相间短路的阶段式电流保护Word格式.docx

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见，山于短路电流与系统的运行方式一和短路类型有关，在系统运行方式变化或短路类型不同时，保护范圉随之发生变化，因此有最小保护范围Jn和最大保护范围Lz

瞬时电流速断保护的灵敬度用最小保护范围衡量。

规程规定：

瞬时电流速断保护的最小保护范围•不小于本线路全长的15%〜20%。

在某些特殊悄况下，瞬时电流速断保护可以保护线路的全长，即保护范围可以延伸到本线路以外。

例如图3-2所示，通过线路一变压器组接线直接向负荷供电，不论故障发生在线路还是变压器，都应该使断路器QP跳闸，将线路和变压器同时切除。

因此，保护1瞬时电流速断保护动作电流的整定原则，可以按照躲过变压器低压侧母线短路时，流过保护的最大短路电流整定，结果其保护范圉必然延伸到变压器内部，即可以保护线路L的全长。

图3-2线路一变压器组接线

3.原理接线图

电磁继电器构成的瞬时电流速断保护的原理接线如图3-3所示。

图中电流继电器KA1和KA2是保护的测量元件，保护范围内相间短路故障时动作，动合触点闭合，起动中间继电器KM,中间继电器是保护的执行元件（也称为保护的出口继电器），动作后动合触点闭合，经信号继电器KS线圈和断路器QP的辅助触点，使断路器跳闸线圈YT带电，断路器QF跳闸切除故障，同时信号继电器发出保护动作信号。

图中XB是保护出口连接片（或称为压板），用于投入或退出保护时，接通或断开保护的出口回路。

图3-3瞬时电流速断保护的原理接线

图中中间继电器的作用有二，其一，增加触点容量、接通断路器的跳闸回路；

其二，增大保护的固有动作时间，避免避雷器放电造成保护误动。

图中断路器QF的辅助触点的状态与断路器QF主触头状态相同。

在保护动作断路器QF跳闸后，辅助触点打开，断开跳闸回路，避免跳闸线圈YT长时间通电而烧坏；

同时避免用中间继电器KM触点断开跳闸回路，起到保护中间继电器KM触点的作用。

瞬时电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠，缺点是不能保护线路的全长，并且保护范围受系统运行方式影响。

在最小运行方式下，其保护范围可能很小，严重时可能没有保护区。

二、限时电流速断保护

1.限时电流速断保护的工作原理

瞬时电流速断保护的保护范圉不能达到线路的全长，在本线路末端附近发生短路时不会动作，因此需要增设另一套保护，用于反应本线路瞬时电流速断保护范围以外的故障，同时作为瞬时电流速断保护的后备，这就是限时电流速断保护。

对限时电流速断保护的要求是，其保护范围在任何情况下必须包括本线路的全长,并具有规定的灵敏度；

同时，在保证选择性的前提下，动作时间最短。

如图3-4所示，说明限时电流速断保护的工作原理。

以线路L1的保护1为例，限时电流速断保护的保护范围需包括本线路L1的全长，则必然延伸到相邻线路L2,但不应超岀保护2的瞬时电流速断保护的保护范围，即購」＞/爲2,显然，保护1的限时电流速断保护的保护范圉，与保护2的瞬时电流速断保护的保

护范围出现重叠区。

为了保证保护的选择性，即在线路L2始端短路时，仍然由保护2动作使断路器QF2跳闸，保护1的限时电流速断保护必须增加动作延时,即佻心2。

A

图3・4限时电流速断保护的工作原理示意图

2、整定计算

（1）动作电流。

线路L1的限时电流速断保护动作电流的整定原则为：

与相邻线路瞬时电流速断保护配合，计算如下：

Til=11

1act.\一^rel1act.2

（3-5）

式中"

