三段式电流保护的整定及计算之欧阳道创编

1、欧阳道创编2021.03.06输电线路保护配置与整定计算重点 ：掌握110KV 及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。难点 ：保护的整定计算能力培养要求：基本能对110KV 及以下电压等级线路的保护进行整定计算。学时：4学时主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路）其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；接地短路的特征：1、中性点不直接接地系统特点是：全系统都出现零序电压，且零序电压

2、全系统均相等。非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压 90。故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压 90。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。接地时零序分量的特点：故障点的零序电

3、压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。二、保护的配置欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06小电流接地系统（35KV 及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路

4、故障；由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区”停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑段保护，仅用段+段保护分别作为主保护和后备保护使用。110KV 输电线路一般采用三段式相间距离保护作为相间短路故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。对极个别非常短的线路，如有必要也可以考虑采用纵差保护作为主保护。1、在双侧电源的输电线路上，当反方向短路时，如果保护可能失去选择性的话，就

5、应该增设方向元件，构成方向电流保护。2、变压器线路组接线时，将线路视为变压器绕组的引出线，不再单独设置保护。3、保护的配置没有定则，只要能反应对象上可能出现的所有故障且满足保护的四个基本要求的方案都可以，最经济的方案就是最好的。无论那种保护，其灵敏度都应满足规程要求，否则应改换其它保护方式。三、三段式电流保护的整定计算1、瞬时电流速断保护欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06Iact继电器动作电流IkBmax最大运行方式下，保护区末端 B 母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06抗，一般0.4/KM；Xsmax

6、系统不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护 1 的限时电流速断保护的动作电流大于保护 2 的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护 1 的动作时限应该比保护 2 大。故：Krel限时速断保护可靠系数，一般取 1.11.2；t时限级差，一般取 0.5S；灵敏度校验：欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.063、定时限过电流保护定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备以及相邻线路或元件的远后备。动作电流按躲过最大负荷Krel可靠系数，一般取 1.151.25；Krel电流继电器返回系数，一般取 0.850.95；

7、Kss电动机自起动系数，一般取 1.53.0；动作时间按阶梯原则递推。灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。式中：欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06Ikmin保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。要求：作近后备使用时，Ksen1.31.5作远后备使用时，Ksen1.2注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端；4、三段式电流保护整定计算实例如图所示单侧电源放射状网络，AB 和 BC 均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB 长 20km，线路 BC 长 30km，

8、线路电抗每公里 0.4 欧姆；2)变电所 B、C 中变压器连接组别为 Y，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路 AB 的最大传输功率为 9.5MW，功率因数 0.9，自起动系数取 1.3；4）T1 变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为 28 欧；5）系统最大电抗 7.9 欧，系统最小电抗 4.5 欧。试对 AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。注意：短路电流计算值要注意归算至保护安装处电压等级，否则会出现错误；双侧甚至多侧电源网络中，应取流经保护的短路电流值；在有限系统中，短路电流数值会随时间衰减，整定计算及灵敏度校验时，精确计算应取相应时间处的短路电流数值。B 母线短路三相、两相

9、最大和最小短路电流为：欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06保护 1 的段定值计算工程实践中，还应根据保护安装处 TA 变比，折算出电流继电器的动作值，以便于设定。最小保护范围的校验：=3.49KM欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06满足要求保护 1 限时电流速断保护按躲过变压器低压侧母线短路电流整定：保护 1 定限时过电流保护按躲过 AB 线路最大负荷电流整定：=501.8A动作时限按阶梯原则推。此处假定 BC 段保护最大时限为 1.5S，T1 上保护动作最灵敏度校验：近后备时：欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06注意：不

10、能作 T1 的远后备。四、距离保护的整定计算相间距离保护多采用阶段式保护,三段式距离保护整定计算原则与三段式电流保护基本相同.1、相间距离段保护的整定欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06如果整定阻抗角与线路阻抗角相等，则保护区为被保护线路全长的 80%85%。2、相间距离段保护的整定相间距离段应与相邻线路相间距离第段或与相邻元件速动保护配合。与相邻线路第段配合动作阻抗为：Kbmin最小分支系数。B、汲出分支（保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小。）Znp1引出负荷线路全长阻抗欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06Znp2被影响线路全长阻

11、抗C、助增分支、汲出分支同时存在时总分支系数为助增系数与汲出系数相乘。已知，线路正序阻抗 0.45/KM ，平行线路 70km、MN 线路为 40km，距离段保护可靠系数取 0.85。M 侧电源最大阻抗 ZsM.max=25、最小等值阻抗为ZsM.min=20;N 侧电源最大 ZsN.max=25、最小等值阻抗分别为 ZsN.min=15试求 MN 线路 M 侧距离保护的最大、最小分支系数。最小汲出系数：欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06与相邻元件的速动保护配合灵敏度校验：3、相间距离段保护的整定整定计算原则：按躲过最小负荷阻抗整定按躲过最小负荷阻抗整定lm方向阻抗继电器灵敏角欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06注意：以上动作阻抗为一次侧计算值，工程实践中还应换算成继电器的整定值：五、阶段式零序电流保护的整定三段式零序电流保护原理接线图1、零序电流速断保护欧阳道创编2021.03.06欧阳道创编2021.03.06与反应相间短路故障的电流保护相似，零序电流保护只反应电流中的零序分量。躲过被保护线路末端接地短路时，保护安装处测量到的最大零序电流整定。由于是保护动作速度很快，动作值还应与“断路器三相触头不同时闭合”、“非全相运行伴随振荡”等现象产生的零序电流配合，以保证选择性。按非全相且振荡条件整