淺析三段式電流保護的重要性

淺析三段式電流保護的重要性2016年10月

三段式電流保護與過電流保護、速斷保護有區(qū)別嗎？各自保護的對象是什么？各自保護的意義一樣嗎？在變電站的停電事件中不難遇到由于短路、過負荷造成停電的，不同程度的短路、過負荷使不同的保護動作從而切斷故障點，所以投入保護及投對保護的重要性可想而知，那么如何正確的判別區(qū)分保護及投入保護的正確性？

三段式電流保護顧名思義就是有三段保護：1.電流速斷保護（Ⅰ段保護）2.限時電流速斷保護（Ⅱ段保護）3.限時過電流保護（Ⅲ段保護）各個保護跳閘的意義及原因各有不同，作為變電站的基本保護模塊也尤為重要，以下就為大家詳細介紹三段式保護的基本情況。電流速斷保護：反應(yīng)于短路電流幅值增大而瞬時動作的電流保護。1.工作原理選擇性:保護2動作k2短路保護2不動作k1或k2短路時流過保護2的短路電流幾乎一樣保護2無法區(qū)分k1和k2點短路k1短路+矛盾圖1電流速斷保護動作特性分析實際：

矛盾分析：區(qū)內(nèi)短路和相鄰線路短路存在選擇性問題

解決措施：優(yōu)先保證動作的選擇性，即保證區(qū)外故障時電流保護不誤動，絕不擴大停電范圍。按躲開下條線路出口處短路的條件整定。優(yōu)先保證全線故障快速切除，即首次故障切除不考慮相鄰線路出口短路的選擇性。擴大切除的設(shè)備靠重合閘糾正。解決辦法:本線路末端短路時保護不能啟動按躲開下條線路出口處短路的條件整定保護2整定電流大于下條線路出口處短路的最大短路電流優(yōu)先保證選擇性

保護不能啟動的范圍隨運行方式、故障類型的不同而不同。在各種運行方式下、發(fā)生各種短路時、保護均能切除故障的短路點位置對應(yīng)的最小范圍，稱為最小保護范圍。例如，保護2的最小保護范圍為上圖中直線I'op2與曲線II交點前面的部分。圖2電流速斷保護動作特性分析

動作電流整定：2.電流速斷保護的整定計算原則（1）動作電流整定；（2）動作時間整定；（3）保護范圍校驗

以保護1為例，其啟動電流為I'op

，必須整定得大于C母線上可能出現(xiàn)的最大短路電流，即:I'op>Ik.C.max動作時間整定：

速斷保護的動作時間：取決于繼電器自身固有的動作時間，一般小于10ms。

最小的保護范圍在系統(tǒng)最小運行方式下兩相短路時出現(xiàn)。一般應(yīng)按這種運行方式和故障類型來校驗其保護的最小范圍，要求大于被保護線路全長的（15-20）%保護范圍校驗：3.電流速斷保護的構(gòu)成KAKMKS信號

優(yōu)點：簡單可靠、動作迅速缺點：不能保護線路全長4.電流速斷保護的主要優(yōu)缺點限時電流速斷保護帶時限動作的電流保護，用來切除本線路上速斷保護動作范圍以外的故障。

是三段式電流保護的第Ⅱ段。是電流保護的主保護，同時可以作為速斷保護的后備保護。圖3限時電流速斷動作特性要求（1）任何情況下能保護本線路的全長，并且具有足夠的靈敏性（2）力求具有最小的動作時限；（3）在下級線路短路時，保證下級保護優(yōu)先切除故障，滿足選擇性要求。

限時電流速斷保護圖4限時電流速斷動作特性為了保護線路全長保護范圍須延伸至下一條線路中保護2為了保證選擇性動作須帶一定時限考慮與下級線路的速斷保護配合保護范圍不超過下級線路速斷保護的范圍動作時限比下級線路的速斷保護高一個時間階梯1.工作原理圖5限時電流速斷動作特性2.限時電流速斷保護的整定（1）起動電流：與下級電流速斷配合I’op,1-保護1電流速斷的啟動電流；I’’op,2-保護2的限時電流速斷的啟動電流保護2的限時電流速斷動作范圍不應(yīng)超出保護1電流速斷的范圍M點，因此在單側(cè)電源供電時，其啟動電流應(yīng)整定為：I

