電網相間短路的階段式電流保護構成及整定

孫淼洋

電網相間短路的階段式電流保護構成及整定

孫淼洋

Point

階段式電流保護結構簡單，動作可靠，在35kV及以下的輸電線路上得到了廣泛應用。其整定計算結果決定了保護的配置方案。

線路相間短路時線路電流增加，因此可利用短路與正常情況下電流數值上的差別而構成電流保護。10/35kV線路一般為小電流接地電網線路，一般設置階段式電流保護。階段式電流保護包括瞬時電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過電流保護。

一、瞬時電流速斷保護

對繼電保護裝置的基本要求包括速動性、選擇性、可靠性和靈敏性。在滿足選擇性和可靠性的前提下，保護裝置的動作時間應越短越好。因此，僅反應電流增大而瞬時動作的瞬時電流速斷保護通常作為輸電線路相間短路故障的主保護。

瞬時電流速斷保護設置的目的是為了能夠保護本段線路全長。為了實現選擇性，瞬時電流速斷保護的動作電流可按大于本線路末端短路時流過保護安裝處的最大三相短路電流來整定，即

瞬時電流速斷保護優點是簡單可靠，動作迅速。但不能保護線路的全長，這是它的主要缺點。《規程》規定，系統最大運行方式下保護范圍不應小于線路全長的50%，最小運行方式下保護范圍不應小于線路全長的15%～20%。如果不滿足此條件，瞬時電流速斷保護將失去使用價值。

二、限時電流速斷保護

瞬時電流速斷保護不能保護線路的全長，而且其保護范圍還受系統運行方式和故障類型的影響，因此實際中通常采用限時電流速斷保護來切除線路中瞬時電流速斷保護范圍外的短路故障。

限時電流速斷保護要能保護本段線路全長，其保護范圍必須延長至下一段線路，為保證選擇性，其保護范圍不應超過相鄰線路瞬時電流速斷保護范圍末端。因此在單側電源供電的情況下，它的動作電流應大于該點的短路電流，即：

限時電流速斷保護帶有一定的的動作時限，以便和相鄰線路保護相配合，獲得保護的選擇性。為降低整個電網保護的時限水平，在滿足選擇性的前提下動作時間應盡量小，一般比下一段線路瞬時電流速斷保護的動作時限大一時限級差，一般選0.5s。

為達到保護線路全長的目的，限時電流速斷保護必須在最不利的情況下，即線路末端發生短路故障時具有足夠的反應能力。限時電流速斷保護的靈敏度的校驗公式為：

當故障發生在瞬時電流速斷保護范圍內時，由瞬時電流瞬斷保護動作切除故障；而當故障發生在線路的瞬時電流速斷保護范圍以外時，則由該線路的限時電流速斷保護動作切除故障。由此可見，兩者配合使用，全線路范圍內任何位置發生短路故障時，保護裝置都能在0.5s內動作，使斷路器跳閘從而切除故障。

三、定時限過電流保護

定時限過電流保護的動作電流按最大負荷電流來整定，并用適當的延時來保證其選擇性。其延時時間是經整定計算確定，與短路電流的大小沒有關系，因此稱為定時限過電流保護。

1.動作電流的確定

定時限過電流保護動作電流按躲過最大負荷電流整定，并為了保證在電動機較大的自啟動電流作用下能夠可靠的返回，保護裝置的返回電流應大于電動機的自啟動電流。

2.動作時限的確定

為保證選擇性，定時限過電流保護的動作時限是按階梯性原則進行整定的，即從用戶到電源每相鄰兩個過電流保護的動作時限逐級增加一個時間差。因此越靠近電源側定時限過電流保護的動作時限越長，即速動性較差。

3.校驗靈敏度

過電流保護能保護本線路的全長，作為本段線路的近后備保護，同時保護范圍延伸到下一段線路，作為相鄰線路的遠后備保護。因此定時限過電流保護靈敏系數的校驗需滿足兩個要求，即作為本線路的近后備保護，靈敏系數應以本段線路末端最小兩相短路電流來進行校驗，一般要求不小于1.3；作為相鄰線路的遠后備保護，靈敏系數要以相鄰線路末端最小兩相短路電流來進行校驗，要求不小于1.2。

對于長距離、重負荷線路來說，過電流保護的靈敏度較低。為此實際中通常采用低電壓

啟動的過電流保護。保護中電流繼電器的動作電流按被保護線路的額定電流IN來整定，用來實現閉鎖作用的低電壓繼電器的動作電壓按最小工作電壓來整定。

四、階段式電流保護

為保證迅速、可靠而有選擇性地切除故障，常常將上述三種保護組合在一起，構成階段式電流保護。實際應用時，可三者同時使用，也可只采用瞬時電流速斷保護加過流保護或由限時電流速斷保護加過流保護構成兩段式保護。

電網的最末端一般只裝設一種瞬時動作的過電流保護便能滿足要求，不必再裝設其他保護；在電網的倒數第二級上，首先考慮裝設一過電流保護，用來做本段線路及下一段線路的后備保護，其動作時限與最后一級保護配合。如果要求本段線路的故障必須快速切除，可再增設一個瞬時電流速斷保護，即可采用由瞬時電流速斷保護和定時限過電流保護共同構成的兩段式電流保護；靠近電源附近，短路電流較大，為滿足速動性要求，一般設置三段式電流保護，要求不高時也可設置兩段式電流保護。即在電網保護配置時，總是從最末端的設備開始，逐級往前推，直到電源本身。

結束語

階段式電流保護簡單、經濟、可靠，速動性較好，在35kV及以下的輸電線路被廣泛應用。在電壓等級較高或長距離、重負荷的線路中，由于很難實現選擇性、靈敏性以及快速性要求，所以很少采用。

（作者單位：遼寧鐵道職業技術學院）