1、三段式电流保护 整定与接线 一、瞬时电流速断保护 三段式电流保护中的I段 整定计算：指确定保护装置动作值的计算 对于仅反应于电流增大(短路电流)而瞬时动作电流保护，称为瞬时电流速断保护。1、短路电流的计算：lXXEIsSk1ES系统等效电势 XS 发生短路时系统等值阻抗 X1l 线路阻抗，X1为线路单位长度阻抗，l为故障点至电源的距离 IK l 0 A C B 1 2 3 某种运行方式下,发生某种类型短路时的短路电流曲线 短路点离电源越大,短路电流越大.最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式。（Xs.min）在最大运行方式下，发生三相短路时，短路电流最大。利用
2、Xs.min结合线路阻抗可求出线路中某点的最大短路电流。最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式。（Xs.max）在最小运行方式下，发生两相短路时，短路电流最小。用Xs.max结合线路阻抗可求出线路中某点的最小短路电流。Ik的大小与运行方式(发生短路时系统的接线)、故障类型(三相还是二相）及故障发生点有关,以下两种运行方式是在整定计算中用到的：IK l 0 最大短路电流曲线 最小短路电流曲线 A C B 1 2 3 D L1 L2 L3 在最大运行方式下(XS.min),发生d(3),短路电流最大.在最小运行方式下(XS.max),发生d(2),短路电流最小.2
3、 2、整定值计算、整定值计算 整定原则：为了保护的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定 max.1.BKrelactIKI计算公式：Iact.1I段保护的动作值 Krel可靠系数 IK.B.max线路末端的最大短路电流(用Xs.min)动作时间t=0s 注：保护装置的动作电流：能使该保护装置起动的最小电流值，用电力系统一次测参数表示。I 第I段电流动作值=可靠系数乘本线路末最大短路电流 3.保护范围:有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长 灵敏性：用保护范围的大小来衡量 一般用lmin来校验 要求：（1520）课堂作业课堂作业 最小保护范围 lmin/l IK l 0
4、A C B 1 2 3 某种运行方式下,发生某种类型短路时的短路电流曲线 保护范围：从IK曲线与起动电流的交点到电源这段距离。在保护范围内发生短路时,短路电流大于或等于I段整定电流时，I段保护才动作,保护范围之外的不动作.可见,I段保护不能保护线路全长。Iact.1 I 另外,对于I段保护而言,保护范围并不是固定不变的.可见,对于I段保护而言,短路电流越大,保护范围越大,短路电流越小保护范围越小.IK l 0 lmin lmax 最大短路电流曲线 最小短路电流曲线 A C B 1 2 3 D L1 L2 L3 Ik.B.max Iact.1 l 在最小运行方式下发生两相短路时,保护范围最小 在
5、最大运行方式下发生三相短路时,保护范围最大 灵敏度：lmin/l15%20%4、单相原理接线图+I KA KM KS +QF TA QF1 LT 信号 动作分析：正常运行状态下+I KA KM KS +QF TA QF1 LT 信号 发生短路发生短路 动作分析：保护动作过程+I KA KM KS +QF TA QF1 LT 信号 动作分析：结果与返回+I KA KM KS +QF TA QF1 LT I段电流保护动作 线路上发生短路 电流互感器一次侧电流增大 当电流大于或等于I段动作值 KA起动,KA触点闭合 KM线圈加电,KM触点闭合 电流互感器二次侧电流增大 KS线圈加电 KS触点闭合 发
6、信号 接通跳闸回路(QF1、LT)QF跳闸 动作过程 第第I段保护的接线段保护的接线 返回过程 跳闸回路的返回：KA与KM的返回：KS的返回：略 QF断开 QF断开 QF1断开 跳闸回路断电 LT线圈失电返回 电流互感器一次侧电流为0 电流互感器二次侧电流为0 KA线圈失电,KA触点返回(打开)KM线圈失电,KM触点返回(打开)中间继电器的作用：接点容量大，可直接接LT去跳闸 当线路上装有管型避雷器时，利用其固有动作时间（60ms）防止避雷器放电时保护误动 小结 仅靠动作电流值来保证其选择性 能无延时地保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。例子：下图所示的单侧电源辐射网络，线路L1、L
7、2上均装设三段式电流保护。已知 ，最大运行方式下系统的等值阻抗Xs.min =13，最小 运行方式下系统的等值阻抗Xs.max=14,线路单位长度正序电抗X1=0.4/km,L1正常运行时最大负荷电流为120A,线路L2的过电流保护的动作时限为2.0s.计算线路L1三段式电流保护的动作电流、动作时限并校验保护的灵敏系数。KVES3/115A C B 1 2 3 D L1 L2 L3 80km 80km 80km 解：（1）第I段 动作电流：动作时限:IK.B.max=1.475(KA)max.1.BKrelactIKIES XS.min+X1l(3)KVES3/11513+0.480 Iact
8、.1=1.2 1.475=1.77(KA)灵敏度校验:(略)1.2 t=0 课后作业：求L2线路L3的第I段动作值和动作时限 二、即时电流速断保护 电流保护的第段 1、要求 任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性 在满足要求的前提下，力求动作时限最小。因动作带有延时，故称限时电流速断保护。2、整定值的计算和灵敏性校验 为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围不超出下一条线路第段的保护范围。即整定值与相邻线路第段配合。整定原则:躲过下一线路第段整定电流 动作电流：Krel：范围1.11.2,常取1.1,为L2的I段动作电流 动作时间：t：范围(0.30.6)，常取0.5s，称时间阶梯
