二输电线路的相间短路的电流保护

1、第二章：输电线路地相间短路地电流保护GB50062-92电力装置地继电保护和自动装置设计规范规定：对363kV 线路地下列故障或异常运行，应装设相应地保护装置：(1相间短路(2单相接地.(3过负荷.1. 310kV 线路装设相间短路保护装置地配置原则(1在 310kV 线路装设地相间短路保护装置，应符合下列要求：1由电流继电器构成地保护装置，应接于两相电流互感器上，同一网络地所有线路均应装在相同地两相上2后备保护应采用远后备方式3当线路短路使发电厂厂用母线或重要用户电压低于额定电压地60%时，以及线路导线截面过小,不允许带时限切除短路时，应快速切除故障4当过电流保护地时限不大于0.50.7s

2、时，且没有第 3款所列地情况，或没有配合上地要求时，可不装设瞬动地电流速断保护(2在 310kV 线路装设地相间短路保护装置，应符合下列规定：1单侧电源线路可装设两段过电流保护：第一段为不带时限地电流速断保护；第二段为带时限地过电流保护可采用定时限或反时限特性地继电器对单侧电源带电抗器地线路，当其断路器不能切断电抗器前地短路时，不应装设电流速断保护，此时，应由母线保护或其他保护切除电抗器前地故障保护装置仅在线路地电源侧装设2双侧电源线路可装设带方向或不带方向地电流速断和过电流保护对 12km 双侧电源地短线路，当采用上述保护不能满足选择性、灵敏性或速动性地要求时，可采用带辅助导线地纵差保护作主

3、保护，并装设带方向或不带方向地电流保护作后备保护3并列运行地平行线路宜装设横联差动保护作为主保护，并应以接于两回线电流之和地电流保护，作为两回线同时运行地后备保护及一回线断开后地主保护及后备保护4环形网络中地线路为简化保护，可采用故障时先将网络自动解列而后恢复地办法，对不宜解列地线路，可参照对并列平行线路地办法 2. 3563kV 线路相间短路保护装置配置原则(13563kV 线路装设地相间短路保护装置，应符合下列要求1对单侧电源线路可采用一段或两段电流速断或电流闭锁电压速断作主保护并应以带时限过电流保 护作后备保护当线路发生短路，使发电厂厂用母线电压或重要用户母线电压低于额定电压地60%时,

4、应能快速切除故障.2双侧电源线路.可装设带方向或不带方向地电流保护.当采用电流、电压保护不能满足选择性、灵敏性和速动性时，可采用距离保护装置.双侧电源或环形网络中，不超过 34km 地短线路，当采用电流电 压保护不能满足要求时，可采用带辅助导线地纵差保护作主保护，并应以带方向或不带方向地电流电压保护作保护3并列运行地平行线路.可装设横联差动保护作主保护 距离保护作为两回线同时运行地后备保护及一回线断开后地主保护及后备保护，并应以接于两回线电流之和地阶段式保护第一节电流保护概述一、保护装置地起动电流保护装置中地继电器都具有继电特性继电特性就是指当输入量 如通过地电流)变化到某一数值时，其触点地状

5、态发生突变反应在节点地输出），继电器具有明确而快速地动作特性，即继电特性，如图 2-2 所示保护装置中使保 护动作地最小电流叫保护地动作电流，用 lact表示；使保护返回地最大电流叫返回电流，用 Ire表示；返回 电流与动作电流地比值叫返回系数，用 Kre表示re1act二、电力系统地运行方式在电源电动势一定地情况下，线路上任一点发生短路时，短路电流地大小与短路点至电源之间地总电 抗及短路类型有关，三相短路电流大小可按下式计算式中 Es系统等效电源地相电动势；Xs归算至保护安装处至电源地等效电抗;Xi线路单位长度地正序电抗；lk短路点至保护安装处地距离所谓最大运行方式是指：归算到保护安装处系统

6、地等值阻抗最小，即 Xs= Xs.min，通过保护地短路电流最大地运行方式；最小运行方式是指：归算到保护安装处地系统等值阻抗最大，即 Xs= Xs.max,通过保护地短路电流最小地运行方式最大和最小运行方式地选取，对不同安装地点地保护，应视网络地实际情况而定同一运行方式下，同一故障点地iK2）3IK3）.2第二节无时限电流速断保护一、无时限电流速断保护 无时限电流速断保护 又叫瞬时电流速断保护简称为电流速断保护），当电力系统地相间短路故障发生在靠近 电源侧时，非常大地短路电流不仅对系 统电力设备构成很大地损坏，还可能危 及电力系统地安全，甚至造成电网地崩 溃，这就要求能快速地切除故障来维护 电

7、网地安全无时限电流速断保护地是 反应电流地增大而瞬时动作地一种保 护它广泛地应用于输电线路及电气设 备保护中二、无时限电流速断保护动作电 流地整定根据继电保护速动性地要求，保护装置动作切除故障地时间，必须满足系统稳定性和保证重要用户供 电地可靠性在简单、可靠和保证选择性地前提下，原则上保护动作越快越好为了保护选择性，无时限电流速断保护 电流I段）地动作电流应大于本线路末端地最大短路电流IK.B.max即|I|（3）1set.1Ik.B.maxreEsXsX,K 所示.在个别情况下，电流速断保护也可以保护线路地全长.如图 2-7 所示，当电网地终端采用线路一变压器或ISet.1VelI1k.B.

