浅析三段式电流保护的重要性

浅析三段式电流保护的重要性2016年10月

三段式电流保护与过电流保护、速断保护有区别吗？各自保护的对象是什么？各自保护的意义一样吗？在变电站的停电事件中不难遇到由于短路、过负荷造成停电的，不同程度的短路、过负荷使不同的保护动作从而切断故障点，所以投入保护及投对保护的重要性可想而知，那么如何正确的判别区分保护及投入保护的正确性？

三段式电流保护顾名思义就是有三段保护：1.电流速断保护（Ⅰ段保护）2.限时电流速断保护（Ⅱ段保护）3.限时过电流保护（Ⅲ段保护）各个保护跳闸的意义及原因各有不同，作为变电站的基本保护模块也尤为重要，以下就为大家详细介绍三段式保护的基本情况。电流速断保护：反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护。1.工作原理选择性:保护2动作k2短路保护2不动作k1或k2短路时流过保护2的短路电流几乎一样保护2无法区分k1和k2点短路k1短路+矛盾图1电流速断保护动作特性分析实际：

矛盾分析：区内短路和相邻线路短路存在选择性问题

解决措施：优先保证动作的选择性，即保证区外故障时电流保护不误动，绝不扩大停电范围。按躲开下条线路出口处短路的条件整定。优先保证全线故障快速切除，即首次故障切除不考虑相邻线路出口短路的选择性。扩大切除的设备靠重合闸纠正。解决办法:本线路末端短路时保护不能启动按躲开下条线路出口处短路的条件整定保护2整定电流大于下条线路出口处短路的最大短路电流优先保证选择性

保护不能启动的范围随运行方式、故障类型的不同而不同。在各种运行方式下、发生各种短路时、保护均能切除故障的短路点位置对应的最小范围，称为最小保护范围。例如，保护2的最小保护范围为上图中直线I'op2与曲线II交点前面的部分。图2电流速断保护动作特性分析

动作电流整定：2.电流速断保护的整定计算原则（1）动作电流整定；（2）动作时间整定；（3）保护范围校验

以保护1为例，其启动电流为I'op

，必须整定得大于C母线上可能出现的最大短路电流，即:I'op>Ik.C.max动作时间整定：

速断保护的动作时间：取决于继电器自身固有的动作时间，一般小于10ms。

最小的保护范围在系统最小运行方式下两相短路时出现。一般应按这种运行方式和故障类型来校验其保护的最小范围，要求大于被保护线路全长的（15-20）%保护范围校验：3.电流速断保护的构成KAKMKS信号

优点：简单可靠、动作迅速缺点：不能保护线路全长4.电流速断保护的主要优缺点限时电流速断保护带时限动作的电流保护，用来切除本线路上速断保护动作范围以外的故障。

是三段式电流保护的第Ⅱ段。是电流保护的主保护，同时可以作为速断保护的后备保护。图3限时电流速断动作特性要求（1）任何情况下能保护本线路的全长，并且具有足够的灵敏性（2）力求具有最小的动作时限；（3）在下级线路短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择性要求。

限时电流速断保护图4限时电流速断动作特性为了保护线路全长保护范围须延伸至下一条线路中保护2为了保证选择性动作须带一定时限考虑与下级线路的速断保护配合保护范围不超过下级线路速断保护的范围动作时限比下级线路的速断保护高一个时间阶梯1.工作原理图5限时电流速断动作特性2.限时电流速断保护的整定（1）起动电流：与下级电流速断配合I’op,1-保护1电流速断的启动电流；I’’op,2-保护2的限时电流速断的启动电流保护2的限时电流速断动作范围不应超出保护1电流速断的范围M点，因此在单侧电源供电时，其启动电流应整定为：I

’’op,2>I’op,1（2）动作时限的选择

限时速断的动作时限

t’’2，应选择得比下一条线路速断保护的动作时限t’2高一个时间阶梯△t，即t’’2≥t’2+△t

△t的数值为0.35-0.6s，常取为0.5s。图6限时电流速断动作时限的配合关系

保护1电流速断范围以内的故障，以t’1时间切除，保护2限时速断虽启动，但△t延时，保证了选择性。3.限时电流速断保护的单相原理框图与电流速断相比，主要区别是增加了时间继电器KTKAKTKS信号4.限时电流速断保护的主要优缺点：

优点：灵敏度好，能保护线路全长。缺点：(a)带0.5秒左右的延时，速动性较差；(b)不能做下一段线路的远后备,加装定时限过电流保护（电流III段保护）。

电流Ⅰ、Ⅱ段联合工作就可以保证全线路的故障在0.5秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为“主保护”。定时限过电流保护：作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷时的保护。其动作电流是按照躲开最大负荷电流来整定的，是三段式电流保护的第Ⅲ段。特点：（1）保护范围不仅包括本线路全长，也包括相邻下一线路全长，甚至更远。（2）为了保证选择性，动作时限一般较长。是一种后备保护。1.定时限过流保护的整定计算

（1）起动电流整定值

起动电流整定值应满足：

·大于最大负荷电流Il,max

·外部故障切除后保护装置能够可靠返回，即返回电流要Ire大于自启动时最大电流Iss,max图7选择过电流保护启动电流和动作时间的网络图保护3-5均启动k1短路B母线所接负荷电动机被制动U降低I升高按选择性要求保护3动作切除故障保护4、5返回电动机自启动U恢复图8单侧电源放射性网络过电流保护动作时限选择说明(2)动作时限整定

保护1在最末端，M故障，它可瞬时切除，t1为保护装置自身的固有动作时间。保护2为保证k1短路选择性，其动作时限t2>t1。t2=t1+△t

以此类推，保护3、4、5的动作时限均应比相邻各元件保护动作时限至少高出一个△t（一般0.5s）

与相邻下一线路的电流Ⅲ段动作时限相配合。图9选择过电流保护启动电流和动作时间的网络图

例如上图所示网络，对保护4而言即应满足以下要求：t4=max｛t1+△t，t2+△t，t3+△t｝

t1为1号（电动机）保护的动作时间；

t2为2号（变压器）保护的动作时间；

t3为3号（线路BC）保护的动作时间；

定时限过电流保护：动作时限与短路电流的大小无关,动作时限是人为事先整定的。定时限过电流保护（电流Ⅲ段）由于时限的配合原因，造成故障靠电源越近，短路电流越大，过电流保护切除故障的时间越长，这是其缺陷。反时限电流保护：也是一种过电流后备保护，其动作时间是电流的函数。电流小时，动作时间长；电流大时，动作时间短。

反时限保护缺点是整定配合复杂，主要用于单侧电源供电的线路终端和较小容量的电动机上。反应于电流升幅值高而动作的保护电流速断(I段)按躲开本线路末端的最大短路电流整定限时电流速断(II段)过电流保护(III段)不能保护线路全长不能作为相邻元件后备保护动作时限可能较长按不超出下级线路的电流速断保护范围整定按躲开本级线路内的最大负荷电流整定三段式电流保护

具体应用时，可只采用速断+过电流，或限时速断+过电流保护，也可三段同时采用。应用：主要用在35kV及以下的单电源辐射网上。

每一线路装设有三段式继电保护，Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段之间，并与相邻线路三段式继电保护共同构成了较完善的保护系统。从以上对三段式电流保护的介绍不难看出各自的重要性和差异性：（1）Ⅰ段、Ⅱ段做为主保护，Ⅲ段做为后备保护。（2）Ⅰ段不能保护全长，保护范围不稳定。（3）Ⅱ段可以保护全长，保护速动性差一些。（4）Ⅲ段最灵敏，故