爲一一线路L1的限时电流速断保护的一次动作电流；

K伤一一限时电流速断保护的可靠系数，考虑短路电流的讣算误差、测量

误差等因素对保护的影响，一般取K伤二1.1〜1.2；

I爲.2——相邻线路L2瞬时电流速断保护的一次动作电流。

按照式（3-5）计算出保护1的限时电流速断保护的动作电流、保护2的瞬时电流速断保护的动作电流，关系如图3-4所示。

（2）动作时间。

线路L1的限时电流速断保护动作时间，应与线路L2的瞬时电流速断保护动作时间配合，整定如下：

心.1=/爲2+△『（3-6）

式中/爲一一线路L1的限时电流速沁保护的动作时间；

4.2——线路L2的瞬时电流速断保护的动作时间；

AZ——时限级差。

图3-4可见，线路L2始端一定范围内发生故障时，短路电流同时大于爲和心.2,能够使保护1限时电流速断保护起动、保护2瞬时电流速断保护动作。

而此时应山保护2的瞬时电流速断保护动作，断路器QP2跳闸，当其拒动时，才允许保护1的限时电流速断保护动作。

断路器QF2跳闸后，保护1限时电流速断保护应可靠返回。

因此，时限级差A2具体应该包括瞬时电流速断保护固有动作时间、断路器分闸时间、保护动作时间误差等，再考虑一定的时间裕度，一般取△t二0.5s。

心」与化.2关系如图3-4所示’—般/打.2=0s,所以佻1二△t=0.5s。

（3）灵敬度。

限时电流速断保护的保护范围是本线路的全长，则灵敏度应该考虑系统的各种运行方式下，保护对全线路范围内各种故障的反应能力，选择对保护动作最不利的情况进行校验。

限时电流速断保护的灵敬度校验条件为，以本线路末端两相短路时，流过保护的最小短路电流进行校验。

图3-4保护1限时电流速断保护的灵敬系数讣算如下：

/<

2）

11'

匕8.min

八="

777

aa.\

（3-7）

式中K爲——限时电流速断保护的灵敏系数，规程要求3〜1.5；

%——限时电流速断保护的一次动作电流；

/Xin一一系统最小运行方式下，本线路末端母线（对保护1即B母线）两相短路时，流过保护的短路电流。

如果按式（3-7）校验灵敏度不满足规程要求，则限时电流速断保护达不到保护线路全长的LI的。

山式（3-7）可知，减小保护的动作电流可以提高灵敏度，所以通常解决灵敬度不足的方法是，限时电流速断保护的动作电流及动作时间与相

邻线路的限时电流速断保护配合，例如图3-4中保护1具体整定如下:

（3-8）

ja二th

1act.\~reI*act.2

併/化2+&

<

3-9）

式中—一线路L1的限时电流速断保护的一次动作电流；

©

——限时电流速断保护的可靠系数，一般取K；

二1.广1.2；

/爲.2一一相邻线路L2限时电流速断保护的一次动作电流；

——线路L1的限时电流速断保护的动作时间；

^；

.,2——线路L2的限时电流速断保护的动作时间；

A/——时限级差。

显然，按式（3-8）.式（3-9）整定，动作电流降低、灵敬度提高、保护范围增长，但动作时间延长了。

3、原理接线圈

电磁继电器构成的限时电流速断保护的原理接线如图3-5所示（与图3-3相比较，相当于用KT代替了KM）。

图中电流继电器KA1和KA2是保护的测量元件，保护范围内相间短路故障时动作，动合触点闭合起动时间继电器KT,时间继电器是保护的逻辑及执行元件，起动后动合触点延时闭合，经信号继电器KS线圈和断路器QF的辅助触点，使断路器跳闸线圈YT带电，断路器QF跳闸切除故障，同时信号继电器发出保护动作信号。

显然当电流继电器KA1或KA2动作起动时间继电器KT后，如果在其整定时间内故障被其他保护动作切除，那么，在时间继电器延时动合触点闭合之前，电流继电器KA1或KA2III于故障电流消失而返回，时间继电器也随之失去电源返回，则整套保护不会动作出口。

