第2章单侧电源网络相间短路的电流电压保护

整定原则： 动作电流应躲过系统在最大运行方式下，被保护线路末端三相短路电流Ik1max，即：
2、 动作电流的整定
写成等式，有：
式中，Ik1max：系统在最大运行方式下，被保护线路末端三相短路电流； ：速断保护装置一次动作电流；可靠系数Krel：DL型取1.2~1.3，GL型取1.4~1.5。
a)电路b)定时限过电流保护的时限整定说明
动作时限，可利用时间继电器（KT）来整定。
第三个整定值
★ 对于一条支路的情况
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以保护装置P4为例，对于多条支路的线路，动作时限应为
②计算 对KA2的动作电流 的倍数，即
③确定KA2的实际动作时间 在下图KA2的动作特性曲线的横坐标上，找出n，然后向上找到该曲线上a点，该点在纵坐标上对应的动作时间 就是KA2在通过 时的实际动作时间。
该曲线为已知
——最小保护范围（长度）
式中
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5、 死区问题及弥补
死区：由整定原则可知，瞬时（无时限）电流速断保护缺点是不可能保护线路的全长。即存在不动作区，叫它为死区。 弥补：由定时限过流保护装置或限时电流速断保护装置来弥补，在瞬时速断保护区内，定时限过流保护或限时电流速断保护是瞬时速断保护的后备保护。
必须校验的值
近后备保护（本线路）时取1.25；远后备保护（下一级线路）时取1.5。
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2、 反时限过电流保护装置
（1）组成及工作原理
反时限过电流保护的原理图和展开图 a）原理图 b）展开图
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反时限过电流保护的时限整定说明
现在是：根据已经整定完的2号过电流保护装置，来整定1号过电流保护装置。
已知
待知
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①计算WL2首端的三相短路电流Ik反应到继电器KA2中的电流值
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继电器动作电流为：
3、 灵敏度校验
校验原则：应以系统在最小运行方式下，速断保护装置安装处两相短路电流来校验，即：
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工作原理：当一次电路发生相间短路时，KA瞬时动作，触点闭合，使KT动作。KT经过延时后，其延时触点闭合，使KS和KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点QFl-2随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可手动复位。
继电保护装置一次侧动作电流为：
第二个整定值
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（3）动作时限的整定
如图，按阶梯整定原则，上一级动作时限应比下一级大一个时限阶段Δt，即：t1=t2+Δt。 时限阶段Δt：定时限保护取0.5s。
——系统在最大运行方式保护安装处到系统等效电源之间的阻抗
——最大保护范围（长度）
式中
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■ 校验最小保护范围 或
——系统在最小运行方式保护安装处到系统等效电源之间的阻抗
⑥计算 对KA1的动作电流 的倍数，即：
⑦确定KA1的10倍动作电流的动作时限： 从上图KA1的动作特性曲线的横坐标上找出n1 ，从纵坐标上找出 ，然后找到n1与 相交的坐标b点，这b点所在曲线所对应的10倍动作电流的动作时间t1即为所求值。
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已知曲线
找到的曲线
加0.7s
时间整定简单示意图如下：
（4）灵敏度校验
同定时限保护。
所求时间t1
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3、 定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较
该曲线为已知
由t1'和n1确定b点
所求时间t1
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⑤计算WL2首端的三相短路电流Ik 反应到KA1中的电流值，即：
④计算KA1必需的实际动作时间： 根据选择性的要求，KA1的实际动作时间 ；取 ，故 。
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一、高压电网的定时限与反时限的过电流保护
带时限的过电流保护，按其动作时限特性分，有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。定时限就是保护装置的动作时限是按预先整定的动作时间固定不变的，与短路电流大小无关；而反时限就是保护装置的动作时限原先是按10倍动作电流来整定的，而实际的动作时间则与短路电流呈反比关系变化，短路电流越大，动作时间越短。
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（4）灵敏度校验
应以系统在最小运行方式下，被保护线路末端两相短路电流 来校验，即
校验原则：
解释：系统的最大、最小运行方式。
第一个整定值
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如果无法确定时，可取 ： =（1.5~3）I30
线路最大负荷电流 的确定：
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保护装置一次动作电流也可以按下式计算：
——系统等效电源的相电动势
——最大保护范围（长度）
——该线路单位长度的阻抗
——系统在最大运行方式保护安装处到系统等效电源之间的阻抗。
定时限过电流保护的优点是：动作时间比较精确，整定简便，灵敏度高，保护范围大，可以作为下一段线路的远后备，同时作为本线路的近后备。但缺点是：所需继电器多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较大。此外，越靠近电源处的保护装置，其动作时间越长，这是定时限过电流保护共有的一大缺点。 反时限过电流保护的优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，加之可采用交流操作，因此相当简单经济，投资大大降低，故它在中小工厂供电系统中得到广泛的应用。但缺点是：动作时限的整定比较麻烦，而且误差较大；当短路电流小时，其动作时间可能相当长，延长了故障持续时间；同样存在越靠近电源、动作时间越长的缺点。
（2）动作电流的整定
整定方法：与定时限相同。
动作时限，由于GL型电流继电器的时限调节机构是按“10倍动作电流的动作时限”来标度的，因此要根据前后两级保护的GL型继电器的动作特性曲线来整定，方法及步骤如下：
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写成等式：
IL.max
Kss为自启动系数，取1.5~3
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按返回系数的定义：
所以继电器动作电流为：
式中，Kre为返回系数，DL型取0.85，GL型取0.8；Ki电流互感器 变比； 继电器的动作电流。
先合后断触点
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（3）动作时限的整定
如图，按阶梯整定原则，上一级动作时限应比下一级大一个时限阶段Δt，即：t1=t2+Δt。 时限阶段Δt：对于反时限保护，取0.7s。
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（2）动作电流的整定
整定原则：保护装置的返回电流Ire.1应大于包括电动机启动电流在内的最大负荷电流IL.max，即
式中， 为可靠系数，DL型取1.15~1.25，GL型取1.3。
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（1）组成及工作原理
1、定时限过电流保护
（又称第Ⅲ段电流保护）
a)归总式原理图
b)展开式原理图
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线路的定时限过电流保护和电流速断保护电路图
（第Ⅰ段电流保护）
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1、 组成及工作原理
如图： ①线路正常时； ②线路短路时a）定时限保护区（延时、跳闸、信号）b）速断保护区（跳闸、信号）。
先合后断触点
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此保护由GL型感应式电流继电器组成。 当一次电路发生相间短路时，KA动作，经过一定延时后(反时限特性)。常开触点闭合，常闭触点断开，这时断路器QF因其跳闸线圈YR被“去分流”而跳闸，切除短路故障。在继电器KA去分流跳闸的同时，其信号牌掉下，指示保护装置已经动作。在短路故障切除后，继电器自动返回，其信号牌可利用外壳上的旋钮手动复位。 要求，继电器这两对触点的动作程序必须是常开触点先闭合，常闭触点后断开的转换触点。
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4、 保护范围校验
最大保护范围
最小保护范围
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■ 校验最大保护范围 或
——系统等效电源的相电动势
——该线路单位长度的阻抗
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二、瞬时电流速断保护装置
带时限的过电流保护，有一个明显的缺点，就是越靠近电源侧的过电流保护，其动作时间越长，而短路电流则越大，其危害也更加严重。因此规定，在过电流保护动作时间超过0.5～0.7s时，应装设瞬时（无时限）电流速断保护装置，作为快速动作的主保护，如图所示。