三段式电流保护

2021年1月30日发(作者：3899)

三段式电流保护

电 流速断、

限时电流速断和过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，

< br>它们相互配合

构成

一整套保护 ，称做三段式电流保护。三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。

其中速

断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电 流保护是按

照躲开最

大负荷电流来整定的。

一

< p>
.

无时限电流速断保护

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，

原则上力求装

设快速动作的保护。

无时限电流速断保护

（又称Ⅰ段电 流保护）

就是这样的保护，

它是反应

电 流升高而不带时限动作的一种电流保护。

其工作原理可用图

3- 1

所示单侧电源线路的无时

限电流保护为例来说明。

< p>

图

3-1

单侧电源线路无时限电流保护作用原理

当线路上发生三相短路时，流过保护

1

的短路电流为

I

K

(

3

)

?

E

< br>M

Z

?

?

E

M

Z

M

?

Z

K

（

3

—

1

）

式中

E

M

< p>
——系统等效电源的相电动势；

Z

M

——系统等效电源到保护安装处之间的正序阻抗；

Z

K

——保 护安装处至短路点之间的正序阻抗。

由式（

< br>3-1

）可见，当系统运行方式一定时，

E

M

和

Z

M

< br>是常数，则流过保护的三

相短路电流，是短路点至保护安装处间距离

L

的函数。短路点距电源越远流过保护的

三相短路电 流越小。图

3-1

中曲线

1

< p>
表示，系统在最大运行方式下三相短路时，流过保

护的最大三相短路电流< /p>

I

K

随

L

的变化曲线。曲线

2

，是系统在最小运行方式 下两相短

(

3

)

(

2

)

路时，流过保护的最小两相短 路电流

I

K

随

L

的变化曲线。

对于反应电流升高而 动作的电流保护装置而言，能使保护装置起动的最小电流称

为保护装置的动作电流，以< /p>

I

oper

表示。当流过保护装置的电流 达到这个值时，保护装

置就能起动。显然，仅当通过被保护线路的电流

< br>I

k

≥

I

oper

时，保护装置才会起动。

在图

3-1

中，以

M

< br>处保护为例，当本线路（

L

MN

）末端发生短路故障时，希望

M

处无时限电流速断保护能瞬时动 作切除故障，

而当相邻线路首端

（或称出口处）

发生短

路故障时，按照选择性要求，

M

处保护不应动作，应由

N

处保护动作切除故障。但实< /p>

际上，本线路末端和相邻线路首端发生短路故障时，流经

M

处保护的短路电流是一样

的，

M

侧保护无法区分这两处的短路故障。为了保证选择性，电流速断保护的动作电

流应躲过下一线路首端

（或本线路末端）

短路故障时流过本保护 的短路电流，

即取

I

oper

﹥

I

K

?

N

?

max

写成等式，则有

I

oper

=

(

3

)

K< /p>

I

K

?

N

?

max

（

3

—

2

）

(

3

)

式中

I

K

?

N

?

< p>
max

——最大运行方式下，被保护线路末端

N< /p>

发生金属性三相短路时，流

过保护装置的最大短路电流。

K

r

e

l

——可靠系数，它是考虑短路电流计算 误差、继电器动作电流误差、短路

电流中非周期分量的影响和必要的裕度而引入的大于< /p>

1

的系数，

一般

取

K

rel

=1.2

–

1.3

在图

3-1

中，通过动作电流画一平行于横坐标的直线

3

，此直线

3

与曲线

1< /p>

和

2

各有一个交点，

在交点至保护安装处的线路上发生短路故障时，

由于流经保护的短路电

流均大于动作电流，

所以保护装置处于动作状态，

而 在两交点以后短路时，

流经保护的

短路电流小于动作值，

保护不动作。

对应这两点，

保护有最大和最小 保护范围，

即

L

max

和

L

min

。这说明无时限电 流速断保护，不能保护线路全长，且保护范围受运行方式的

影响。

无时限电流速断保护的选择性是靠动作电流来保证的，

灵敏性是用其最小保护范

围来衡量的，最小保护范围不应小于线路全长的

15%~ 20%

。

无时限电流速断保护的保护 范围可以用解析法求得。

忽略系统各元件阻抗的电阻分

量，按式 （

3-2

）计算出保护的动作电流为：

I

oper

=

3

2

X

M

?< /p>

max

E

M

?< /p>

X

1

L

min< /p>

解得最小保护范围为

1

?

3

E

M

?

L

m

i

n

?

?

X

?

X

1

?

2

< br>I

o

p

e

r

M

?

m

a

x

?

（

3

—

3

）

式中

X

1

——被保护线路单位长度的正序电抗；

X

M

?

m

a

x

——

M

侧系统等值的 最大系统电抗。

图< /p>

3-2

无时限电流速断保护单相原理接线

无时限电流速断保护单相原理接线，如图

3

—

2

所示，它是由电流继电器

KA

、中

间继电器

KC

和信号继电器

KS

组成。

正常运行时，负荷电流流过线路，反应到电流继电器中的电流小于

KA

的动作电

流，

KA

不动作，其常开触点是断开的，

KC

常开触点也是断开的， 信号继电器线圈和

跳闸线圈

TQ

中无电 流，断路器主触头闭合处于正常送电状态。当线路短路时，短路电

流超过保护动作电流，

KA

常开触点闭合起动中间继电器，中间继电器常开触点闭合将

正电源接入

KS

线圈，

并通过断路器的常开辅助触点

QF1

，

接到跳闸线圈

TQ

构成通路，

断路器跳闸后切除故障线路。

中间继电器的作用，一方面是利 用中间继电器的常开触点代替电流继电器小容量

触点，接通

TQ

线圈；另一方面是利用带有

0.06

—

0.08s

延时的中间继电器，以增大保

护的固有动作时间，

躲过管型避雷器放电引起保护误动作。

信 号继电器

KS

的作用是用