发布时间 : 星期日 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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IIIIIItact.1与tact.2关系如图3-4所示，一般tact.2＝0s，所以tact.1=△t＝0.5s。
(3)灵敏度。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敏度校验条件为，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l限时电流速断保护的灵敏系数计算如下： KIIsen)Ik(.2B?II.minIact.1 (3-7)
式中 Ksen——限时电流速断保护的灵敏系数，规程要求Ksen>1.3～1.5； Iact.1——限时电流速断保护的一次动作电流；
Ik.B.min——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目的。由式(3-7)可知，减小保护的动作电流可以提高灵敏度，所以通常解决灵敏度不足的方法是，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：
IIIIIIIact.1=KrelIact.2 （3-8） IIIItact.1=tact.2+?t （3-9）
I(2)IIIIII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，一般取Krel=1.1~1.2 ； Iact.2——相邻线路L2限时电流速断保护的一次动作电流；
tact.1——线路L1的限时电流速断保护的动作时间； tact.2——线路L2的限时电流速断保护的动作时间； ?t——时限级差。
显然，按式（3-8）、式（3-9）整定，动作电流降低、灵敏度提高、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KAl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KAl或KA2由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。
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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0.5s延时(有时为1s)，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，可以对全线路范围内的任何故障实现瞬时或较短延时地切除故障。为了防止由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Ll的定时限过电流保护的保护范围应该包括线路L1和L2的全部，必然延伸到线路L3。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。
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 Iact> I1.max (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，应由线路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
Ire >KssI1.max (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 IIIIactIIIKrel?KssI1.max (3-12) KreIIIIII式中 Iact——定时限过电流保护的一次动作电流；
Krel——定时限过电流保护的可靠系数，一般取Krel＝1.15～1.25； Kre——电流继电器的返回系数，一般取0.85； I1.max——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情况，考虑最严重情况下，可能出现的最大负荷电流。
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考虑到上、下级过电流保护灵敏度配合要求，图3-6所示定时限过电流保护的动作电流，应满足关系
IIIIIIIIIIact.1?Iact.2?Iact.3。
(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k1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lQP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tact.1IIII?tact.2。同理，当k2点发生故障时，应由保护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tact.2IIII?tact.3。
线路L1、L2和L3的定时限过电流保护动作时间整定如下： tact.1IIII?tact.2??t
IIIItact.2?tact.3??t
式中 tact.1、tact.2、tact.3 ——分别为线路Ll、L2和L3的定时限过电流保护的动作时间；
△t——时限级差。
以上整定原则可见，定时限过电流保护越靠近电源处，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、时限阶梯特性保证动作选择性的。
实际中，电流保护的动作时限有定时限和反时限两种实现方法。以上电流保护的动作时间一经整定，则不随通入保护的电流变化，保护起动后按照预先整定值延时动作，因此称为定时限过电流保护。如果电流保护的动作时间与通人保护的电流有关，保护起动后，当电流大时动作时间短，电流小时动作时间长，则称为反时限电流保护。即定时限过电流保护的动作时限一经整定则固定不再变化，而反时限过电流保护的动作时间则随通入保护的电流呈反时限变化。
(3)灵敏度。定时限过电流保护的灵敏度校验需考虑近后备和远后备两种情况，灵敏系数计算如下：
IIIIIIKIIIIIIact)Ik(.2min?IIIIact (3-13)
式中 Iact——定时限过电流保护的一次动作电流；
Ik.min——系统最小运行方式下，保护范围末端两相短路流过 保护的短路电流，作为近后备保护，
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故障点为本线 路末端母线短路，作为远后备保护，故障点为最长相邻线路末端母线短路；
Kact——定时限过电流保护的灵敏系数。
规程要求：作为近后备保护，Ksen≥1.3～1.5；作为远后备保护，Ksen≥1.2。 如果灵敏系数不满足规程要求，可以考虑采用其他保护。 3．原理接线图
由定时限过电流保护原理可知，保护的构成元件与限时电流速断保护相同，所以接线图与图3-5相同。 定时限过电流保护的主要优点是灵敏度高，简单可靠，但由于按照阶梯时限原则整定动作时限，动作时间长，尤其是靠近电源端动作时间更长，因此一般作为后备保护。
四、三段式电流保护
如前所述，瞬时电流速断保护无动作延时，通过动作电流的整定保证选择性，只能保护本线路始端一部分；限时电流速断保护带有短延时(一般为0.5s)，通过动作电流的整定和短延时保证选择性，可以保护本线路的全长；定时限过电流保护带有较长的延时，通过动作电流间的灵敏度配合、动作时限的配合保证选择性，能够保护本线路的全长和相邻线路的全长。
通常，将瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护组合在一起，构成三段式电流保护。瞬时电流速断保护称为工段保护，或电流保护I段；限时电流速断保护称为Ⅱ段保护，或电流保护Ⅱ段；定时限过电流保护称为Ⅲ段保护，或电流保护Ⅲ段。其中，电流保护工段和电流保护Ⅱ段组成线路的主保护，电流保护Ⅲ段作为本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。
三段式电流保护的原理逻辑框图如图3-8所示。用于反应相间故障的电流保护通常可以有选择地接人两相电流，一般接入A相和C相电流，则任何相间短路至少有一相的电流元件可以反应。但需要注意，在同一电压等级中，两相电流应取自同名相。图3-8中I、Ⅱ、Ⅲ分别为电流保护I段、Ⅱ段、Ⅲ段的电流测量元件(可以采用电流继电器)，T1、T2分别为电流保护Ⅱ段、Ⅲ段的时间元件(可以采用时间继电器)。图中Hl、H2、H3、H4是或门。
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在工程应用中，三段式电流保护不一定三段全部投入。例如，当系统运行方式变化很大，I段保护范围太小或没有保护区时，则不投入I段；对于线路一变压器接线，工段可以保护线路全长时，则可以不投入Ⅱ段；在末端线路，可能Ⅱ段和Ⅲ段的动作时间相同，则也可以不投入Ⅱ段。
五、方向电流保护
上述三段式电流保护的选择性是通过动作电流、动作时间整定来保证的，对于双侧有电源的线路或环网线路，在有些情况下通过动作电流、动作时限整定不能保证保护的选择性。如图3-9所示双侧电源线路，当k1点发生故障时，要使断路器5QF跳闸、4QF不跳闸，则应该满足t4 > t5当k2发生故障时，要使断路器4QF跳闸、5QF不跳闸，则应该满足t4 < t5。显然上述时限是无法整定的。
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