第3章输电线路相间短路电流保护

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1、继电保护原理,第三章 输电线路相间短路电流保护,培训内容,第一节 无时限电流速断保护 第二节 限时电流速断保护 第三节 定时限过电流保护 第四节 阶段式电流保护 第五节 电流电压联锁保护 第六节 反时限过电流保护,第三章 输电线路相间短路电流保护,第一节 无时限电流速断保护,概述,电流保护有无时限电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护三种。 电流保护是最早的继电保护措施，之前就是简单的熔断器保护。 无时限电流速断保护就是一旦检测出发生短路，不带延时地断开电路的保护。 无时限电流速断保护可作为被保护线路相间短路的主保护。,无时限电流速断保护原理,最大运行方式下三相短路时，流过保护的最大

2、三相短路电流与短路点位置的关系曲线；,最小运行方式下两相短路时，流过保护的最小两相短路电流与短路点位置的关系曲线；,为了满足选择性要求，保护启动时必须确保短路点位于本线路之内，即 IoperIKNmax,由于IoperIKNmax，导致其保护范围只有离线路首端的一部分；,系统运行于最小方式时，其保护范围更小，有时甚至没有保护；,无时限电流速断保护接线,系统发生短路时，流过线路的电流突然增大；,当TA二次电流超过KA的Ioper时，KA动作，常开接点闭合 ；,导致KM线圈带电， KM接点闭合；,通过KS的线圈、 QF的辅助接点QF1使QF的跳闸线圈 TQ 通电，然后跳闸；,接线展开图,1、保护动

3、作电流的整定计算 保证相邻线路短路时，本保护不动： 最大运行方式下，被保护线路末端N发生金属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流； Krel可靠系数，考虑了短路电流计算误差、继电器动作电流误差、短路电流非周期分量的影响，及必要的裕度引入的系数，一般取1.21.3。,整定原则,整定原则,1、保护动作电流的整定计算 2、保护动作时间的计算 保护力求最短时间内切除故障，因此不带延时。但为了避免管型避雷器放电引起保护误动，利用带有0.060.08s延时的中间继电器，增大保护的固有动作时间。,整定原则,1、保护动作电流的整定计算 2、保护动作时间的计算 3、保护灵敏度校验 灵敏度按最小保护范围校验，

4、应确保最小保护范围不小于线路全长的15%20%。,第三章 输电线路相间短路电流保护,第二节 限时电流速断保护,概述,无时限电流速断保护虽然动作速度很快，但不能保护线路的全长，应加以改进。 限时电流速断保护用于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，承担本线路中无时限电流速断保护范围之外的保护任务。,限时电流速断保护原理,0,为了保护线路全长，其保护范围必定要延伸至下一段线路，即,为了满足选择性，其保护范围又必须在下一段线路的无时限速断范围之内，即,而且，还要加上一个限时t。,这样，在首端短路时，由于无时限速断保护先于动作，限时速断返回；,在末端短路时，由于无时限速断保护不能动作

5、，限时速断延时t后正确动作；,若无时限速断保护故障，限时速断延时t后动作，作为近后备保护；,在下一段线路首端短路时，由于下段的无时限速断保护先于动作，限时速断返回；,限时电流速断保护接线图,用时间继电器代替中间继电器，过程一样。,接线展开图,整定原则,1、动作电流 与相邻线路无时限电流速断保护（或主保护）配合： Krel由于带有一个延时t，非周期短路电流的影响较小，可比无时限速断保护略小，选1.11.2。,整定原则,1、动作电流 2、动作时间 由于限时电流速断保护的保护范围延伸到了下一段，为了保证选择性，其动作时间应比下一段的无时限电流速断保护高一个时间级差t，即 t一般为0.30.5s。,整

