三段電流保護

1、第三章第三章 相間短路的電流保護相間短路的電流保護 一、無時限電流速斷保護（電流一、無時限電流速斷保護（電流段）段） 二、限時電流速斷保護二、限時電流速斷保護 ( (電流電流段段) ) 三、定時限過電流保護（電流三、定時限過電流保護（電流段）段） 四、電流三段保護小結四、電流三段保護小結 五、電流保護的接線方式五、電流保護的接線方式 一、電流速斷保護一、電流速斷保護(電流電流I段段) 1.幾個基本概念幾個基本概念 系統(tǒng)最大運行方式：就是在被保護線路末端發(fā)生短路時，系統(tǒng)最大運行方式：就是在被保護線路末端發(fā)生短路時， 系統(tǒng)等值阻抗最小，而通過保護裝置的短路電流為最大系統(tǒng)等值阻抗最小，而通過保護裝置

2、的短路電流為最大 的運行方式。的運行方式。 系統(tǒng)最小運行方式：就是被保護線路末端發(fā)生短路時，系統(tǒng)最小運行方式：就是被保護線路末端發(fā)生短路時， 系統(tǒng)等值阻抗最大，而通過保護裝置的短路電流為最小系統(tǒng)等值阻抗最大，而通過保護裝置的短路電流為最小 的運行方式。的運行方式。 電流速斷保護：反應電流增大而瞬時動作的電流保護。電流速斷保護：反應電流增大而瞬時動作的電流保護。 最大短路電流：在最大運行方式下三相短路時，通過最大短路電流：在最大運行方式下三相短路時，通過 保護裝置的短路電流為最大。保護裝置的短路電流為最大。 最小短路電流：在最小運行方式下兩相短路時，通過最小短路電流：在最小運行方式下兩相短路時，

3、通過 保護裝置的短路電流為最小。保護裝置的短路電流為最小。 保護裝置的起動值：對應于電流升高而動作的電流保護裝置的起動值：對應于電流升高而動作的電流 保護，使保護裝置起動的最小電流值稱為保護裝置的保護，使保護裝置起動的最小電流值稱為保護裝置的 起動電流，記作起動電流，記作IOP。 保護裝置整定：就是根據對繼電保護的基本要求，保護裝置整定：就是根據對繼電保護的基本要求， 確定保護裝置起動值，靈敏系數，動作時限等過程。確定保護裝置起動值，靈敏系數，動作時限等過程。 2.工作原理工作原理 發(fā)生短路時，流過保護安裝地點的短路電流為：發(fā)生短路時，流過保護安裝地點的短路電流為： lXX E I s x d

4、 1 3 min. )( max. lXX E I s x d 1 2 2 3 max. )( min. 結論：流過保護安裝地點的短路電流值隨短路點的位置結論：流過保護安裝地點的短路電流值隨短路點的位置 變化，變化， 且與系統(tǒng)的運行方式和短路類型有關。且與系統(tǒng)的運行方式和短路類型有關。 3. 整定計算整定計算 動作電流動作電流 為保證選擇性，保護裝置的起動電流應按躲開下一條為保證選擇性，保護裝置的起動電流應按躲開下一條 線路出口處短路時，通過保護的最大短路電流來整定。即線路出口處短路時，通過保護的最大短路電流來整定。即 I OPId.d2max=K rel Id.B.max 結論結論:電流速斷

5、保護只能保護本條線路的一部分，而不能電流速斷保護只能保護本條線路的一部分，而不能 保護全線路，其最大和最小保護范圍保護全線路，其最大和最小保護范圍lmax和和lmin。 保護范圍（靈敏度保護范圍（靈敏度KLm）計算（校驗）計算（校驗） 規(guī)程規(guī)程規(guī)定，在最小運行方式下，速斷保護范圍的規(guī)定，在最小運行方式下，速斷保護范圍的 相對值相對值 lb%（15%20%）時，為合乎要求，即）時，為合乎要求，即 100%（1520）% 由下圖可知由下圖可知 其中其中Xd=X1lmin代入上式整理得代入上式整理得 = AB b l l l min % ds x OP XX E I max. 2 3 ) 2 3 (

