1、第2章 线路阶段式电流保护,任务1.设计应用于单侧电源线路的三段式电流保护，并进行整定计算。2.分析线路不同地点发生相间短路时方向元件及方向电流保护的动作情况。3.选择线路的接地保护方式。,知识点1.三段式电流保护各段的原理、整定计算方法。电流保护的接线方式。2.阶段式方向电流保护的构成、方向元件的装设原则。方向元件的作用、原理、接线。4.零序方向元件的原理、接线，阶段式零序电流保护的构成。5.中性点非直接接地系统接地保护方式。,目标1.熟练掌握三段式电流保护各段的原理、整定计算方法、特点。2.掌握阶段式方向电流保护的构成，方向元件的作用、原理、接线。3.掌握中性点直接接地系统、中性点非直接接
2、地系统单相接地的特点及保护方式。4.掌握零序方向元件的原理、接线。,2.1 阶段式电流保护,2.1.1 无时限电流速断保护,2.1.2 限时电流速断保护,2.1.3 定时限过电流保护,2.1.4 电流保护的接线方式,2.1.5 三段式电流保护,2.1.6 三段式电流保护整定计算举例,2.1.1 无时限电流速断保护,反应电流增大而瞬时动作的电流保护，又称为第段电流保护 。,1.无时限电流速断保护的原理及整定,如何计算短路电流？,短路电流计算：,三相短路时,两相短路时,系统阻抗,相电势,故障点到保护安装处距离,0.4欧姆/公里,短路电流大小由以下因素决定：a.系统运行方式， 系统电源等效阻抗,与电
3、源投入数量、电网结构变化有关，,最大时短路电流最小，称为最小运行方式；,最小时短路电流最大，称为最大运行方式。,c.短路类型，,b.故障点远近，,B母线短路时流过保护1的最大短路电流为：,无时限电流速断保护动作电流的整定：,动作电流应满足以下条件：,考虑电流互感器、电流继电器均有误差,可靠系数,1.21.3,整定时应考虑相邻线路发生故障时段电流保护不动作。 即段电流保护的动作电流应“躲过”被保护线路末端短路时流过保护的最大短路电流。,整定过程图解,最大运行方式下三相短路,本线末最大短路电流,保护区,灵敏系数校验：要求最小保护范围不小于线路全长的15%。,要求,电流速断保护单相原理接线图,2.
4、无时限电流速断保护原理接线,3.无时限电流速断保护特点,（1）保护区受运行方式、故障类型影响。,短路电流水平降低，电流保护的保护区缩短,（2）电流段保护不能保护本线全长。,段保护最长的保护区不能伸出本线范围,特殊情况，如线路变压器组时，将段保护区伸入变压器，可以保护线路全长。,线路变压器组整定方法,（3）靠动作电流的整定获得选择性。,（4）动作迅速，可靠性高。,2.1.2 限时电流速断保护,1.限时电流速断保护的工作原理及整定计算,限时电流速断保护（电流II段）:带有较短时限动作的第二套电流保护。,限时电流速断保护，又称第段电流保护。,设置目的：弥补电流段保护不足，保护本线全长,整定原则：为了
5、可靠保护本线全长，保护区必然伸入下线，必须解决与下线保护“抢动”问题。,与下线电流段保护配合具体为时限配合及保护区配合,时限配合：,动作时限较电流段保护长，可取0.30.5秒,保护区配合：,保护区不超过下线电流段保护区,如果保护区超过了下线电流段保护区,保护2的段不起动；保护1的段起动，0.5秒后误动，跳开1QF。,如何保证段保护区不超过下一线路段保护区？,由动作电流整定保证,电流段保护整定公式：,按上面公式整定能保证选择性，但能保护本线全长吗？,应进行灵敏度校验，确认保护本线全长能力。,灵敏度校验概念,电流保护动作条件：,即：,灵敏度系数Ksen,考虑TA、继电保护误差，Ksen1不能保证可
6、靠动作,Ksen1.3才能保证可靠动作,应选取本线路范围内最小的短路电流进行校验。,如果本线路范围内最小的短路电流能保证段保护可靠动作，则说明段保护具有保护本线全长的能力。,Ksen1.3，灵敏度合格，能够保护本线全长,Ksen1.3，灵敏度不合格，不能保护本线全长,本线最小短路电流,应考虑更换为距离保护或改与下线段保护配合,限时电流速断保护单相原理接线图,2.限时电流速断保护的单相原理接线图,3.限时电流速断保护的特点,能保护线路全长靠动作电流和动作时限的整定获得选择性能作为本线路的主保护动作迅速，可靠性高保护区受运行方式、故障类型影响,2.1.3 定时限过电流保护,线路配置了电流段及段后，
