阶段式电流保护

2.1.5　阶段式电流保护

电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于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。即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前方各相邻元件电流速断保护的动作电流来整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。

1）概念

由于电流速断保护只能保护线路始端的一部分；限时电流速断保护虽能保护本线路的全长，但不能作为相邻线路的后备保护；定时限过电流保护能保护本线路的全长及相邻下一条线路的全长，然而动作时限太长，且越靠近电源，动作时间越长，因此，为了迅速可靠地切除被保护线路的故障，常常将三种电流保护组合在一起构成一整套保护，称为阶段式电流保护。具体应用时，一般将电流速断保护（Ⅰ段）和限时电流速断保护（Ⅱ段）共同构成主保护，过电流保护（Ⅲ段）作为近后备或远后备保护。但不一定要三段保护全用，可只用两段，即用电流速断或限时电流速断作为Ⅰ段，过电流保护作为Ⅱ段。另外，对于电网末梢线路，可只装带0.5s延时的过电流保护；而对靠近电源处的线路，因过电流保护时限太长，需装设三段式电流保护。

2）三段式电流保护整定计算

【例2.1】　如图2.14所示，已知电流保护采用两相不完全星形接线方式，Z_b＝0.4Ω／km，K_zq＝2，流过线路AB的最大负荷电流I_fhmax＝100A，互感器变比保护2的过电流保护动作时限为2.2s，母线A、B、C等处三相短路时流过线路AB的短路电流值为（kA）：

表2.1　点A、B、C最大及最小运行方式下的I_d

图2.14　双侧电源网络接线及保护动作方向的规定

试对线路AB进行三段式电流保护整定，计算保护各段的一次动作电流、二次动作电流、最小保护范围、灵敏系数以及动作时限。

解：

（1）Ⅰ段

①动作电流

∴I′_dz＝1.3×1.525＝1.983kA

又∵K_jx＝1（采用两相不完全星形接线）

②灵敏性校验

最大运行方式下I_d最大，根据A点短路数据可求出A点背后等效电源的等值阻抗，即

其中为相电压，电网始端调高5%，则有35×1.05＝37kV，称37kV为35kV电网的平均线电压。

则最大运行方式下最小保护范围为

最小运行方式下最小保护范围为

满足灵敏性要求。

③动作时限整定

（2）Ⅱ段

①动作电流

线路AB的Ⅱ段应与线路BC的Ⅰ段配合

∴I″_dzA＝K″_kI′_dzB＝K″_kK′_kI_dCmax＝1.1×1.3×0.562≈0.8kA

②继电器动作电流

③灵敏性校验

满足灵敏性要求。

④动作时限

t″_A＝t′_B＋Δt＝0.5（s）

（3）Ⅲ段

①动作电流

②继电器动作电流

③灵敏性校验

作为近后备保护：

满足灵敏性要求。

作为远后备保护：

满足灵敏性要求。