8、max所示.而当线路较短时，因为短路电流曲线变化平图 2-4 无时限电图 2-5 系统运行方式变化时对速断保护地影响第三节限时电流速断保护一、限时电流速断保护地作用无时限电流速断保护地保护范围只是线路地一部分，为了保护线路地其余部分，又能较快地切除故障，往往需要再装设一套具有延时地电流速断保护（又称延时电流速断保护 .限时电流速断保护就 是在速断保护地基础上加 一定地延时构成地.如图 2-8 所示，本线路末端 Ki点短路与相邻线路首端 K2点短路时，其短路电流 基本相同为了保护线路 全长，本线路限时电流速 保护地保护范围必须延伸到相邻线路内考虑到选择性 护相配合EsXsALi-H：-B ki图

9、 2-8 限时电流速断保护L2，限时电流速断保护地动作时限和动作电流都必须与相邻元件无时限速断保组地接线方式时，因为线路和变压器可以看成是一个元件 侧线路出口处Ki点地短路来整定，因为变压器地阻抗一般较大，所以 Ki点地短路电流就大为减小，这样整定之后，电流速断就可以保护线路A-E地全长，并能保护变压器地一部分需要说明地是电流速断保护地选择性在此处没有得 到满足，即保护失去选择性，为了减少停电范围，应与自动 重合闸进行配合当变压器故障时，线路首端地速断保护 动作跳开断路器，变压器速断保护也动作跳变压器，而线 路首端地自动重合闸将线路断路器重合，恢复线路供电四、灵敏度校验 无时限电流速断保护地灵

10、敏度通常是用保护范围地大小来衡量，保护范围越大，说明保护越灵敏图 2-3 所示，这样电流速断保护就可以按照躲开变压器低图 2-7在不同地运行方式下，保护范围可能变化很大，所以无时限电流速断保护地灵敏度用最大保护范围和最小 保护范围来衡量根据式2-1），可求得最大运行方式下地最大保护范围i Es1max二(I Xsmin)2-6)Xi1set式中：iSet动作电流因为两相短路电流为三相短路电流地3倍，因此可求得最小运行方式下地两相短路地最小保护范2Imin一v(c1 IXs.max丿Xi21set大t,即Iset22-9 )式中 Kj 可靠系数，考虑保护带，可以选得小些，通常取 1.11.2.式

11、中Krll可靠系数.考虑到电流互感器和电流继电器地误差以及因为变压器分接头改变而影响短路 电流地大小等因素，它地数值取 1.31.4.为了保证选择性应取式2-9） 、 式2-10 ）地较大值作为保护地动作电流.四、灵敏度校验限时电流速断保护装置地灵敏度用起动元件（即电流元件 地灵敏系数Ksen地数值大小来衡量.它是指在系统最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，通过电流元件地电流Ik2min与动作电流IL.1地比值，即Ksen=毕 KMslL.max(2-13因为电流元件（即过电流保护装置地起动元件地返回电流小于起动电流所以从图 2-11 可见，只要IreKMSlL.max地条件能得到满

12、足ICtIL.max地条件也必然能得到满足不等式（2-12可以改写成为以下地等式IllKrelKMslLmax2-14)在式（2-14中，是Kr!为可靠系数，考虑到电流继电器误差和计算误差等因素，它地数值取 115125因为返回电流与动作电流地比值称为返回系数，即元件地保护动作时限相差一个时间级差t这种选择动作时限地原则称为阶梯时限原则即：t1=t2十/t图 2-12 所示地电网中，所有线 路都装有定时限过电流保护 .3 和 5 地动作时限最小、如果t3取 t3与 t5中大者,t2应该等于 t3十t.t2既要比 t3大t,又要比 t5大t.如 果 t2 t4,那么 t1应该等于 t2十t.也就

13、是说,阶梯原则在配合过 程中，不仅要与线路中地保护时限 进行配合，还要与母线上地出线进 行配合.即本线路上定时限过电流 保护地动作时限与线路末端母线 上所有出线中时限最长地一条线路相配合从迅速切除短路故障来看，希Kre=丄邑或者：Iset=上IactKre代入 （2-14,得到计算过电流保护动作电流地公式:Iset.1=KKIL.max2-16 )Kre根据上式2-16）所求得地是一次动作电流如果要计算保护装置地二次电流,还需要计及电流互感器地变比nTAK川K川=KrelKMS Iset.1KcomIL.max217)式中：Is：1为保护装置地二次电流三、灵敏度校验过电流保护装置地灵敏度用电流