6、定原则,1、动作电流 2、动作时间 3、灵敏度校验 校验方法：选择在要求的保护区内，最不利于保护动作的短路情况，来校验保护是否能够动作。,整定原则,1、动作电流 2、动作时间 3、灵敏度校验 即校验最小运行方式下本线路末端发生两相短路时的灵敏度Ksen： 为保证线路末端故障时，保护一定能动作，要求：,第三章 输电线路相间短路电流保护,第三节 定时限过电流保护,概述,无时限电流速断保护和限时电流速断保护的结合，既可以保证首端保护的快速性，又能够在全线路范围内实现0.5s内的快速保护。 因此，可以作为主保护。 但，一旦下段线路的断路器拒动，无法切除故障，即不能实现后备保护的功能。 为了保护相邻线路

7、的故障，可以采用定时限过电流保护。,定时限过电流保护原理,定时限过电流保护的接线与限时电流速断保护一样，所不同的是动作电流和动作时间的整定不同。 为了能够作为相邻线路的远后备，定时限过电流保护必须能反应远方短路。 因此，其动作电流Ioper必须尽可能小，但又必须保证正常工作时不能误动。 同时，定时限过电流保护只是作为远后备保护，必须确保主保护正常工作时不能误动。 因此，动作时间必须比主保护长。,动作电流整定原则,定时限过电流保护的动作电流的整定，必须考虑以下两个条件： 1、动作电流Ioper必须大于该线路上可能出现的最大负荷电流Ilmax，以保证正常运行情况下不误动，即 Ioper Ilmax

8、 确定最大负荷电流Ilmax时，必须考虑实际可能的最严重情况。比如双回路供电线路中的一回线路切除后，另一回线路上负荷电流的增大。,动作电流整定原则,定时限过电流保护的动作电流的整定，必须考虑以下两个条件： 2、当相邻元件故障切除后，已动作的过电流继电器要可靠返回。,当K点短路故障时，短路电流将流经保护1和2，两者都要起动。,按选择性要求应由保护2动作切除故障，保护1由于电流已减小而立即返回。,实际上，短路故障时，变电所N母线上所接正在运行的电动机被制动。,在故障切除后电压恢复时，电动机有一自起动过程，流经保护1的电动机自起动电流要大于正常工作的负荷电流。,动作电流整定原则,定时限过电流保护的动

9、作电流的整定，必须考虑以下两个条件： 2、当相邻元件故障切除后，已动作的过电流继电器要可靠返回。 最大自起动电流Issmax与正常运行时最大负荷电流有如下关系： Issmax=KssIlmax 自启动系数Kss大于1，显然在最大自起动电流Issmax下保护1必须可靠返回，即保护1的返回电流Ires Issmax 。,动作电流整定原则,定时限过电流保护的动作电流的整定，必须考虑以下两个条件： 2、当相邻元件故障切除后，已动作的过电流继电器要可靠返回。 引入可靠系数Krel，有 Ires=KrelKssIlmax 根据Kres=Ires / Ioper ,动作电流整定如下：,可靠系数，一般取1.1

10、51.25,电动机自启动系数，大于1 ，由网络具体接线和负荷性质确定。,电流继电器的返回系数，机电型一般取0.85,该值越小，灵敏性越差。,动作时限整定原则,为了满足选择性，过电流保护动作时应按阶梯原则整定。 如图，假定各线路上均装有定时限过电流保护，各保护的动作电流均按照躲过各自的最大负荷电流整定。,当K1点短路故障时,短路电流将流经保护1和2，两者都要起动。,按选择性要求应由保护2动作切除故障，保护1由于电流已减小而立即返回。,因此，保护1、2的动作时限应满足： t1=t2+t,同理： t2=t3(或t5)+t 由于保护3、5位置相近，取t3、t5较大者,同理： t3=t4+t,保护4位于

11、线路末端，只要电动机故障，即可瞬时动作，相当于无时限电流速断，t4可为保护装置的固有时间。,整定时，从网络最末一级开始，向电源方向逐级增加一个t，其动作时限由各保护的时间继电器实现，与动作电流无关，故称定时限过电流保护。,灵敏度校验,灵敏度按如下式子校验： 其中IKmin指： 1）过电流保护作为本线路近后备时，指本线路末端发生两相短路时的最小电流值，Ksen1.31.5； 2）过电流保护作为相邻线路的远后备时，指相邻线路末端发生两相短路时的最小电流值，Ksen1.2。,第三章 输电线路相间短路电流保护,第四节 阶段式电流保护,概述,无时限电流速断保护动作速度快，可以保护线路首端严重短路的情况，