7、可以切除本线路上的故障。,但是当继电保护或断路器发生故障时，仍不能保证切除故障。还应设段保护。,拒动,主保护,后备保护,近后备,远后备,“近后备”与“远后备”,定时限过电流保护：动作电流按躲过最大负荷电流整定的电流保护。,1.定时限过电流保护（电流段）整定原则,（1）过电流保护动作电流整定,A.过电流保护在正常运行时不动作,负荷电流,B.过电流保护在外部故障切除后可靠返回,自起动系数,自起动情况：,外部故障切除时，电压升高，相当于电动机负荷同时起动，此时电流为电机的起动电流，大于负荷电流。,为自起动系数，它决定于网络接线和负荷性质，一般取1.53,（2）过电流保护动作时限整定,段保护动作时限阶
8、梯特性,（3）过电流保护灵敏系数校验,a)校验用作本线路近后备保护的灵敏度,b)校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度,使用本线路末端最小短路电流校验，要求Ksen 1.31.5,使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求Ksen1.2,定时限过电流保护单相原理接线图,2.定时限过电流保护的单相原理接线图,（1）能作为本线路的近后备保护，相邻线路的远后备保护。（2）靠动作时限的整定获得选择性。（3）动作时限较长。（4）灵敏度较高。,3.定时限过电流保护的特点,2.1.4 电流保护的接线方式,电流保护接线方式：电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式。*三相完全星形接线：*两相不完全星形接线：,接线
9、系数：流入电流继电器的电流与电流互感器二次侧电流的比值。完全星形与不完全星形接线的接线系数均为1。,接线系数：,电流继电器的动作电流（保护的二次动作电流）：,保护的一次动作电流：,电流保护三相完全星形接线,三相完全星形接线能反应各种相间和接地短路，应用于中性点直接接地电网。,电流保护两相不完全星形接线,两相不完全星形接线能反应各种相间短路，应用35kV及以下电压等级的电网。,两相电流差接线,两相电流差接线主要应用于610kV中性点不接地电网。,电流保护一般用于1035kV电网，属于小电流接地系统，一般采用不完全星形接线。保护应统一安装在同名相上（通常装于A、C相）。,注意在1035kV小电流接
10、地系统中发生单相接地时，没有短路电流。线路仍可继续运行2小时。,2.1.5 阶段式电流保护,1. 阶段式电流保护的构成,*无时限电流速断保护（电流I段） *限时电流速断保护（电流II段） *定时限过电流保护（电流III段）,主保护,后备保护,l,0,三段式电流保护的保护区及时限配合特性,l,A,B,C,1,2,3,QF1,QF3,QF2,IK,t,I,I,I,0.5,t,I,I,0.5,t,I,归总式原理图,2. 电磁型电流保护原理图与展开图,展开式原理图,3. 低压线路保护逻辑框图,2.1.6 三段式电流保护整定实例,要求：对三段式电流保护1进行整定计算。,1.短路电流计算B母线短路时的短路
11、电流：,C母线短路时的短路电流：,解：,2.保护1的整定计算（1）保护1电流I段整定计算动作电流：,动作时限为保护固有动作时间。灵敏度校验：,灵敏度满足要求。,2.保护1电流段整定计算,（1）动作电流,（2）动作时限,（3）灵敏度校验,灵敏度满足要求。,3保护1电流段整定计算,（1）动作电流,（2）动作时限,（3）灵敏度校验,（a）作近后备保护,近后备灵敏度满足要求。,（b）作远后备保护,远后备灵敏度满足要求。,对电流保护的评价1.选择性电流保护在单电源线路上具有选择性。电流段由动作电流保证选择性；电流段由动作电流及动作时间保证选择性；电流段由动作时间阶梯特性保证选择性。,2.速动性电流段快速性最好，动作时间仅为ms级的 继电器固有动作时间；电流段快速性次之，动作时间为0.5s左右；电流段快速性最差，动作时间长。,3.灵敏性电流段灵敏性最差，不能保护本线全长（除线变组情况）；电流段灵敏性较好，能保护本线全长；电流段灵敏性最好，能保护下线全长。,4.可靠性电流保护构成简单，可靠性较高。,电流保护应用范围电流保护简单可靠，但是保护区随系统运行方式 及短路类型变化。电流保护主要用于单电源的1035kV馈电线路 作为相间短路的保护。,实际应用时，由于段保护动作时限不长，常将阶段式电流保护简化为电流速断保护与过电流保护两段式。,