14、元件地灵敏系数Ksen地数值大小来衡量过电流保护作为本线路地近后备保护，以被保护线路末端作为校验点进行校,其灵敏度为:严)Ksen 1.5 2 18)Iset.1过电流保护作为相邻线路地远后备保护，以相邻线路末端作为校验点进行校验,其灵敏度为:Ksenv远)IK.C.minpr-set.12 19)四、动作时限地确定前面所讲地保护原理中已说明，为了保证选择性动作时限离电源最远地元件地保护动作时限最小，电网中各个定时限过电流保护装置必须具有适当地,以后地各个元件地保护动作时限逐级递增，相邻两个望时限级差t 愈小愈好；但是为了保证选择性t应该符合以下条件/t=ta+ tb+tc+td ；tb前面一

15、个保护动作时间地正误差（实际动作时间比整定时间大 ；tc一后面一个保护动作时间地负误差（实际动作时间比整定时间小 ；td时间裕度根据式（2-20来确定t,它地意思就是：如果前后两个保护地动作时间都有误差，也能保证在线路负荷侧一个元件地断路器切除短路电流以前，电源侧保护不会发跳闸脉冲，而且还有一些时间裕度由式（2-20可见，“ t 地大小决定于断路器和保护装置地性能目前在定时限过电流保护整定时，一般t 取 0.3 0.5s.第五节阶段式电流保护n段，构成两段式电流保护随着电力网地快速发展，输电线路越来越短，系统阻抗很小，大多数限时电流速 断保护难以达到保护线路全长地目标，所以，限时电流速断保护在

16、实际线路上使用比较少 .、阶段式电流保护地时限特性如图 2-13 所示为阶段式电流保护地时限特性、三段式电流保护地动作电流、保护范围及动作时限地配合情况由图可见，在被保护线路首端故障时，保护地第I段将瞬时动作；在被保护线路末端故障时，保护地第n段将带 0.5s 时限切除故障；而第川段只起后备作用所以，装有三段式电流保护地线路，一般情况下，都可以在 0.5s 时间内切除故障本线路地第川段应与相邻下一线路地第川段从时限上进行配合，当前后两线路地负荷变化不大时，还应从灵敏度上进行配合.三、三段式电流保护原理与展开图继电保护地接线图一般分为原理图，展开图和安装图三种形式.微机型保护装置因为其实现原理比

17、较复杂，一般画出方框图或逻辑图，表示出保护装置地基本功能及它们之间地联系.方框图是原理图地设计依据；逻辑图则表示出各元件或回路之间地逻辑关系一、阶段式电流地构成无时限电流速断保护只能保护线路首端地 一部分，限时电流速断保护能保护本线路全长，但不能作相邻下一线路地后备，定时限过电流保护 能保护本线路及相邻下一线路全长，然而动作时限较长为了迅速、可靠地切除被保护线路上地 故障，可将上述三种保护组合在一起构成一套保 护,称为阶段式电流保护由瞬时电流速断保护构 成电流I段；限时电流速断保护为第n段；过 电流保护为第川段，i、n段共同构成主保护，能 以最快地速度切除线路首端故障和以较快地速 度切除线路全

18、长范围内地故障；第川段，作为后备保护既作为本线路i、n段保护地近后备保 护,也作下线线路地远后备保护.阶段式电流保护 不一定都用三段，也可以只用两段，即瞬时或限时 电流速断保护作为第I段、过电流保护作为第k1L1IkBks_V*2L2I；et.1Iset1lH1lm1,IIset.2tIH1-i-ItfrI2图 2-13 单侧电源线路限时电流速断保护地配合整定说明1EsXsA保护装置地原理图（又称归总式原理图 可以清楚地表示出接线图中各元件间地电气联系和动作原理在原理接线图上所有电气元件都是以整体形式表示，其相互联系地电流回路、电压回路和直流回路都综合在一起为了便于阅读和表明动作原理，一般还将

19、一次回路地有关部分，如断路器、跳闸线圈、辅助（a原理图；（b展开图接点以及被保护地设备等都画在一起这种原理图能使初学者对整套保护装置地构成和工作原理有一个明确地整体概念.展开图是原理图地另一种表示方法.它地特点是按供电给二次回路地每个独立电源来划分地，即将装置地交流电流回路，交流电压回路和直流回路分开来表示.在原理图中所包括地继电器和其它电器地各个 组成部分如线圈、触点等在展开图中被分开画在它们所属地不同回路中，属于同一个继电器地全部元件要注以同一文字符号，以便在不同回路中查找.二、方向过电流保护动作时限整定及方向元件地装设原则同一母线两侧地方向过电流保护，若动作时限不等，则较长地 长出之值不小于一个时限级差t）方 向元件可以省去，若动作时限相等，则都需加方向元件.I用电純I修电吨I桎制世甄不吠八KAI KA.l三、方向元件地基本原理和接线方式方向元件通常采用90接线方式，即在一次系统三相对称，且功率因数C0S$=1时，方向元件地 Um与 Im之间地相位差角为 90 ,这种接线方式称为 90接线 电流超前电压 90）如