阶段式电流保护

路无时限电流速断保护的保护范围，则动作时限就只需
与下一线路的无时限电流速断保护相配合。 时限配合 动作时限较电流Ⅰ段保护长，可取0.3－0.5秒
t t
Ⅱ
Ⅰ
t t t t
Ⅱ Ⅰ
如何保证Ⅱ段保护区不超过下线Ⅰ段保护区？
由动作电流整定保证
P1
M
1QF
P2
N
2QF
Q
Ik
P2Ⅰ段保护区
IⅡ K rel I act.2 act
K sen

I kB min I op1
校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度
使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求>1.25

K sen
I kC min I op1
2、单相原理接线图
QF
与限时电流速断保护同
QF 1
TQ
信号
KA
I
KT
t
KS
TA
3.定时限过电流保护的特点
P1
M
1QF
P2
N
2QF
拒 动
Q
P1 Ⅰ段保护区
主保护 后备保护
P1 Ⅱ段保护区
P1 Ⅲ段保护区
k
“近后备”与“远后 备”
P1
M
1QF
P2
N
2QF
Q
P2 Ⅰ段保护区
近后备
P1 Ⅰ段保护区 P2 Ⅱ段保护区 P1 Ⅱ段保护区
P1 Ⅲ段保护区
远后备
定时限过电流保护（电流Ⅲ段）整定原则
（1）过电流保护动作时限整定
Ⅲ段保护动作时限阶梯特性
（2）过电流保护动作电流整定
A.过电流保护在正常运行时不动作
I
Ⅲ act
K rel I L.max
Ⅲ
负荷电流
B.过电流保护在外部故障切除后可靠返回
Ⅲ Ⅲ I re K rel K Ms I L.max即:
I
Ⅲ act

K rel K Ms K re
Ⅲ
自起动系数
I L.max
的远后备保护。
2.1.3 定时限过电流保护(第III段电流保护)
作用：作为被保护线路相间短路的后备
Байду номын сангаас
保护
原理：反映被保护元件电流升高而带有
较长时间动作的保护
1、定时限过电流保护的工作原理及整定计算
线路配置了电流Ⅰ段及Ⅱ段后，可以切除本线 路上的故障。 但是当继电保护或断路器发生故障时， 仍不能保证切除故障。还应设Ⅲ段保护。
作的电流保护。
P1
M
P2
E
l
1QF
N
2QF
Ik
如何计算短路电流？
k1
k2
相电势
三相短路时
系统阻抗
I
(3) k
E ZS Z1l
0.4欧姆/公里
故障点到保护 安装处距离
两相短路时
Ik
(2)
E 3 ZS Z1l 2
短路电流大小由以下因素决定： a.系统运行方式（简称运方）， 系统电源等效阻抗
A
P1
1QF
B
2QF
C
Ik
I act
P1Ⅰ段保护区
(3) I k.max
l
特殊情况，如线变组时，将Ⅰ段保护区伸 入变压器，可以保护线路全长。
2.1.2 限时电流速断保护(第II段电流保护)
作用：与无时限电流速断保护配合作为
被保护线路相间短路的主保护
原理：反映被保护元件电流升高而带有
较小时间动作的保护
220kV线路保护：
配置全线速动主保护以及完备的后备保护 线路保护为双重化配置 断路器保护按线路配置 推荐选用差动保护＋纵联距离保护
220kV线路保护主要配置
主要厂家的常见保护型号 南瑞 许继 南自 四方
纵联光纤差动 纵联变化量方向保护 (方向高频)（闭锁式） 主保护 纵联距离保护(高频闭锁距离) 纵联零序方向保护 RCS-931 (高频闭锁零序) 三段式相间距离 后备保护 三段式接地距离 四段零序方向过流 断路器失灵保护 三相不一致保护 断路器 充电保护 RCS-923 保护 过流保护 重合闸
QF
QF 1
TQ
信号
KA
I
KT
t
KS
TA
3.限时电流速断保护的特点

限时电流速断保护结构简单，动作可靠，能保护本线 路全长， 但受系统运行方式变化的影响较大。它是靠动作电流 的整定和动作时限的配合获得选择性的。 与无时限电流速断保护相比，灵敏性较高。可作为无


