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1、城市架空线路入地改造预算方案设计前 言当保护线路上发生短路故障时，其主要特征为电流增加和电压降低。电流保护主要包括：无限时电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。电流速断、限时电流速断、过电流保护都是反映电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择启动电流。速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时电流速断是按照躲开下一级相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。但由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择地切除故障，常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起
2、，构成三段式电流保护。具体应用时，可以只采用速断加过电流保护，或限时电流速断加过电流保护，也可以三者同时采用。但是在三段式电流保护电路在实施的过程中会存在着一定的问题，所以需要对于三段式电路进行整定和校验，这样才能够使的线路能够正常的进行传输电量。摘 要三段式电流保护通常用于3-66kV电力线路的相间短路保护。在被保护线路上发生短路时，流过保护安装点的短路电流值，随短路点的位置不同而变化。在线路的始端短路时，短路电流值最大；短路点向后移动时，短路电流将随线路阻抗的增大而减小，直至线路末端短路时短路回路的阻抗最大，短路电流最小。短路电流值还与系统运行方式及短路的类型有关。所以对于三段式电流保护电
3、路进行整定以及校验是至关重要的。这样有助于对于线路正常进行运输。减少安全事故发生的概率。关键词：整定；校验；三段式电流目 录前 言1摘 要2第1章 绪言5第2章 城市架空线路入地改造预算方案设计62.1任务描述62.2任务要求6第3章 信息咨询73.1三段式电流保护73.2三段式电流保护的优缺点123.3三段式电流保护动作时限的整定123.4三段式电流保护装置灵敏性的校验13第4章 制定三段式电流保护整定校验方案工作计划154.1设计进度计划154.2设计任务划分154.3设计必备工具154.4所需设备154.5三段式电流保护整定校验工作原理16第5章 实施三段式电流保护整定校验方案工作计划2
4、05.1前期准备205.2三段式电流保护整定计算205.3三段式电流保护电路25第6章 过程检查与控制27第7章技术总结317.1三段式电流保护整定原则317.2.三段式电流保护整定方法327.3设计总结33致谢34参考文献353第1章 绪言随着社会的不断发展，环境污染与能源枯竭已经成为急需解决的问题，能源的需求已经成为全世界关注的焦点，对新能源的开发利用已迫在眉睫。太阳作为太阳系中的恒星，不失为人类最大的能源库，由此看来，太阳能作为一种较为清洁且适用范围较广的能源而显得越来越重要，采用光伏发电便成为了电力系统发展过程中的必然。但是，在光伏接入配电网后，原有的单电源辐射式网络变为了多电源分散式
5、网络，这使得配电系统故障后的电气量特征发生巨大变化，从而使得传统配电网的继电保护模式难以满足电力系统安全稳定的运行要求。其中，三段式电流保护作为电力系统中最重要的同时也是最主要的保护方式，在光伏接入后容易出现保护范围、灵敏度的改变以及误动拒动等问题，所以对三段式电流保护整定值进行重新计算就显得尤为重要。本文在对三段式电流保护的特点及其整定原则进行了详细研究的基础上，分析了光伏电源的接入对三段式电流保护的影响，同时还对光伏接入后的三段式电流保护整定值进行了重新计算。由于光伏电源的接入，原先的单电源辐射状网络变为了多电源分散式网络，改变了原有配电网故障后的短路电流方向和大小，这势必会导致原有的三段
6、式电流保护出现灵敏度、保护范围大小的改变，甚至出现拒动或误动，而这些问题也会由于其短路故障点的不同而各异，致使传统三段式电流保护无法满足运行要求。下面我们将针对分布式电源接入配电网馈线中部，短路故障点的发生位置不同，而对光伏接入造成的配网电流保护的影响进行定性分析。所以三段式电流保护整定校验是至关重要的。第2章 城市架空线路入地改造预算方案设计2.1任务描述三段式电流保护通常用于3-66kV电力线路的相间短路保护。在被保护线路上发生短路时，流过保护安装点的短路电流值，随短路点的位置不同而变化。在线路的始端短路时，短路电流值最大；短路点向后移动时，短路电流将随线路阻抗的增大而减小，直至线路末端短
7、路时短路回路的阻抗最大，短路电流最小。短路电流值还与系统运行方式及短路的类型有关。所以对于三段式电流保护电路进行整定以及校验是至关重要的。这样有助于对于线路正常进行运输。2.2任务要求本次主要完成的任务为：（1）掌握无时限电流速断保护、限时电流速断保护及过电流保护的电路原理，工作特性及整定原则；（2）理解输电线路阶段式电流保护的原理图及保护装置中各继电器的功用；（3）掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。（4）复习无时限电流速断保护、限时电流速断保护及过电流保护相关知识。（5）根据给定技术参数，对三段式电流保护参数进行计算与整定。第3章 信息咨询3.1三段式电流保护三段式电流保护分为第I
8、段、第II段、第III段3.1.1电流速断保护（第I段）图3-1 简单网络接线示意图对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。以上图3-1所示的网络接线为例，假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A母线处的保护1来讲，其起动电流必须整定得大于d2点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下B母线上三相短路时的电流，即：（1-1）引入可靠系数，则上式即可写为：（1-2）当被保护线路的一次侧电流达到起动电流
