三段式电流保护整定和接线

3
L3
2、A 整定值的计算和B灵敏性校验
C
D
为保证选择性80k及m 最小动作时限8，0km首先考虑其保8护0k范m 围不
超出下一条线路第Ⅰ段的保护范围。即整定值与相邻 线路第Ⅰ段配合。 分析
• 整定原则:躲过下一线路第Ⅰ段整定电流
• 动作电流：一第I线aIIcIIt段路.1 电的 流第K动rIe段l 作I动aIc值t作.2=值可靠系数 乘 下
在线路中某处发生短路故障时， 从故障点至电源之间所有线路上 的电流保护第Ⅲ段的测量元件均 可能动作。例如：上图所示中d短 路时，保护1～4都可能起动。为 了保证选择性，须加延时元件且 其动作时间必须相互配合。
t1Ⅲ

t
Ⅲ 2

t3Ⅲ

t4Ⅲ
t
3Ⅲ＝t
Ⅲ 4

t
线的I路II段的tt12ⅢⅢ动I＝＝ II作段tt3Ⅲ2时动Ⅲ 限作时+△tt限t =下一线路
可见, I段保护不能保护 线路全长。
另而不可而大外言是见言,,保固,对保,,对短护于定护于I路范不段范I段电围变保围保流越的护并护越大. , 短路电流越小保 护范围越小.
某种运行方式下,发生某种类 l 型短路时的短路电流曲线
1
L1
2
L2
3
L3
A
B
C
D
IK
Iact.1
Ik.B.max
在最小运行方式下发生两相短 路时,保护范围最小
整定方法：从整条线路末端向整条线路始端（电源端）整 定，逐级加△t(0.5s).
注：当相邻有多个元件，应选择与相邻时限 最长的配合
4、接线：与II段同
小结：
• ① 其灵敏第度Ⅲ比段第的ⅠI、dZⅡ比段第更Ⅰ高、；Ⅱ段的IdZ小得多，
• ② 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时 限都互相配合时，才能保证选择性；
1
2
3
A
B
C
IK
短路点离电源
越大,短路电流
越大.
0
某种运行方式下,发生某种类 l 型短路时的短路电流曲线
Ik的大小与运行方式(发生短路时系统的接线)、故
障类型(三相还是二相）及故障发生点有关,以下两 种运行方式是在整定计算中用到的：
• 最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该
保护装置的短路电流为最大的方式。（Xs.min）
时
电
流
速
断
保
护
1 A
IK 保护范围
L1，I L2，I
0
2 B
3 C
×
l
返回
在最大运行方式下，发生三相短路时，短路电流最
大。利用Xs.min结合线路阻抗可求出线路中某点的
最大短路电流。
• 最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该
保护装置的短路电流为最小的方式。（Xs.max）
在最小运行方式下，发生两相短路时，短路电流最
小。用Xs.max结合线路阻抗可求出线路中某点的最
小短路电流。
KS触点闭合
发信号
接通跳闸回路(QF1、LT)
QF跳闸
返回过程
跳闸回路的返回： QF断开
LT线圈失电返回 KA与KM的返回： QF断开
电流互感器二次侧电流为0
QF1断开
跳闸回路断电
电流互感器一次侧电流为0 KA线圈失电, KA触点返回(打开)
KM线圈失电,KM触点返回(打开)
KS的返回：略
• 中间继电器的作用： ① 接点容量大，可直接接LT去跳闸 ② 当线路上装有管型避雷器时，利用其固有动
三段式电流保护
整定与接线
一、瞬时电流速断保护
三段式电流保护中的I段 整定计算：指确定保护装置动作值 的计算
对于仅反应于电流增大(短路电流)而瞬时动作电 流保护，称为瞬时电流速断保护。
• 1、短路电流的计算 ：
Ik

