電網相間短路階段式電流保護“三配合”分析及整定計算案例

李 莉 胡興龍 顧凌云 白少鋒

（銀川大學電力系，寧夏銀川 750105；中電投寧夏能源鋁業有限公司，寧夏青銅峽 751603）

1 各段保護間保護范圍和動作時間的配合分析

設在圖1所示的系統中采用階段式繼電保護，以斷路器QF1上的保護為分析對象。

第Ⅰ段保護又稱為瞬時速斷保護，其保護范圍被限制在被保護線路全長的75%以內。若保護范圍內故障，保護動作，瞬時切除故障；若保護區外故障，保護有選擇的不動作。下面分析為什么不能讓第Ⅰ段保護的保護范圍更長一點，甚至保護線路的全長。

圖1 階段式電流保護保護范圍配合分析圖

根據選擇性的要求，下段線路故障，應有下段線路的繼電保護裝置動作將故障切除；若上級線路第Ⅰ段保護的保護范圍為線路的全長，則在下級線路的首端發生故障時，由于測量誤差，上級線路的第Ⅰ段保護有可能與下級線路的第Ⅰ段保護同時動作，這樣，上級線路的第Ⅰ段保護就失去了選擇性；為了滿足選擇性，第Ⅰ段保護就不能保護線路的全長，即必須縮短保護范圍。縮短的保護范圍，理論上應該視測量誤差的大小而定。從保護線路的角度出發，在保證選擇性的前提下，縮短的保護范圍應該越短越好；根據工程統計，縮短的保護范圍一般為線路全長的15%，即第Ⅰ段保護的保護范圍為線路全長的85%就能滿足要求。

第Ⅱ段保護的作用是保護第Ⅰ段保護不到的位置，即第Ⅱ段保護必須保護線路的全長。由上述分析可知，為了滿足選擇性，第Ⅱ段保護必須帶時限，如果不帶時限，當故障發生在下級線路上時，上級的第Ⅱ段就有可能同下級的第Ⅰ段同時動作。從快速性的要求出發，保護帶的時限應盡可能短，但必須保證：在下級第Ⅰ段保護范圍內發生故障時，下級第Ⅰ段保護動作，將故障切除，故障切除后，上級的第Ⅱ段有足夠的返回時間，用公式表示為

第Ⅲ段保護是后備保護，后備分近后備和遠后備。近后備是作本斷路器上其他保護的后備；遠后備是作下級斷路器上所有保護的后備和下級斷路器的后備，即當下級的保護或斷路器由于某種原因拒動時，上級的后備保護動作，將故障切除。為了滿足選擇性，第Ⅲ段保護必須帶延時，即

2 各段保護間整定值的配合分析

各種保護的保護范圍，實際上是由保護的整定值來決定的。保護之間的保護范圍配合由整定值的配合來實現。

各段保護間整定值（邊界）的配合

式中t1∏為線路L1第Ⅱ段動作時間；t2∏為線路L2第Ⅱ段動作時間；t3Ⅰ為線路L3第Ⅰ段動作時間。

（3）第Ⅲ段（過電流）保護。第Ⅲ段是后備保護，其選擇性由階梯時限來滿足。按躲過最大的負荷電流計算保護的動作電流，根據可靠性的要求，第Ⅲ段保護的動作電流必須滿足以下兩個條件。

一是在被保護線路通過最大負荷電流IL.max的情況下，保護裝置不應該動作，即

式中Iact為保護的動作電流（指保護裝置動作時所對應的電流互感器一次電流值）；IL.max為被保護線路的最大負荷電流。這個最大負荷電流考慮了電動機自啟動的電流，由于短路時電壓下降，變電所母線上所接負荷中的電動機被制動，在故障切除后電壓恢復時，電動機有一個自啟動過程，電動機自啟動電流大于正常運行時的額定電流IR，即

式中Kast為自啟動系數，一般取1.5～3。

二是對于已經啟動的保護裝置，在故障切除后，被保護線路通過最大負荷電流的情況下應能可靠地返回。

[1]張保會.電力系統繼電保護〔Ⅰ〕.北京：中國電力出版社，2010（26）

[2]胡壽松.電力系統繼電保護原理〔Ⅱ〕.北京: 科學出版社,2002（12）

[3]張建中.電力系統繼電保護〔Ⅲ〕.北京：中國電力出版社，2008（33）