9、这个数值时，安装在A母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下C母线上三相短路时的电流，即：（1-3）当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B母线处的保护2就能起动，最后动作于跳断路器2。后面几段线路的电流速断保护整定原则同上。电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。但由于引入的可靠系数，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85
10、%90%。3.1.2三段式电流保护（第II段）（1）工作原理及整定计算的基本原则由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处（如图1中，对于保护1来说，d2点处）发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短，我们就考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护（如图3-1中的保护2）的保护范围，而动作时限则比下一
11、条线路速断保护高出一个时间阶段，即如图3-2（a）所示，由于它能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障，所以我们称它为限时电流速断保护。现以图3-2中的保护1为例，来说明限时电流速断保护的整定方法。设保护2装有电流速断保护，其起动电流按照（1-3）式计算后为，假设其保护范围为B母线到d3之间的部分，则在d3点发生短路时，短路电流即为，保护2的速断保护刚好能动作。根据以上分析，保护1的限时电流速断保护不应超出保护2的电流速断保护的保护范围，因为在单侧电源供电的情况下，它的起动电流就应该整定为：在上式中能否取两个电流相等？如果选取相等，就意味着保护1的限时电流速断保护的范围正好和保护2的电流速断
12、保护的范围相重合，这在理想的情况下虽是可以的，但在实践中是不行的。因为保护1和保护2安装在不同的地点，它们所使用的电流互感器和继电器的特性很难完全一样，如果正好遇到保护2的电流速断保护出现负误差，其保护范围比计算值缩小，而保护1的限时电流速断保护出现正误差，其保护范围比计算值增大，那么在实际上，当计算的保护范围末端（比如图3-1中的d3点，甚至其后面至C母线之前的某点）短路时，就会出现保护2的电流速断保护不能动作，而保护1的限时电流速断保护却会起动的情况，由于故障位于线路B-C之间，即便是保护2的电流速断保护不能起动，也应该由它的限时电流速断保护动作切除故障，而如果保护1的限时电流速断保护也起
13、动了，其结果就是两个保护的限时速断同时作用于跳闸，因此保护1就失去了选择性。为了避免这种情况发生，就不能采用两个电流相等的整定方法，而必须采用，引入可靠系数，即为： 对于可靠系数，考虑到短路电流中的非周期分量已经衰减，故可选取得比电流速断保护的小一些，一般取。由此可见，在线路上装设了电流速断保护和限时电流速断保护以后，如果在保护1的电流速断保护范围内故障，两者都能起动，但限时电流速断保护比电流速断保护高一个时限，在时间上保证了选择性，因此由电流速断保护瞬时切除故障；而如果在保护1的电流速断保护范围以外而同时又在线路A-B范围内故障时，则由保护1的限时电流速断保护动作以较短的时限（在0.350.
14、6s之间，通常最多取0.5s）切除故障。所以，线路装设了电流速断保护和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保证全线路范围以内的故障能够在0.5s的时间内予以切除，在一般情况下都能够满足速动性的要求。因此具有这种性能的保护可以作为线路的“主保护”。图3-2 限时电流速断保护动作时限配合关系3.1.3三段式电流保护（第III段）过电流保护通常是指其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时不起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流增大而动作，它不仅能保护线路的全长，也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。为保证在正常运行时过电流保护绝不动作，保护装置的起动电流必须整定得
15、大于该线路上可能出现的最大负荷电流，并且在实际中确定起动电流时，还必须考虑在外部故障切除后，保护是否能够返回的问题。如图3所示，当d1点短路时，短路电流将流过保护5、4、3，这些保护都要起动，但是按照选择性的要求，应由保护3动作切除故障，然后保护4和5由于电流已经减小而应立即返回。图3-3选择过电流保护起动电流和动作时间的网络图而实际上当外部故障切除后，流经保护4和5的电流是仍然在继续运行中的负荷电流，由于短路时电压降低，变电所B母线上所接负荷的电动机被制动，因此，在故障切除后电压恢复时，电动机要有一个自起动过程，电动机的自起动电流要大于它正常工作的电流，一般为正常工作时电流的6倍左右。因此，我们引入一个自起动系数来表示自起动时的最大电流与正常运行时最大负荷电流之比，即： 保护4和5在这个电流的作用下必须立即返回，为此应使保护装置的返回电流大于，引入可靠系数，则 由于保护装置的起动和返回是通过电流继电器来实现的，因此，继电器返回电流与起动电流的关系也就代表着保护装置返回电流与起动电流的关系，为此引入继电器的返回系数，则保护装置的起动电流即为 式中 为可靠系数，一般取1.151.25； 为电动机自起动系数，数值大于1，一般为6
