三段式过流保护的原理及其整定值

无时限电流速断保护(电流I段)

反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护，称为电流速断保护也称为无时限电流速断保护。

1.几个基本概念

（1）系统最大运行方式与系统最小运行方式

最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。

最小运行方式：就是在同样短路条件下，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。

（2）最小短路电流与最大短路电流

在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大，称之为最大短路电流。

在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小，称之为最小短路电流。

（3）保护装置的起动值

对应电流升高而动作的电流保护来讲，使保护装置起动的最小电流值称为保护装置的起动电流。

（4）保护装置的整定

所谓整定就是根据对继电保护的基本要求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。

2、整定计算

（1）动作电流

为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。即

Idz＞Id.max=KK Id.Bmax 式中可靠系数KK =1.2~1.3，

结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能保护全线路，其最大和最小保护范围Lmax和Lmin。

(2) 保护范围（灵敏度KLm）计算（校验）

《规程》规定，在最小运行方式下，速断保护范围的相对值Lb%＞（15%~20%）时，为合乎要求，即

（3）动作时限

无时限电流速断保护没有人为延时,在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型避雷器的放电时间，防止误动作。t=0s

3、对电流速断保护的评价

优点：是简单可靠，动作迅速。

缺点：（1）不能保护线路全长；

（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。

注意: (1) 在最大运行方式下整定后，在最小运行

方式下无保护范围。

二、限时电流速断保护 (电流II段)的电流速断保护

限时电流速断保护：按与相邻线路电流速断保护相配合且以较短时限获得选择性的电流保护。

1、工作原理

（1）为了保护本条线路全长，限时电流速断保护的保护范围必须延伸到下一条线路中去。

（2）为了保证选择性，就必须使限时电流速断保护的动作带有一定的时限。

（3）为了保证速动性，时限应尽量缩短。

2、整定计算

（1）动作电流

电流定值整定原则：不超出相邻Ⅰ段保护范围，习惯上讲：配合。

为确保能够保护全长，灵敏度：

注：若存在多个相邻元件，应分别整定，取大者。

Klm≥1.2，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。

（a）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；

（b）实际的短路电流小于计算值；

（c）电流互感器有负误差，使短路时流入保护起动元件中的电流变小；

（d）继电器的实际起动值可能有正误差，使IdzJ变大；

（e）考虑一定裕度。

思考问题：灵敏性不满足要求，怎么办？

解决方法:

（a）与下一条线路的限时电流速断相配合

（b）动作时限比下一条线路时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段△t，即（2）动作延时

为保证选择性，要加延时。

（20～30ms）(60～80ms) 10ms

3、对限时电流速断保护的评价

（优点）限时电流速断保护结构简单，动作可靠，能保护本条线路全长。

（缺点）不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护，受系统运行方式变化较大。

三、定时限过电流保护（电流III段）

定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。

1、工作原理

反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为本条线路主保护拒动的近后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。

2、整定计算

I、II构成了主保护

当地后备近

作用：后备

远方后备远

原则：按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定：

其中：Ifhmax = KzqIfh Kzq：2以上

Kh：为什么要考虑？

a）定值与正常负荷比较接近。

b）继电特征

如果不考虑返回，可能出现恰好落在和Ih之间

一开始，保护不动，但区外故障时，保护动作切除故障，始终无法返回，延时到跳闸。

所以实际上是按返回电流躲最大负荷整定：Ih ＝ Kk I fhmax

为什么I、II端不考虑返回影响？

因为I、II按故障整定，定值很大，正常时距定值很远，肯定能返回。

时间定值：由于电流定值按躲负荷整定，保护范围很远。为保证选择性，时间空值按阶梯原则。

……

灵敏度：

近

远

注：过长，可考虑电流定值按与相邻II段或III段配合，时间定值就不必按阶梯原则。

3、对定时限过电流保护的评价

优点：结构简单，工作可靠，对单侧电源的放射型电网能保证有选择性的动作。不仅能作本线路的近后备（有时作为主保护），而且能作为下一条线路的远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保护。

缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。

四、阶段式电流保护的应用讨论

1）反映单侧电气量的保护原理，均是按阶段式配置的，应掌握其由来和原理。

2）在实际应用中，可灵活应用，如I、II或I、III或II、III组合。

3）相互之间的配合一般是指电流定值与时间定值全配合，实在没办法时，也可只配合时间定值。

4）时间定值与电流定值是密切相关的，缩小保护范围是解决时间定值过长的一个办法。

5）反配合问题，上级定值确定，整定本级。