发布时间 : 星期五 文章电力系统基础知识 - 图文更新完毕开始阅读11996eee02768e9950e73834
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对于图3-1所示单侧有电源的辐射形电网，电流保护装设在线路始端，当线路发生三相短路时，短路电流计算如下
I(3)k?E?Xs?Xk （3-3）
式中 E?——系统等效电源的相电动势；
Xs——系统电源到保护安装点的电抗；
Xk——短路电抗（保护安装点到短路点的电抗。
则Xs+Xk为系统电源至短路点之间的总电抗。显然，当短路点距离保护安装点越远时，Xk越大，短路电流越小；当系统电抗越大时，短路电流越小；而且短路电流与短路类型有关，同一点Ik与短路点的关系如图3-1的Ik(3)(2)。短路电流?Ik?f(L)曲线，曲线1为最大运行方式（系统电抗为Xs.min，短路时出现最
?f(L)，曲线2为最小运行方式（系统电抗为Xs.max，短路时出现?f(L)。
大短路电流）下三相短路故障时的Ik最小短路电流）下两相短路故障时的Ik 瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作，例如图3-1的保护1必须只反应线路Ll上的短路，而对L1以外的短路故障均不应动作。这就是保护的选择性要求，瞬时电流速断保护是通过对动作电流的合理整定来保证选择性的。 2．整定计算
一般把对继电保护装置动作值、动作时间的计算和灵敏度的校验称为继电保护整定计算，将计算条件称为整定原则。
按照选择性要求，图3-1保护1的动作电流，应该大于线路L2始端短路时的最大短路电流。实际上，线路L2始端短路与线路L1末端短路时反应到保护l的短路电流几乎没有区别，因此，线路L1的瞬时电流
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速断保护动作电流的整定原则为：躲过本线路末端短路的可能出现的最大短路电流，计算如下：
II(3)Iact.1?KrelIk.B.max （3-4）
式中 Iact.1—— 线路L1的瞬时电流速断保护一次动作电流；
Krel——瞬时电流速断保护的可靠系数，考虑短路电流的计算误差、测量误差、短路电流非周
期分量等因素对保护的影响，一般取Krel＝1.2～1.3；
Ik.Bmax——系统最大运行方式下，在线路L1末端(母线)发生三相短路时流过保护1(即线路U)的
短路电流。
按照式(3-4)计算出保护l的动作电流与短路电流的关系如图3-1所示，动作电流与短路电流曲线的交点确定了保护能够反应故障的范围，即保护范围。可见，由于短路电流与系统的运行方式—和短路类型有关，在系统运行方式变化或短路类型不同时，保护范围随之发生变化，因此有最小保护范围Lmin和最大保护范围Lmax
瞬时电流速断保护的灵敏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Lmin不小于本线路全长的15％～20%。
在某些特殊情况下，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l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，结果其保护范围必然延伸到变压器内部，即可以保护线路L的全长。
(3)III
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KAl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。
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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围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Ll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Ll的全长，则必然延伸到相邻线路L2，但不应超出保护2的瞬时电流速断保护的保护范围，即Iact.1>Iact.2，显然，保护1的限时电流速断保护的保护范围，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tact.1>tact.2。
IIIIII·
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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：
IIIIIIact.1?KrelIact.2 (3-5)
式中 Iact.1——线路L1的限时电流速断保护的一次动作电流；
Krel——限时电流速断保护的可靠系数，考虑短路电流的计算误差、测量误差等因素对保护的影响，一般取Krel=1.1~1.2；
Iact.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：
IIItact.1?tact.2??t （3-6）
IIIIIII式中 tact.1——线路L1的限时电流速沁保护的动作时间； tact.2——线路L2的瞬时电流速断保护的动作时间； ?t——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Iact.1和Iact.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。而此时应由保护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=0.5s。
IIIIII·