電網(wǎng)相間短路階段式電流保護(hù)“三配合”分析及整定計(jì)算案例

李 莉 胡興龍 顧凌云 白少鋒

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

1 各段保護(hù)間保護(hù)范圍和動(dòng)作時(shí)間的配合分析

設(shè)在圖1所示的系統(tǒng)中采用階段式繼電保護(hù)，以斷路器QF1上的保護(hù)為分析對(duì)象。

第Ⅰ段保護(hù)又稱為瞬時(shí)速斷保護(hù)，其保護(hù)范圍被限制在被保護(hù)線路全長的75%以內(nèi)。若保護(hù)范圍內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作，瞬時(shí)切除故障；若保護(hù)區(qū)外故障，保護(hù)有選擇的不動(dòng)作。下面分析為什么不能讓第Ⅰ段保護(hù)的保護(hù)范圍更長一點(diǎn)，甚至保護(hù)線路的全長。

圖1 階段式電流保護(hù)保護(hù)范圍配合分析圖

根據(jù)選擇性的要求，下段線路故障，應(yīng)有下段線路的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作將故障切除；若上級(jí)線路第Ⅰ段保護(hù)的保護(hù)范圍為線路的全長，則在下級(jí)線路的首端發(fā)生故障時(shí)，由于測量誤差，上級(jí)線路的第Ⅰ段保護(hù)有可能與下級(jí)線路的第Ⅰ段保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，這樣，上級(jí)線路的第Ⅰ段保護(hù)就失去了選擇性；為了滿足選擇性，第Ⅰ段保護(hù)就不能保護(hù)線路的全長，即必須縮短保護(hù)范圍。縮短的保護(hù)范圍，理論上應(yīng)該視測量誤差的大小而定。從保護(hù)線路的角度出發(fā)，在保證選擇性的前提下，縮短的保護(hù)范圍應(yīng)該越短越好；根據(jù)工程統(tǒng)計(jì)，縮短的保護(hù)范圍一般為線路全長的15%，即第Ⅰ段保護(hù)的保護(hù)范圍為線路全長的85%就能滿足要求。

第Ⅱ段保護(hù)的作用是保護(hù)第Ⅰ段保護(hù)不到的位置，即第Ⅱ段保護(hù)必須保護(hù)線路的全長。由上述分析可知，為了滿足選擇性，第Ⅱ段保護(hù)必須帶時(shí)限，如果不帶時(shí)限，當(dāng)故障發(fā)生在下級(jí)線路上時(shí)，上級(jí)的第Ⅱ段就有可能同下級(jí)的第Ⅰ段同時(shí)動(dòng)作。從快速性的要求出發(fā)，保護(hù)帶的時(shí)限應(yīng)盡可能短，但必須保證：在下級(jí)第Ⅰ段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，下級(jí)第Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，將故障切除，故障切除后，上級(jí)的第Ⅱ段有足夠的返回時(shí)間，用公式表示為

第Ⅲ段保護(hù)是后備保護(hù)，后備分近后備和遠(yuǎn)后備。近后備是作本斷路器上其他保護(hù)的后備；遠(yuǎn)后備是作下級(jí)斷路器上所有保護(hù)的后備和下級(jí)斷路器的后備，即當(dāng)下級(jí)的保護(hù)或斷路器由于某種原因拒動(dòng)時(shí)，上級(jí)的后備保護(hù)動(dòng)作，將故障切除。為了滿足選擇性，第Ⅲ段保護(hù)必須帶延時(shí)，即

2 各段保護(hù)間整定值的配合分析

各種保護(hù)的保護(hù)范圍，實(shí)際上是由保護(hù)的整定值來決定的。保護(hù)之間的保護(hù)范圍配合由整定值的配合來實(shí)現(xiàn)。

各段保護(hù)間整定值（邊界）的配合

式中t1∏為線路L1第Ⅱ段動(dòng)作時(shí)間；t2∏為線路L2第Ⅱ段動(dòng)作時(shí)間；t3Ⅰ為線路L3第Ⅰ段動(dòng)作時(shí)間。

（3）第Ⅲ段（過電流）保護(hù)。第Ⅲ段是后備保護(hù)，其選擇性由階梯時(shí)限來滿足。按躲過最大的負(fù)荷電流計(jì)算保護(hù)的動(dòng)作電流，根據(jù)可靠性的要求，第Ⅲ段保護(hù)的動(dòng)作電流必須滿足以下兩個(gè)條件。

一是在被保護(hù)線路通過最大負(fù)荷電流IL.max的情況下，保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作，即

式中Iact為保護(hù)的動(dòng)作電流（指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流互感器一次電流值）；IL.max為被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流。這個(gè)最大負(fù)荷電流考慮了電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的電流，由于短路時(shí)電壓下降，變電所母線上所接負(fù)荷中的電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)，在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)有一個(gè)自啟動(dòng)過程，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流大于正常運(yùn)行時(shí)的額定電流IR，即

式中Kast為自啟動(dòng)系數(shù)，一般取1.5～3。

二是對(duì)于已經(jīng)啟動(dòng)的保護(hù)裝置，在故障切除后，被保護(hù)線路通過最大負(fù)荷電流的情況下應(yīng)能可靠地返回。

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

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

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