三段电流保护整定计算.doc

第一章 继电保护的作用和基本要求

一、电力系统继电保护的作用
短路类型：三相短路、两相短路、两点接地短路、单相接地短路。
在发生短路时可能产生以下的后果：
（1）通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；
（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命；
（3）电路系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；
（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。
1、不正常运行状态：
电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。
2、事故：
就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。
3、继电保护装置：
就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：
（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行；
（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。
二、继电保护的基本原理
1、电流的增大；
2、电压的减小；
3、电流与电压之间相位角的变化；
4、不对称的短路，出现相序分量的电流和电压。
三、继电保护装置的组成部分
1、测量部分；
2、逻辑部分；
3、执行部分。
四、对电力系统继电保护的基本要求
1、选择性：就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
2、速动性：是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。
3、灵敏性：是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。
4、可靠性：可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。

第二章 三段式电流保护

一、三段式电流保护
1、什么是电流速断保护？
电力线路或设备发生故障时，其故障电流达到或超过保护装置的起动电流值，保护装置即时起动，开关设备立即跳闸，切除故障，这种保护方式，称为电流速断保护。
2、 什么是限时电流速断保护？
速断保护不能保护线路全长，只能有选择性地保护线路一部分，余下部分为速断保护的死区。为避免上述情况，速断保护也可做成略带时限，称为限时电流速断保护。它和无时限电流速断配合，以消除电流速断保护的动作死区。
3、什么叫定时限过流保护？
为了实现过电流保护的动作选择性，各保护的动作时间一般按阶梯原则进行整定。即相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大，且每套保护的动作时间是恒定不变的，与短路电流的大小无关。具有这种动作时限特性的过电流保护称为定时限过流保护。
二、三段式电流保护装置的整定计算
Ⅰ、瞬时电流速断：
（1）保护装置的启动电流是按躲开下一段线路出口处的最大运行方式下三相短路电流来整定。
（2）没有时限。
Ⅱ、限时电流速断：
（1）保护装置的启动电流是按躲开下一段线路的瞬时电流速断的启动电流来整定。
（2）动作时间是根据下一段线路的瞬时电流速断保护的动作时间来整定。
Ⅲ、定时限过电流：
（1）保护装置的启动电流是按躲开本线路的最大负荷电流来整定。
（2）动作时间是根据下一段线路的过电流保护的动作时间来整定。
WL1
WL2
WL3
K11
K21
K31
1
2
3
～

（一）电流速段保护：
（1）继电器的动作值：
（K/k=1.2～1.3）
（2）保护装置的启动电流：

（3）灵敏度效验：

（二）限时电流速断保护：
（1）下一段线路的速断启动电流：

（2）继电器的动作值：
（K//k=1.1～1.2）
（3）保护装置的启动电流：

（4）动作时限：

（5）灵敏度效验：

（三）定时限过电流保护：
（1）继电器的动作值：
（Kk=1.15～1.25，Kh=0.85）
（2）保护装置的启动电流：

（3）动作时限：

（4）灵敏度效验：
（主）
（备）

备注：
一、电力系统的最大与最小运行方式
1、最大运行方式：是指系统投入运行的电源容量最大，系统的等值阻抗最小，以致发生故障时，通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。
2、最小运行方式：是指系统投入运行的电源容量最小，系统的等值阻抗最大，以致发生故障时，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。
二、电流互感器的接线系数
接线系数是指故障时反映到电流继电器绕组中的电流值与电流互感器二次绕组中的电流值之比，即：继电器绕组中的电流值/电流互感器二次绕组中的电流值。
当继电保护的接线系数越大，其灵敏度越低。接线系数的大小反映的是电线连接的牢固程度。接线系数越小（最小为1），线路连接越牢固。接线系数=1，说明线路连接的非常可靠，就像没有连接（原装的）一样。
对于三相式完全星型接线和两相两继电器不完全星型接线时为1。对于两电流差接线，三相短路时，接线系数是；当A、C两相短路时，接线系数是2，当A、B或B、C两相短路时，接线系数是1。

例：如图所示，某35KV供电的网络拟在保护1和保护2上分别安装三段式电流保护，保护采用二相式接线。线路WL1保护用电流互感器的变比KTA=300/5，线路WL1中的最大负荷电流If.max=210A，线路上K1、K2、K3点在系统最大和最小运行方式下的三相短路电流的值分别为I(3)k1.max=3820A，I(3)k1.min=3200A，I(3)k2.max=1350A，I(3)k2.min=1150A，I(3)k3.max=500A，I(3)k3.min=400A。试对线路WL1的三段式电流保护进行整定计算，并对其灵敏度系数进行校验。（保护2的定时限过电流保护的动作时间按阶梯原则确定为1.3S）
WL1
WL2
WL3
K11
K21
K31
1
2
3
～
I/dz.1
I//dz.1
I/dz.2
Id
L
L
t
t/1
t/2
t//1
t//2
△t
△t
t2
t1

取值：K/k=1.3 K//k=1.1 Kk=1.2 Kh=0.85
解：（1）电流速段保护：
继电器的动作值：，整定为30A
保护装置的启动电流：
灵敏度校验：
（2）限时电流速断保护：
下一段线路的速断启动电流：
继电器的动作值：，整定为12A
保护装置的启动电流：
动作时限：
灵敏度系数：
（3）定时限过电流保护：
继电器的动作值：，整定为5A
保护装置的启动电流：
动作时限：
灵敏度系数：
思考题：
1、过电流保护、电流速断保护二者有何区别？
答：（1）过电流保护通常是指其起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。它在正常运行时不应该起动，而当一次电路发生相间短路时，则能反应于电流的增大而动作，在一般情况下，它不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。
（2）电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护。为了保证前后两级瞬动的电流速断保护的选择性，电流速断保护的动作电流Idz应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流（三相短路电流）Ik·max来整定。因为只有如此整定，才能避免在后一级速断保护线路首端发生三相短路时，前一级速断保护误动作的可能性。被保护线路发生三相短路时，母线电压骤降，电流猛增，当电流超过速断的整定值后，保护装置动作，使断路器跳闸，切除故障。