这就是在相邻线路始端发生故障的情况。

限时电流速断保护的特点是能够保护线路的全长，简单可靠，一般只有0.os延时（有时为Is）,但保护范围受系统运行方式影响。

三、定时限过电流保护

1.定时限过电流保护的工作原理

综合瞬时电流速断保护和限时电流速断保护的作用，可以对全线路范用内的任何故障实现瞬时或较短延时地切除故障。

为了防止山于继电保护拒动或断路器拒动无法切除故障的情况，还需要装设具有近后备和远后备作用的后备保护，定时限过电流保护就是这样的后备保护。

如图3-6所示，在保护1瞬时电流速断保护和限时电流速断保护拒动时，线路L1的定时限过电流保护作为本线路的近后备保护，动作于跳闸；

同时作为线路12的远后备保护，在保护2拒动或断路器QF2拒动时动作。

显然，线路L1的定时限过电流保护的保护范用应该包括线路L1和L2的全部，必然延伸到线路L3o保护范围长，动作电流必然较小，但必须保证在系统正常运行最大负荷电流下不动作，而在L1或L2发生短路时保护起动，实现后备作用。

图3-6定时限过电流保护原理示意图

2.整定计算

（1）动作电流。

定时限过电流保护的动作电流应满足以下两个条件：

1）在系统正常运行时不动作，动作电流应该大于该线路的最大负荷电流，即

（3-10）

2）外部故障切除后，应能够可靠返回。

例如图3-6中，线路L2或L3上故障时，线路L1定时限过电流保护会起动，按照选择性要求，应曲线路L2或L3的保护动作，在2QF或3QF跳闸后，故障电流消失，线路L1定时限过电流保护应立即返回。

注意，此时需要考虑可能存在负荷中电动机自起动过程造成的负荷电流增大，所以应满足关系

（3-11）

式中Kss——电动机的自起动系数，一般为1.5〜3。

综合考虑式（3-10）和式（3-11）,定时限过电流保护的动作电流整定为

（3-12）

式中/駕一一定时限过电流保护的一次动作电流；

K粘——定时限过电流保护的可靠系数，一般取=15〜1.25：

Kre——电流继电器的返回系数，一般取0.85；

/Lmax——流过被保护线路的最大负荷电流。

确定最大负荷电流，需要根据具体电网的实际惜况，考虑最严重情况下，可能出现的最大负荷电流。

考虑到上、下级过电流保护灵敬度配合要求，图3-6所示定时限过电流保护的动作电流，应满足关系C.>

O>

O。

（2）动作时间。

如图3-7的定时限过电流保护动作时间整定示意图所示，当kl点发生故障时，保护1和保护2的定时限过电流继电器同时起动，按照继电保护选择性要求，此时应该由保护2动作，使断路器2QF跳闸，在保护2或断路器2QP拒动时，才允许保护1动作，使断路器1QP跳闸，即保护1和保护2定时限过电流保护的动作时间应该满足关系监爲。

同理，当k2点发生故障时,应山保护3动作，使断路器3QF跳闸，在保护3或断路器3QF拒动时，才允许保护2动作，使断路器2QF跳闸，即按照继电保护选择性要求，保护2和保护3定时限过电流保护的动作时间应该满足关系/九2>

t爲。

线路LI、L2和L3的定时限过电流保护动作时间整定如下:

fac.A=化2+事

式中诰.1、t爲、佻.3——分别为线路LI、L2和L3的定时限过电流保护的动作时间;

At——时限级差。

以上整定原则可见，定时限过电流保护越幕近电源处，动作时间越长：

越靠近负荷端，动作时间越短；

并且相邻线路动作时间相差一个时限级差。

一般将定时限过电流保护动作时间整定原则称为阶梯时限原则。

显然，定时限过电流保护是通过动作电流间的灵敏度配合、时限