ES X s X1l
ES——系统等效电势 XS ——发生短路时系统等值阻抗 X1l ——线路阻抗， X1为线路单位长度阻抗， l为故障点至电源的距离
+
KS
延时后出现两种
TA
可能性：动作和
返回
动作过程：
线路上发生短路
电流互感器一次侧电流增大
电流互感器二次侧电流增大
当电流大于或等于第II段动作值
KA起动, KA触点闭合
KT线圈加电,KT触点延时闭合
KT线圈加电
KS触点闭合
发信号
接通跳闸回路(QF1、LT)
QF跳闸
返回过程
跳闸回路的返回： QF断开
3.保护范围:
有选择性的电流速断保护不可能保护线路的 全长
• 灵敏性：用保护范围的大小来衡量
一般用lmin来校验
最小保护范围
要求：lmin / l ≥（15～20）％
课堂作业
1 A
IK
IaIct.1
保护范围： 从IK曲线 与起动电 流的交点
0 到电源这
段距离。
2
3
B
C
在保护范围内发生短路 时,短路电流大于或等于 I段整定电流时，I段保 护才动作,保护范围之外 的不动作.
•计算公式：乘I a本Ict.1线路K末re最l I 大K.B短.m路ax 电流
Iact.1——I段保护的动作值 Krel——可靠系数 IK.B.max——线路末端的最大短路电流(用Xs.min)
•动作时间t =0s
注：保护装置的动作电流：能使该保护装置起动的最小电流 值，用电力系统一次测参数表示。
Krel：范围1.1~1.2,常取I a1IcIt..11 ,
K II rel act.2
为L2的I
段动作电流
• 动作时间： 动t第1I作II段时动间t作加2I 时0间.5s=下t(一实线际路就的是第0.5I段s)
Δ t：范围(0.3—0.6)，常取0.5s，称时间阶梯.
• 灵敏性： Ksen≥1.3～1.5,一般≥1.3即可
1 L1
2 L2
3 L3
A
B
80km
C 80km
D 80km
1
L1
2
L2
3
L3
A
B
80km
C 80km
D 80km
第
IacIt.1=krelIk.B.max
IaIct.2=krelIk.C.max
IaIct.3=krelIk.D.max
Ⅰ
段 瞬
= 1.2 × ES
XS.min+X1l AB
= 1.2 ×
13+0.4×80
Iact.1= 1.2 ×1.475=1.77(KA)
•灵敏度校验:(略)
二、即时电流速断保护
电流保护的第Ⅱ段
• 1、 要求
• ① 任何情况下能保护线路全长，并具有 足够的灵敏性
• ② 在满足要求①的前提下，力求动作时 限最小。
因动作带有延时，故称限时电流速断保护。
1
L1
2
L2
66.395 77
66.395
= 1.2 ×
109
= 1.2 × 1.475
= 1.2 × 0.862
= 1.2 × 0.609
= 1.77(KA)
= 1.034(KA)
= 0.731(KA)
1
L1
2
L2
3
L3
A
B
80km
C 80km
D 80km
Ⅲ
第 段 限
I act

K rel Kr
K ast I R
1
L1
2
L2
3
L3
A
B
C
D
IK
在最大运行方式下(XS.min),发生d(3),短路 电流最大.
最大短路 电流曲线
0
最小短路
电流曲线
l
在最小运行方式下(XS.max),发生d(2),短路 电流最小.
2、整定值计算 整定原则：为了保护的选择性，动作电流按躲过 本线路末端短路时的最大短路短路整定
第I段电流动作值=可靠系数
• 2、整定值的计算和灵敏性校验：
• 1）整定原则： ①躲最大负荷电流
②在外部故障切除后，电动机自起动时， 应可靠返回。
• 2）动作电流：
I act