6、 1 max. 1 mins OP x X I E X l ) 2 ( 1 max. 1 s OP e X I U X 動作時限動作時限 無時限電流速斷保護沒有人為延時，只考慮繼電保無時限電流速斷保護沒有人為延時，只考慮繼電保 護固有動作時間，由于動作時間較小可認為護固有動作時間，由于動作時間較小可認為t=0s。 4.電流速斷保護的接線圖電流速斷保護的接線圖 單相原理接線圖單相原理接線圖 原理圖以整體形式表示各二次設備之間的電氣原理圖以整體形式表示各二次設備之間的電氣 聯接。聯接。 展開圖展開圖 展開圖以分散形式表示二次設備之間的電氣連接。展開圖以分散形式表示二次設備之間的電氣連接。 分為交流

7、回路和直流回路。分為交流回路和直流回路。 線路中管型避雷器放電時間為線路中管型避雷器放電時間為0.040.06S， 在避雷器放電時速斷保護不應該動作，為此在速在避雷器放電時速斷保護不應該動作，為此在速 斷保護裝置中加裝一個保護出口中間繼電器。一斷保護裝置中加裝一個保護出口中間繼電器。一 方面擴大接點的容量和數量，另一方面躲過管型方面擴大接點的容量和數量，另一方面躲過管型 避雷器的放電時間，防止誤動作。避雷器的放電時間，防止誤動作。 電流速斷保護裝置為什么要加中間繼電器？電流速斷保護裝置為什么要加中間繼電器？ 5.對電流速斷保護的評價對電流速斷保護的評價 優(yōu)點：簡單可靠，動作迅速。優(yōu)點：簡單可靠

8、，動作迅速。 缺點：（缺點：（1）不能保護線路全長；）不能保護線路全長； （2）運行方式變化較大時，可能無保護范圍。）運行方式變化較大時，可能無保護范圍。 （3）在線路較短時，可能無保護范圍。）在線路較短時，可能無保護范圍。 特殊情況特殊情況 電流速斷可以保電流速斷可以保 護線路全長。在采用護線路全長。在采用 線路線路變壓器組的接變壓器組的接 線方式的電網中，把線方式的電網中，把 線路和變壓器可以看線路和變壓器可以看 成是一個元件。速斷成是一個元件。速斷 保護按躲開變壓器低保護按躲開變壓器低 壓側短路出口處壓側短路出口處d 1點 點 短路來整定，可以保短路來整定，可以保 護線路的全長。護線路的

9、全長。 二、限時電流速斷保護二、限時電流速斷保護 (電流電流II段段) 電流速斷保護在許多情況下均能保證選擇性，且接電流速斷保護在許多情況下均能保證選擇性，且接 線簡單，動作迅速可靠。但是電流速斷保護不能保護線簡單，動作迅速可靠。但是電流速斷保護不能保護 本線路的全長，怎么辦？本線路的全長，怎么辦？ 解決辦法：增設一套新的保解決辦法：增設一套新的保 護護限時電流速斷保護。限時電流速斷保護。 限時電流速斷保護：限時電流速斷保護： 按與相鄰線路電流速斷保護按與相鄰線路電流速斷保護 相配合且以較短時限獲得選擇性相配合且以較短時限獲得選擇性 的電流保護。的電流保護。 1. 工作原理工作原理 （1）限時

10、電流）限時電流 速斷保護的保護范速斷保護的保護范 圍必須延伸到下一圍必須延伸到下一 條線路中去。條線路中去。 （2）限時電流）限時電流 速斷保護的動作帶速斷保護的動作帶 有一定的時限。有一定的時限。 （3）為了保證速）為了保證速 動性，時限應盡量動性，時限應盡量 縮短。縮短。 2. 整定計算整定計算 （1） 動作電流動作電流 動作電流按躲開下一條線路無時限電流速斷保護動作電流按躲開下一條線路無時限電流速斷保護 的動作電流進行整定：的動作電流進行整定： 2 rel 1OPOP IKI (2) 動作時限動作時限 為了保證選擇性，限時電流速斷保護比下一條線路為了保證選擇性，限時電流速斷保護比下一條線