时限电流速断保护的近后备保护，不能作为相邻线路
I
l
P1
M
P2
E
l
1QF
N
2QF
Zs Ik
最小运方 两相短路
Ik
曲线1 曲线2
k
k1
最大运方三相短路
I act
最小保护区 最大保护区
(3) I k.max
(2) I k.min
M
R
Q
N
l
无时限电流速断保护的灵敏系数通常用保护范围
的大小来衡量，要求最小保护范围不小于线路全
长的15%，即 Lmin 15% L
Lmin
1 3 E ( Z s.max ) I Z1 2 I op1
2、无时限电流速断保护单相原理图
QF
QF 1
YR
信号
KA I
KM
KS
TA
3、无时限电流速断保护特点
优点：无时限电流速断保护简单可靠，动作迅速 。 缺点：不能保护本线路全长，保护范围受系统 运行方式、短路类型、线路长短等的影响。当 运行方式变化很大或被保护线路很短时，甚至 没有保护区。
II t2
l
三段式电流保护的保护区及时限配合特性
电磁型电流保护归总图与展开图
QF _ YR QF + 1KM Ⅰ段动作信号 + 2KS _ + t 1KT _ 2KT 2KM Ⅱ段动作信号 + + Ⅲ段动作信号 + _ 3KS + t _
1KS
+
+
+
I>
1KA 2KA
I>
3KA
I>
4KA
I>
5KA
主保护
*定时限过电流保护（电流III段） 后备保护
I I 1 A I 0.5 t
I I B I 0.5 t 2 QF2
C3
QF3
~
IK
QF1
I I act.1
II I act.1
I I act.2
I l1
II l1
lI 2
III l1
l
0 t
I t1
t III 2
I t3
III t1
II t1
I t2
Ksen>1.3，灵敏度合格，
K
Ⅱ sen