K rel Kr
K ast I R
Krel——可靠系数，取1.2—1.3，常取1.2
Kr——电流继电器返回系数，取0.85—0.95，常取0.85
QF
QF1
LT
—
+
+
KA I
KM
—
信号
+
KS
TA
动作分析：结果与返回
QF
QF1
LT
—
+
+
KA I
KM
—
I段电流保护动作
+
KS
TA
动作过程
第I段保护的接线
线路上发生短路
电流互感器一次侧电流增大
电流互感器二次侧电流增大
当电流大于或等于I段动作 值
KA起动, KA触点闭合
KM线圈加电,KM触点闭合
KS线圈加电
1 L1
2 L2
3 L3
A
B
80km
C 80km
D 80km
课后作业：求L2线路L3的第 I段动作值和动作时限
解：（1）第I段 1.2
• 动作电流：I act.1 K I rel K.B.max
• 动作时限: t=0
IK(.3)B.max=
ES XS.min+X1l
ES 115/ 3KV
=
=1.475(KA)
Ksen=线路末的最小短路电流/第II段动作电流
3、 灵敏度不够
若灵敏性不满足要求，与下一线路第II段电 流保护配合。
动作电Байду номын сангаас：I
IIact.1=Krel
I
II act.2
第II段电流动作值=可靠系数 乘 下
一线路的第II段动作值
动作时间： t1II = t2II+△t
第II段动作时间=下一线路的第II段 动作时间 加 0.5s (实际上就是1s)
Kast——自起动系数，取1.5—3,常取2.2
IR——本线路末最大负荷电流，通常是电动机自起动 电流
• 3)灵敏度校验： 近后备：Ksen=本线路末端短路时的最小短
路电流 /第III段动作值 ≥1.3—1.5 远后备：Ksen=下线路末端短路时的最小短
路电流 /第III段动作值 ≥1.2
• 3、动作时间：
4、 接线：
与第Ⅰ段相同：仅中间继电器变为时间继电 器。
5、 小结：
• ① 限时电流速断保护的保护范围大于本线 路全长
• ② 依靠动作电流值和动作时间共同保证其 选择性
• ③ 与第Ⅰ段共同构成被保护线路的主保护， 兼作第Ⅰ段的后备保护。
单相原理接线图
QF
QF1
LT
—
+ KA I
+ KT t
—
信号
ES XS.min+X1l AC
=1.2 ×
ES
XS.min+X1l AD
间
电 流
= 1.2E×S 1131+50/.4×3K8V0
速
=
ES
1.2 ×
115/ 3KV
13+0.4×160
=
1.2
ES
×
115/ 3KV
13+0.4×240
断
保 护
= 1.2 × 66.395
45
= 1.2 ×
在最大运行方式下发生三相短 路时,保护范围最大
灵敏度：lmin / l≥15%—20%
最大短路 电流曲线
0 lmin
lmax l
最小短路
电流曲线
l
4、单相原理接线图
QF
QF1
LT
—
+
+
KA I
KM
—
信号
+
KS
TA
动作分析：正常运行状态下
QF
QF1
LT
—
+
+
KA I
KM
—
信号
+
KS
TA
发生短路
动作分析：保护动作过程
作时间（60ms）防止避雷器放电时保护误动
• 小结 ① 仅靠动作电流值来保证其选择性 ② 能无延时地保护本线路的一部分（不是一
个完整的电流保护）。
例子：下图所示的单侧电源辐射网络，线路L1、L2上 均装设三段式电流保护。已知 ES 115/ 3KV ，最 大运行方式下系统的等值阻抗Xs.min =13Ω，最小 运 行方式下系统的等值阻抗Xs.max= 14Ω,线路单位长度 正序电抗X1=0.4 Ω/km, L1正常运行时最大负荷电流 为120A,线路L2的过电流保护的动作时限为2.0s.计算 线路L1三段式电流保护的动作电流、动作时限并校验 保护的灵敏系数。
• ③ 保护范围是本线路和相邻下一线路全长； • ④ 电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中
所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作）， 故可不设电流速断保护；末级线路保护亦可简
化（Ⅰ＋Ⅲ或Ⅲ），越接近电源，tⅢ越长，应
设三段式保护。
四、三段式电流保护整定算例
例子：下图所示的单侧电源辐射网络，线路L1、L2上 均装设三段式电流保护。已知 ES 115/ 3KV ，最 大运行方式下系统的等值阻抗Xs.min =13Ω，最小 运 行方式下系统的等值阻抗Xs.max= 14Ω,线路单位长度 正序电抗X1=0.4 Ω/km, L1正常运行时最大负荷电流 为120A,线路L2的过电流保护的动作时限为2.0s.计算 线路L1三段式电流保护的动作电流、动作时限并校验 保护的灵敏系数。
LT线圈失电返回 KA与KT的返回： QF断开
电流互感器二次侧电流为0
QF1断开
跳闸回路断电
电流互感器一次侧电流为0 KA线圈失电, KA触点返回(打开)
KM线圈失电,KT触点返回(打开)
KS的返回：
三、定时限过电流保护（电流 保护的第Ⅲ段）
• 1、 作用： 作为本线路主保护的近后备以及相邻线 下一线路保护的远后备。其起动电流按躲 最大负荷电流来整定的保护称为过电流保 护，此保护不仅能保护本线路全长，且能 保护相邻线路的全长。