’’op,2>I’op,1（2）動作時限的選擇

限時速斷的動作時限

t’’2，應(yīng)選擇得比下一條線路速斷保護的動作時限t’2高一個時間階梯△t，即t’’2≥t’2+△t

△t的數(shù)值為0.35-0.6s，常取為0.5s。圖6限時電流速斷動作時限的配合關(guān)系

保護1電流速斷范圍以內(nèi)的故障，以t’1時間切除，保護2限時速斷雖啟動，但△t延時，保證了選擇性。3.限時電流速斷保護的單相原理框圖與電流速斷相比，主要區(qū)別是增加了時間繼電器KTKAKTKS信號4.限時電流速斷保護的主要優(yōu)缺點：

優(yōu)點：靈敏度好，能保護線路全長。缺點：(a)帶0.5秒左右的延時，速動性較差；(b)不能做下一段線路的遠后備,加裝定時限過電流保護（電流III段保護）。

電流Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)合工作就可以保證全線路的故障在0.5秒內(nèi)予以切除，一般情況下能夠滿足速動性的要求，可以作為“主保護”。定時限過電流保護：作為下級線路主保護拒動和斷路器拒動時的遠后備，同時作為本線路主保護拒動時的近后備保護，也作為過負荷時的保護。其動作電流是按照躲開最大負荷電流來整定的，是三段式電流保護的第Ⅲ段。特點：（1）保護范圍不僅包括本線路全長，也包括相鄰下一線路全長，甚至更遠。（2）為了保證選擇性，動作時限一般較長。是一種后備保護。1.定時限過流保護的整定計算

（1）起動電流整定值

起動電流整定值應(yīng)滿足：

·大于最大負荷電流Il,max

·外部故障切除后保護裝置能夠可靠返回，即返回電流要Ire大于自啟動時最大電流Iss,max圖7選擇過電流保護啟動電流和動作時間的網(wǎng)絡(luò)圖保護3-5均啟動k1短路B母線所接負荷電動機被制動U降低I升高按選擇性要求保護3動作切除故障保護4、5返回電動機自啟動U恢復圖8單側(cè)電源放射性網(wǎng)絡(luò)過電流保護動作時限選擇說明(2)動作時限整定

保護1在最末端，M故障，它可瞬時切除，t1為保護裝置自身的固有動作時間。保護2為保證k1短路選擇性，其動作時限t2>t1。t2=t1+△t

以此類推，保護3、4、5的動作時限均應(yīng)比相鄰各元件保護動作時限至少高出一個△t（一般0.5s）

與相鄰下一線路的電流Ⅲ段動作時限相配合。圖9選擇過電流保護啟動電流和動作時間的網(wǎng)絡(luò)圖

例如上圖所示網(wǎng)絡(luò)，對保護4而言即應(yīng)滿足以下要求：t4=max｛t1+△t，t2+△t，t3+△t｝

t1為1號（電動機）保護的動作時間；

t2為2號（變壓器）保護的動作時間；

t3為3號（線路BC）保護的動作時間；

定時限過電流保護：動作時限與短路電流的大小無關(guān),動作時限是人為事先整定的。定時限過電流保護（電流Ⅲ段）由于時限的配合原因，造成故障靠電源越近，短路電流越大，過電流保護切除故障的時間越長，這是其缺陷。反時限電流保護：也是一種過電流后備保護，其動作時間是電流的函數(shù)。電流小時，動作時間長；電流大時，動作時間短。

反時限保護缺點是整定配合復雜，主要用于單側(cè)電源供電的線路終端和較小容量的電動機上。反應(yīng)于電流升幅值高而動作的保護電流速斷(I段)按躲開本線路末端的最大短路電流整定限時電流速斷(II段)過電流保護(III段)不能保護線路全長不能作為相鄰元件后備保護動作時限可能較長按不超出下級線路的電流速斷保護范圍整定按躲開本級線路內(nèi)的最大負荷電流整定三段式電流保護

具體應(yīng)用時，可只采用速斷+過電流，或限時速斷+過電流保護，也可三段同時采用。應(yīng)用：主要用在35kV及以下的單電源輻射網(wǎng)上。

每一線路裝設(shè)有三段式繼電保護，Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段之間，并與相鄰線路三段式繼電保護共同構(gòu)成了較完善的保護系統(tǒng)。從以上對三段式電流保護的介紹不難看出各自的重要性和差異性：（1）Ⅰ段、Ⅱ段做為主保護，Ⅲ段做為后備保護。（2）Ⅰ段不能保護全長，保護范圍不穩(wěn)定。（3）Ⅱ段可以保護全長，保護速動性差一些。（4）Ⅲ段最靈敏，故