I
（2） k.min Ⅱ act
能够保护本线全长 Ksen<1.3，灵敏度不合格， 不能保护本线全长 应考虑更换为距离保护或 改与下线Ⅱ段保护配合
II rel
I
I
II op.1
K
I
II op.2
II II I t1 t 2 tt 2 2t
2、接线图（单相原理图）
动作电流应满足以下条件：
I
act
act
I
(3) k.max.N
考虑电流互感器、电流继电器均有误差
I
K I
(3) rel k.max.N
可靠 系数
1.2～1.3
整定过程图解
P1
M
P2
E
l
1QF
N
2QF
Zs
Ik
Ik
最大运方三 相短路
k
I
保护区
(3) k.max.N
本线末最大 短路电流
动作电流 act
QF I
2
* *
I1
TA
**
I1
I2
TA
输 电 线 路
I 按照TA参考方向，1 与 I2 同相；
2.1.1 无时限电流速断保护(第I段电流保护)
1、 无时限电流速断保护的工作原理及整定计算
作用：作为被保护线路相间短路的主保护，
保证在任何情况下仅快速切除本线路上的 故障。
原理：反映被保护元件电流升高而瞬时动
IⅡ act.1
P1Ⅱ段保护区
I act.2
O
l
电流Ⅱ段保护整定公式：
I Ⅱ K rel I act.2 act.1 Ⅱ t t
按上面公式整定能保证选择性，但能保护本线全长吗？ 应进行灵敏度校验，确认保护本线全长能力。
灵敏度校验概念 电流保护动作条件： I act I k 即：
WXH
PSL
CSL
纵联 保护
第2章
线路阶段式电流保护
2-1
阶段式电流保护
1. 电流互感器
(1)电流互感器的工作原理 作用：一次大电流变换为二次小电流， 二次相间额定电流为5A或1A。 注意：TA二次侧必须有一点接地， 也只能有一点接地！
注意：TA二次严禁开路！
(2) 电流互感器极性和一、二次电气量的正方向
WXH
PSL
CSL
WXH
PSL
CSL
110kV线路保护：配置一套距离保护＋零序过流保护的后备保护
重要线路，可以配置全线速动的纵联距离保护或光纤差动保护
110kV线路保护主要配置
主要厂家的常见保护型号 南瑞 许继 南自
四方
纵联保护（可选）
距离一段 主保护 零序一段 RCS-941 后备 保护 三段相间距离 三段接地距离 三四段零序过流 自动重合闸 低周减载 WXH PSL CSL
1、限时电流速断保护的工作原理及整定计算
设置目的：弥补电流Ⅰ段保护不足，保护本线全长 整定原则：为了可靠保护本线全长，保护区必然伸 入下线，必须解决与下线保护“抢动”问题。
P1
M
1QF
P2
N
2QF
Ik
P1 Ⅱ段 保护区
k
P2 Ⅰ段 保护区
电流II保护范围势必延伸到下一线路首端，为了保证 选择性，它必须带有一定的时限，以便与下一线路的保 护相配合，该时限的大小与其保护范围的延伸程度有关， 为缩短保护动作时限，考虑使其保护范围不超过下一线
I
I 1.act
K I
I rel k.B.max
K
I rel
E Z smin z1lAB
10.5 3 = 1.25 =1.8(kA) 0.2+0.4 10
（2）动作时限，为保护固有动作时间。
（3）灵敏性校验，即求出最小保护范围。
最小运行方式下发生两相短路时的保护范围为：
lmin 1 E 3 ( I Z s.max ) z1 I1.act 2 1 10.5 3 3 ( 0.3) 6.54(km) 0.4 1.8 2
35kV、10kV线路保护： 配置一套距离保护＋过流保护的后备保护 重要线路，可以配置全线速动的纵联距离保护或光纤差动保护
35kV线路保护主要配置 纵联保护（可选） 主保护 电流速断+限时速断
主要厂家的常见保护型号 南瑞 许继 南自 四方
RCS9611 后备 保护 三段式相间距离（选） 过流三段保护 （可带电压闭锁） 低周减载 自动重合闸 绝缘监测 接地选线
自起动情况 外部故障切除时，电压升高，相当于电动机负 荷同时起动，此时电流为电机的起动电流，大 于负荷电流。 以 K Ms I L.max 表示
KMs 为自起动系数，它决定于网络接线和负荷性质，
一般取1.5～3
（3）过电流保护灵敏系数校验 校验用作本线路近后备保护的灵敏度 使用本线路末端最小短路电流校验，要求>1.5
6.54 lmin % 100% 10 65.4% 15%
2.保护1电流Ⅱ段整定计算 （1）求动作电流 与相邻线路保护2的Ⅰ段动作电流相配合
II II I II I I act.1 K rel I act.2 K rel K rel I K.C.max
10.5 3 1.1 1.25 0.82(kA) 0.2 0.4 25
Z S 与电源投入数量、电网结构变化有关，
Z S 最大时短路电流最小，称为最小运方式； Z S 最小时短路电流最大，称为最大运方式。
b.故障点远近，
故障点越近， 越小，短路电流越大。 l
(3) (2) c.短路类型， I k I k
外部故障时流过保护P1的最大短路电流为：
I
(3) k.max
E ZS.min Z1lMN
灵敏度系数 Ksen
I act 1 Ik
K sen 1
考虑TA、继电保护误差，Ksen>1不能保证可靠动作 Ksen>1.25才能保证可靠动作 应选取本线范围内最小的短路电流进行校验。
如果本线范围内最小的短路电流能保证Ⅱ段保护可 靠动作，则说明Ⅱ段保护具有保护本线全长的能力。
本线最小 短路电流

优点是：结构简单，工作可靠，且灵敏性较高，不仅 能作为本线路的近后备保护，而且能作为相邻下一条 线路的远后备保护。在35kV及以下单侧电源辐射形 电网中获得广泛应用。 缺点是：动作时间长，而且越靠近电源其动作时限越

大，对靠近电源端的故障不能快速切除。
2.1.5
三段式电流保护
*无时限电流速断保护（电流I段） *限时电流速断保护（电流II段）
I>
6KA
I>
TAa
TAc
归总式原理图
展开式原理图
2.1.6 三段式电流保护整定实例
A 10kV
I L.max 150 A
1QF
B
2QF
C 15km
3QF
10km
ZS.min 0.2 ZS.max 0.3
P1
P2
P3
1.保护1电流I段整定计算 （1）动作电流
按躲过最大运行方式下本线路末端（即B母线处） 三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即
（2）动作时限
I t1II t2 t 0.5(s)
（3）灵敏系数校验 使用最小运行方式下本线路末端（即B母线处） 发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验
K
II sen
I K Bmin E 3 II II （ ） I act.1 Z s.max z1lAB 2 I act.1 10.5 3 3 ( ) 0.82 0.3 0.4 10 2 1.49 1.25