12、但不能保护线路的全长； 限时电流速断保护带0.5s时限，实现对线路全长的保护，但不能实现对相邻线路的远后备保护； 定时限过电流保护可以实现对相邻线路的远后备保护，但动作慢； 三者结合起来就可实现对线路比较完备的保护，这就是三段式电流保护，分别称为I段、II段、III段保护。,阶段式保护的接线图,保护I段范围内短路。,保护I段无时限启动。,中间继电器动作，操作电源经信号继电器,接通断路器跳闸线圈,跳开断路器。,保护II、III段返回。,阶段式保护的接线图,保护II段范围内短路。,保护I段启动不了。,保护II、III段启动。,保护II段延时时间小于III段，先动作。,动作后，保护III段返回。,阶

13、段式保护的接线图,相邻线路末端短路。,保护I、II段启动不了。,保护III段启动，延时时间到后短路还没有被切除，则动作。,阶段式保护的逻辑图,阶段式保护的原理接线图,保护I段启动，1KA动作。,常开接点闭合,信号继电器1KS动作,信号继电器接点闭合，发信。,中间继电器KCO动作,接点闭合，通过QF，接通TQ跳闸,阶段式保护的展开接线图,保护I段启动，1KA动作。,常开接点闭合,信号继电器1KS动作,信号继电器接点闭合，发信。,中间继电器KCO动作,接点闭合，通过QF，接通TQ跳闸,第三章 输电线路相间短路电流保护,第五节 电流电压联锁保护,概述,当系统运行方式变化很大时，无时限电流速断保护的保

14、护范围很小，甚至可能没有保护范围。 如果采用限时电流速断则增加了故障切除时间，如果想在不增加故障切除时间的条件下增大保护范围，可以采用电流电压联锁速断保护。,电流电压联锁保护原理,无时限电流速断保护,无时限低电压速断保护,最大运行方式下短路电流与短路位置关系曲线。,经常运行方式下短路电流与短路位置关系曲线。,最小运行方式下短路电流与短路位置关系曲线。,最大运行方式下母线残压与短路位置关系曲线。,经常运行方式下母线残压与短路位置关系曲线。,最小运行方式下母线残压与短路位置关系曲线。,设定经常运行方式下电流速断的保护范围。,设定经常运行方式下低电压速断的保护范围。,两者的保护范围设定相同。,最大运

15、行方式时，电流速断的保护范围变大。,但，低电压速断的保护范围变小，因此实际范围变小。,最小运行方式时，低电压速断的保护范围超出本线路。,但，最小运行方式时，电流速断的保护范围变小。,可见联锁速断满足选择性要求。,但保护范围比无时限电流速断要长。,电流电压联锁保护接线图,短路时电流继电器动作,常开接点闭合,低电压继电器也动作,常闭接点闭合,KM1中间继电器带电,常开接点闭合,电流继电器控制的电源通过KM1常开接点使KM2动作,电源通过信号继电器线圈，然后跳开断路器。,如果低电压继电器动作，但电流继电器没有动作，只发TV断线信号。,第三章 输电线路相间短路电流保护,第六节 反时限过电流保护,概述,带时限电流保护按其动作时间特性分有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。 定时限过电流保护装置动作时间按整定时间固定不变，与故障电流大小无关； 反时限过电流保护装置的动作时间与故障电流大小成反比，故称为反时限特性。 利用反时限过电流继电器可以组成反时限过电流保护。 在线路靠近电源端短路时，短路电流越大，动作时限越短。,反时限过电流保护特性,在线路靠近电源端短路时，短路电流越大,动作时限越短。,短路电流越大,动作时限越短。,