9、.灵敏性：Ksen1.31.5,一般1.3即可 Ksen=线路末的最小短路电流/第II段动作电流 IactrelIIactIKI2.1.IactrelIIactIKI2.1.tttIII21 第II段电流动作值=可靠系数 乘 下一线路的第I段动作值 第II段动作时间=下一线路的第I段动作时间 加 0.5s (实际就是0.5s)A C B 1 2 3 D L1 L2 L3 80km 80km 80km 分析 3、灵敏度不够 若灵敏性不满足要求，与下一线路第II段电流保护配合。动作电流：I IIact.1=Krel I IIact.2 动作时间：tII=tII+t 1 2 第II段电流动作值=可靠
10、系数 乘 下一线路的第II段动作值 第II段动作时间=下一线路的第II段动作时间 加 0.5s (实际上就是1s)4、接线：与第段相同：仅中间继电器变为时间继电器。5、小结：限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长 依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性 与第段共同构成被保护线路的主保护，兼作第段的后备保护。单相原理接线图+I KA t KT KS +QF TA QF1 LT 信号 延时后出现两种可能性：动作和返回 线路上发生短路 电流互感器一次侧电流增大 当电流大于或等于第II段动作值 KA起动,KA触点闭合 KT线圈加电,KT触点延时延时闭合 电流互感器二次侧电流增大 KT线圈加电 KS
11、触点闭合 发信号 接通跳闸回路(QF1、LT)QF跳闸 动作过程：返回过程 跳闸回路的返回：KA与KT的返回：KS的返回：QF断开 QF断开 QF1断开 跳闸回路断电 LT线圈失电返回 电流互感器一次侧电流为0 电流互感器二次侧电流为0 KA线圈失电,KA触点返回(打开)KM线圈失电,KT触点返回(打开)三、定时限过电流保护（电流保护的第段）1、作用：作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。2、整定值的计算和灵敏性校验：1）整定原则：躲最大负荷电流 在外部故障切除后，电动机
12、自起动时，应可靠返回。2）动作电流：RastrrelactIKKKIKrel可靠系数，取1.21.3，常取1.2 Kr电流继电器返回系数，取0.850.95，常取0.85 Kast自起动系数，取1.53,常取2.2 IR本线路末最大负荷电流，通常是电动机自起动电流 3)灵敏度校验：近后备：Ksen=本线路末端短路时的最小短路电流/第III段动作值 1.31.5 远后备：Ksen=下线路末端短路时的最小短路电流/第III段动作值 1.2 3、动作时间：在线路中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第段的测量元件均可能动作。例如：上图所示中d短路时，保护14都可能起动。为了保证
13、选择性，须加延时元件且其动作时间必须相互配合。4321ttttttt43ttt32ttt21注：当相邻有多个元件，应选择与相邻时限最长的配合 整定方法：从整条线路末端向整条线路始端（电源端）整定，逐级加t(0.5s).线路的III段动作时限=下一线路的III段动作时限+t 4、接线：与II段同 小结：第段的IdZ比第、段的IdZ小得多，其灵敏度比第、段更高；在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性；保护范围是本线路和相邻下一线路全长；电网末端第段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保护；末级线路保护亦可简化（或），越接近电源
14、，t越长，应设三段式保护。四、三段式电流保护整定算例四、三段式电流保护整定算例 例子：下图所示的单侧电源辐射网络，线路L1、L2上均装设三段式电流保护。已知 ，最大运行方式下系统的等值阻抗Xs.min =13，最小 运行方式下系统的等值阻抗Xs.max=14,线路单位长度正序电抗X1=0.4/km,L1正常运行时最大负荷电流为120A,线路L2的过电流保护的动作时限为2.0s.计算线路L1三段式电流保护的动作电流、动作时限并校验保护的灵敏系数。KVES3/115A C B 1 2 3 D L1 L2 L3 80km 80km 80km Iact.1=krelIk.B.max =I A C B
15、1 2 3 D L1 L2 L3 80km 80km 80km 13+0.480 KVES3/11566.395 45 1.475 Iact.2=krelIk.C.max =1.2 =1.2 =1.2 =1.2 =I 13+0.4160 KVES3/11566.395 77 0.862 Iact.3=krelIk.D.max =1.2 =1.2 =1.2 =1.2 =I 13+0.4240 KVES3/11566.395 109 ES XS.min+X1l AB ES XS.min+X1l AC ES XS.min+X1l AD 0.609 第段瞬间电流速断保护 1.2 1.2 1.2 1.2
16、 1.77(KA)1.034(KA)0.731(KA)Iact.1=krelIact.2 =1.11.034=1.137(KA)II A C B 1 2 3 D L1 L2 L3 80km 80km 80km Iact.2=krel Iact.3 =1.1 0.731=0.804(KA)（自己练习，不属于解题范围）II 第段限时电流速断保护 I I 校验灵敏度：（继路器1）Ksen=Iact.1=krelIact.2 =1.10.804=0.883(KA)再校验一次 II II II Ik.B.min Iact.1 Ik.B.min=ES XS.max+X1l 2314+0.480 KVES3/115=23=1.25(KA)Ksen=1.251.137 =1.101.3 Ksen=1.250.883 =1.4161.3 灵敏度满足要求 动作时间(断路器1):1S A C B 1 2 3 D L1 L2 L3 80km 80km 80km 第段限时电流速断保护 RastrrelactIKKKIIK l 0 A C B 1 2 3 保护范围保护范围 I L1，L2，I 返回返回