11、路 無時限電流速斷保護的動作時限高出一個時間階段無時限電流速斷保護的動作時限高出一個時間階段t， 即即 ttt 2 1 (3)靈敏度校驗靈敏度校驗 Ksen1.5，是因為考慮了以下不利于保護動作的因素。，是因為考慮了以下不利于保護動作的因素。 （a）可能存在非金屬性短路，使短路電流）可能存在非金屬性短路，使短路電流Id較小；較?。?（b）實際的短路電流小于計算值；）實際的短路電流小于計算值； （c）電流互感器有負誤差，使短路時流入保護起動元件）電流互感器有負誤差，使短路時流入保護起動元件 中的電流變?。恢械碾娏髯冃。?（d）繼電器的實際起動值可能有正誤差，使）繼電器的實際起動值可能有正誤差，使

12、IOP.r變大；變大； (e) 考慮一定裕度。考慮一定裕度。 5 . 1 )2( min OP d sen I I K 思考問題：靈敏性不滿足要求，怎么辦？思考問題：靈敏性不滿足要求，怎么辦？ （1 1）與下一條線路的限時電流速斷相配合）與下一條線路的限時電流速斷相配合 (2) 動作時限比下一條線路時限電流速斷保護的動作動作時限比下一條線路時限電流速斷保護的動作 時限高出一個時間階段時限高出一個時間階段t，即，即 ttt 下一線本 3.限時電流速斷保護的接線圖限時電流速斷保護的接線圖 （）單相原理接線（）單相原理接線 展開圖展開圖 4.對限時電流速斷保護的評價對限時電流速斷保護的評價 優(yōu)點：限

13、時電流速斷保護結構簡單，動作可靠，能保優(yōu)點：限時電流速斷保護結構簡單，動作可靠，能保 護本條線路全長。護本條線路全長。 缺點：不能作為相鄰元件（下一條線路）的后備保護。缺點：不能作為相鄰元件（下一條線路）的后備保護。 三、定時限過電流保護（電流三、定時限過電流保護（電流III段）段） 定時限過電流保護定時限過電流保護 定義：其動作電流按躲過被保護線路的最大定義：其動作電流按躲過被保護線路的最大 負荷電流整定，其動作時間一般按階梯原則進行負荷電流整定，其動作時間一般按階梯原則進行 整定以實現過電流保護的動作選擇性，并且其動整定以實現過電流保護的動作選擇性，并且其動 作時間與短路電流的大小無關。作

14、時間與短路電流的大小無關。 思考問題：無時限電流速斷保護只能保護本線路一部思考問題：無時限電流速斷保護只能保護本線路一部 分，限時電流速斷能保護本線路全長，但不能做為相分，限時電流速斷能保護本線路全長，但不能做為相 鄰線路的后備保護。要想實現遠后備保護，怎么辦？鄰線路的后備保護。要想實現遠后備保護，怎么辦？ 1. 工作原理工作原理 反應電流增大而動作反應電流增大而動作,它要求能保護本條線路的全它要求能保護本條線路的全 長和下一條線路的全長。作為近后備保護和遠后備保護，長和下一條線路的全長。作為近后備保護和遠后備保護， 其保護范圍應包括下條線路或設備的末端。其保護范圍應包括下條線路或設備的末端。

15、過電流保護過電流保護 在最大負荷時，保護不應該動作。在最大負荷時，保護不應該動作。 2.整定計算整定計算 （1）動作電流）動作電流 按躲開被保護線路的最大負荷電流，且在自起動電流按躲開被保護線路的最大負荷電流，且在自起動電流 下繼電器能可靠返回進行整定：下繼電器能可靠返回進行整定： max.L re ss rel I K KK IOP （）靈敏度校驗（）靈敏度校驗 近后備近后備 遠后備遠后備 5 . 1 .min. (sen OP d I I K 本末 近） 2 . 1 .min. (sen OP d I I K 下一末 遠） ttt 21 （3） 時間整定時間整定 為保證保護動作的選擇性，過

16、電流保護動作延時是按為保證保護動作的選擇性，過電流保護動作延時是按 階梯原則整定的，即本線路的過電流保護動作延時應比下階梯原則整定的，即本線路的過電流保護動作延時應比下 一條線路的電流一條線路的電流段的動作時間長一個時限階段段的動作時間長一個時限階段t: 3.3.接線圖接線圖 電流電流段保護的原理接線、展開圖與電流段保護的原理接線、展開圖與電流段保段保 護相同。護相同。 4. 對定時限過電流保護的評價對定時限過電流保護的評價 優(yōu)點：結構簡單，工作可靠，對單側電源的放射型電網優(yōu)點：結構簡單，工作可靠，對單側電源的放射型電網 能保證有選擇性的動作。不僅能作本線路的近后備（有時作能保證有選擇性的動作

