵联差动保护、 高频保护、 微波保护等等。 本节主要介绍输电线路中一种最简单的保护电流保护的原理。

一、相间短路的电流保护

（一）电磁型电流继电器

电流继电器是构成电流保护的主要元件，下面将通过对电磁型电流继电器的分析，来说明一般继电器的工作原理和主要特性。

图13-4（a）所示为吸引衔铁式电磁型电流继电器，由线圈1、铁心2、可动衔铁3、触点4、弹簧5和止挡6所组成。当在继电器的线圈中加入电流IK时，就会有磁通φ通过铁心、空气隙和衔铁构成磁路，对衔铁产生电磁吸力

和电磁力矩

。电磁力矩

与磁通φ2成正比，

，其作

与气隙的平方成反比。作用在衔铁上的力矩除了之外，还有弹簧的反作用力矩

用是保证在正常负荷电流下能使衔铁保持在原始位置，即继电器不动作。使衔铁保持在原始位置的弹簧反作用力矩

，称为弹簧的初拉力矩，此时对应的空气隙长度为δ1。由于弹簧的

大到足以克服弹簧的反作用力矩时，衔铁被吸向左侧，

张力与其伸长成正比。当电流足够大即使常开触点4闭合，称为继电器动作。

图13－4 电磁型电流继电器的原理结构和转矩曲线

（a）原理结构图； （b）电流继电器动作和返回的说明图 由此可得使继电器动作的条件为

≥

＋

即当加入继电器的电流IK达到某一数值

时，继电器就会动作，这个

能使继电器动作的最小电流，称为继电器的动作电流（也称为启动电流）。要想改变继电器

来实现。当

＝

＋

时，

的动作电流，可通过调整线圈匝数W和弹簧的反作用力矩继电器启动，随着δ的减小，

以与δ2成反比关系增加，按曲线a变化；而机械反抗力矩

则按线性关系增加，按曲线b变化。当可动衔铁由气隙为δ1的起始位置转动到气隙为δ2的终端位置时，继电器的触点闭合。由图可知此时将有剩余力矩能可靠接触。

为使已经动作的继电器返回，必须减小IK以减小电磁转矩

，使衔铁在弹簧的反作用力作用在衔铁上，使继电器接点

作用下返回到起始位置，此时摩擦力将起着阻碍返回的作用。继电器能够返回的条件是

≤

－

当加入继电器的电流IK逐渐减小到某一数值

时，电磁力矩等于弹簧的

，称为返回电流。

随

反作用力矩与摩擦力矩之差，继电器返回。使继电器能够返回的最大电流 当继电器中的电流由

下降到

，

曲线由a下降到d时，衔铁开始返回。

δ的增大以与δ2成反比关系减小，而机械反抗力矩则按线性关系减小，按曲线c变化。当可动衔铁返回到起始位置δ1时，常开触点断开。 返回电流与动作电流之比称为继电器的返回系数

＝

，可表示为

（13-11） 由图13-4（b）可知，由于剩余力矩和摩擦力矩的存在，电磁型过电流继电器（以及一切过量动作的继电器）的返回系数恒小于1。电流继电器的返回系数一般在0.85~0.99之间。

（二）瞬时电流速断保护（电流Ⅰ段） 1．接线方式

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，保护的动作时间原则上当然是越快越好。瞬时电流速断保护，就是仅反应于电流的升高而瞬时动作的一种电流保护，不带延时。

图13-5 瞬时电流速断保护的单相原理接线图 图13-5为瞬时电流速断保护的单相原理接线，电流继电器ＫＡ接于电流互感器ＴＡ的二次侧。当线路短路时，短路电流如果大于保护动作电流，则ＫＡ的常开触点闭合，启动中间继电器ＫＭ，使其触点闭合，将正电源经信号继电器ＫＳ接通断路器的跳闸线圈YR，使断路器QＦ跳闸，同时启动信号继电器发信号。

中间继电器主要有两方面的作用：一是利用中间继电器的常开触点（容量大）代替电流继电器的的小容量触点，接通跳闸线圈ＹＲ；二是利用带有0.06～0.08s延时的中间继电器，增大保护固有动作时间，防止管式避雷器放电引起速断保护误动作。 2．作用原理

图13-6瞬时电流速断保护原理图

(a)系统接线图； (b)If和l间的关系 当系统中某一点发生三相短路和两相短路时，短路电流分别为

= （13-12）

=中：

（13-13） 式

为系统等效电源的相电势；

为系统等效电源到保护安装处之间的电抗；

为保护

安装处到短路点之间的电抗。 当系统运行方式一定时,

和

等于常数，

随着

的增大而减小，因而可绘出

的关系曲线如图13-6（b）所示。图中曲线１表示系统在最大运行方式下三相短路时，

流过保护的最大短路电流流过保护的最小短路电流

随的变化曲线；曲线２表示系统在最小运行方式下两相短路时，随的变化曲线。

整定原则：在保证选择性的基础上，校验灵敏性。

由于瞬时电流速断保护的动作不带时限，为保证选择性，在相邻线路短路时，保护1的瞬时电流速断不应启动，即其动作电流应大于线路末端Ｂ点的最大短路电流动作电流

=

应为

（13-14）式中：

＝1.2~1.3；

为最

出口处（图中

）

（上标I表示瞬时电流速断保护）

后，保护1的

，引入一个大于1的可靠系数

为可靠系数，考虑到各种误差的影响及非周期分量的影响，一般取

大运行方式下被保护线路末端三相短路时，流过保护的最大短路电流。

引入一个大于1的可靠系数 （＝1.2~1.3） 动作电流是一条平行于横轴的

直线，它与曲线1和曲线２各有一个交点，在交点以前短路时，由于短路电流大于动作电流，保护能动作；而在交点以后短路则不能动作。对应这两点，保护有最大保护范围范围影响。

3．灵敏度校验

电流速断保护的灵敏度，可用其最小保护范围来衡量，一般20%。图13-6中保护１的最小保护范围可按下式计算：

不应小于线路全长的15%～

和最小保护

，可见瞬时电流速断保护不能保护线路全长，且保护范围受系统运行方式和故障类型的

(%)=

为线路的电抗； 4．优缺点

优点：简单、快速、可靠

(13-15)式中：为系统等效电源到保护安装处的最大电抗。

缺点：保护范围直接受运行方式影响 （三）限时电流速断保护（电流Ⅱ段）