17、。不僅能作本線路的近后備（有時作 為主保護），而且能作為下一條線路的遠后備。在放射型電為主保護），而且能作為下一條線路的遠后備。在放射型電 網中獲得廣泛應用，一般在網中獲得廣泛應用，一般在35千伏及以下網絡中作為主保千伏及以下網絡中作為主保 護。護。 缺點：動作時間長，而且越靠近電源端其動作時限越缺點：動作時間長，而且越靠近電源端其動作時限越 大，對靠電源端的故障不能快速切除。大，對靠電源端的故障不能快速切除。 四、電流三段保護小結四、電流三段保護小結 電流速斷保護只能保護線路的一部分，限時電流速斷電流速斷保護只能保護線路的一部分，限時電流速斷 保護能保護線路全長，但卻不能作為下一相鄰線路的后

18、備保護能保護線路全長，但卻不能作為下一相鄰線路的后備 保護，因此，必須采用定時限過電流保護作為本條線路和保護，因此，必須采用定時限過電流保護作為本條線路和 下一段相鄰線路的后備保護。下一段相鄰線路的后備保護。 1. 三段式電流保護：三段式電流保護： 由電流速斷保護，限時電流速斷保護及定時限過電由電流速斷保護，限時電流速斷保護及定時限過電 流保護相配合構成的一整套保護。流保護相配合構成的一整套保護。 思考：是不是所有的線路都要裝設三段式電流保護？思考：是不是所有的線路都要裝設三段式電流保護？ 什么情況下過電流保護作為主保護？什么情況下過電流保護作為主保護？ 什么情況下可采用兩段組成一套保護？什么

19、情況下可采用兩段組成一套保護？ 2. 電流三段式保護的保護特性及時限特性電流三段式保護的保護特性及時限特性 3.電流三段式保護接線圖電流三段式保護接線圖 （1）單相原理接線圖）單相原理接線圖 （2）展開圖。）展開圖。 優(yōu)點：簡單，可靠，并且一般情況下都能較快切除故優(yōu)點：簡單，可靠，并且一般情況下都能較快切除故 障。一般用于障。一般用于35千伏及以下電壓等級的單側電源電網中。千伏及以下電壓等級的單側電源電網中。 缺點：靈敏度和保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式和短路缺點：靈敏度和保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式和短路 類型的影響，此外，它只在單側電源的網絡中才有選擇性。類型的影響，此外，它只在單側電源的網絡中

20、才有選擇性。 4、三段式電流保護的評價、三段式電流保護的評價 例例 如下圖所示網絡，試對保護如下圖所示網絡，試對保護1進行電流速斷，限進行電流速斷，限 時電流速斷和定時限過電流保護整定計算（起動電時電流速斷和定時限過電流保護整定計算（起動電 流，動作時限和靈敏系數），并畫出時限特性曲線。流，動作時限和靈敏系數），并畫出時限特性曲線。 （計算電壓?。ㄓ嬎汶妷喝?15KV）。）。 解：解： 1、對保護、對保護1進行電流速斷保護的整定計算進行電流速斷保護的整定計算 （1）起動電流）起動電流 =1.3 3780=4914 (A) 取取1.3 )3( max rel 1op Bd IKI （2）靈敏度校

21、驗：）靈敏度校驗： ABs e dB XX U I max. )3( min 3 AB dB e s X I U X )( min max. 3 3 764300 3550 310115 3 . =12.5 ( km) min L)( max. s dz e X I U X 2 11 0 %100% min AB b l l l=41.67%15% 符合要求符合要求 （3）動作時限：）動作時限： 電流速斷保護動作時限近似為零，即電流速斷保護動作時限近似為零，即 t=0s 2、限時電流速斷保護的整定計算、限時電流速斷保護的整定計算 （1 1）起動電流：）起動電流： =1.2 1.3 1250=1

22、950(A) 2op rel 1op IKI )3( max rel 2op Cd IKI )3( max rel rel 1op Cd IKKI （2 2）靈敏度校驗：）靈敏度校驗： =1.581.5 符合要求符合要求 1950 3550 2 3 （3）動作時限）動作時限 sttt50 21 . op )2( min sen I I K Bd 3.定時限電流保護整定計算定時限電流保護整定計算 （1 1）起動電流：）起動電流： =794.12(A) (2) 靈敏度校驗：靈敏度校驗： 近后備保護近后備保護 ： =3.871.5 符合要求符合要求 max.L re ss rel op I K KK

23、 I op )2( min sen I I K Bd 遠后備遠后備保護：保護： =1.261.2 符合要求符合要求 (3) 動作時限：動作時限： stttt2 41 op )2( min sen I I K Cd 時限特性曲線時限特性曲線 五、電流保護的接線方式五、電流保護的接線方式 1.相間短路電流保護的主要接線形式相間短路電流保護的主要接線形式 2. 各種接線方式在不同故障時的性能分析各種接線方式在不同故障時的性能分析 3. 各種接線方式的應用范圍各種接線方式的應用范圍 電流保護的接線方式：電流保護的接線方式：指保護中電流繼電器與電指保護中電流繼電器與電 流互感器二次線圈之間的聯系方式。流

24、互感器二次線圈之間的聯系方式。 1. 相間短路電流保護的主要接線形式相間短路電流保護的主要接線形式 (1)三相星形三相星形接線 (2)兩相星形接線 三相星形接線方式的保護對各種故障都能動作。三相星形接線方式的保護對各種故障都能動作。 兩相星形接線的保護能反應各種相間短路，但兩相星形接線的保護能反應各種相間短路，但B相發(fā)生相發(fā)生 單相短路時，保護裝置不會動作。單相短路時，保護裝置不會動作。 （3） 兩相電流差接線兩相電流差接線 三相短路時流過繼電器電流是三相短路時流過繼電器電流是 倍的短路電流；倍的短路電流； 3 AC兩相短路時流過繼電器電流是兩相短路時流過繼電器電流是 倍的短路電流；倍的短路電

25、流； AB或或CB兩相短路時流過繼電器電流是兩相短路時流過繼電器電流是 倍的短路電流。倍的短路電流。 2 1 Ir= ca II 三相短路三相短路:Ir= Ia3 故對兩相電流差接線方式，在對稱運行或三相短路故對兩相電流差接線方式，在對稱運行或三相短路 時時，Kcon= ； 3 接線系數接線系數Kcon ：流過繼電器的電流與電流互感器：流過繼電器的電流與電流互感器 二次側短路電流之比，數值為二次側短路電流之比，數值為 在在AC兩相短路時，兩相短路時，Kcon=2； 在在AB或或BC兩相短路時兩相短路時，Kcon=1。 對于三相和兩相星形接線方式任何短路型式對于三相和兩相星形接線方式任何短路型式

26、Kcon=1. 2TA KA con I I K 2. 各種接線方式在不同故障時的性能分析各種接線方式在不同故障時的性能分析 （1）中性點直接接地或非直接接地電網中的各種相間短路）中性點直接接地或非直接接地電網中的各種相間短路 前述三種接線方式均能反應這些故障。前述三種接線方式均能反應這些故障。 （2）中性點非直接接地電網中的兩點接地短路）中性點非直接接地電網中的兩點接地短路 在中性點非直接接地電網中，某點發(fā)生兩點接地故障，在中性點非直接接地電網中，某點發(fā)生兩點接地故障， 希望只切除一個故障點。希望只切除一個故障點。 串聯線路上兩點接地情況串聯線路上兩點接地情況 放射性線路上兩點接地情況放射性線路上兩點接地情況 串聯線路上兩點接地情況串聯線路上兩點接地情況 如下圖所示，在如下圖所示，在dA點和點和dB點發(fā)生接地短路。點發(fā)生接地短路。 若保護若保護1和保護和保護2均采用三相星形接線時，均采用三相星形接線時，100%地地只只 切除線路故障。切除線路故障。 如采用兩相星形接線，只能有如采用兩相星形接線，只能有2/3的機會有選擇地切的機會有選擇地切 除后面的一條線路。除后面的一條線路。 放射性線路上兩點接地情況放射性線路上兩點接地情況