簡析反時限電流保護

摘要：反時限電流保護選擇曲線、確定待定參數，存在一定的技巧和方法。本文選擇存在配合的線路反時限零序電流保護和繞組熱過載的發電機轉子表層負序過負荷為例，闡述一些技巧和方法。

關鍵詞：繼電保護；整定計算；反時限；零序電流

0 引言

電網后備保護的整定計算就是協調靈敏性和選擇性的矛盾，滿足逐級配合的原則。保護線路距離保護能較準確地測量故障距離非常適應擔當線路后備保護。然而，距離保護的致命缺點不能切除高接地電阻故障，必須配置零序電流保護予以補充。電流保護受運行方式影響沒有固定的保護范圍，是靠同原理保護定值實現配合。整定規程規定：零序電流保護最末段電流定值不大于300A。由于300A的強制性，多數情況下，階段式零序保護不能滿足逐級配合的原則，即犧牲選擇性保證靈敏性。這樣選擇一條光滑的曲線在性能上優于臺階形折線，這就是反時限零序電流保護。

1 反時限特性

式中：t為動作延時；K是設計的常數；M是由用戶整定的時間常數，一般由上下級保護動作時間的正確配合要求決定；I為保護測量電流；IP為基準電流，一般取被保護設備的額定電流；a是曲線水平移動常數，反應了反時限保護動作能夠動作的電流相對于IP的倍數，一般取1.0；n是曲線形狀常數，通常在0～2之間取值。n越大曲線形狀越凹，即小電流時，保護動作時間隨電流增大而減小的越快。根據其取值范圍不同可以分為以下幾類：

當n<1時，稱為普通反時限；

當n=1時，稱為非常反時限；

當n>1時，稱為超反時限。

上述模型同樣適應零序電流和負序電流保護。

2 線路反時限零序電流保護整定計算

階段式零序電流保護失去選擇性分析。高電阻接地短路是線路短路的最輕故障，以300A零序電流界定有無故障，也是線路保護靈敏度的最高要求。這種短路故障點電流幾乎與故障位置無關，取決于高接地電阻的大小，分支系數決定支路電流。多數情況，整定線路最末段與配合線路次末段配合，計算結果大于300A，只能和配合線路最末段配合，但時間上根本無法配合。因此，完全不能同時滿足逐級配合的原則和小于300A的規定。多數電網零序電流最末段采取同電流、同時間的做法。顯而易見，當線路經某一高阻接地短路，恰好使得故障線路的接地距離和次末段零序電流不動作，與之相鄰的線路零序電流達到300A，將造成多條線路同時跳閘。

要用好反時限零序電流保護，必須合理地配置和使用線路后備接地保護。反時限零序電流保護用于補充接地距離耐過渡電阻能力不足的缺點，主要對付高電阻接地短路，兼作遠后備，允許經較長時間跳閘。這樣就給反時限零序電流保護提供了寬松的應用條件，整定計算變得容易甚至勿需整定計算。

假設無窮大系統，500 kV，30Ω； 220kV，10Ω接地短路故障點電流約10kA。實際系統保護安裝處零序電流遠小于10kA，接地距離保護對500kV，30Ω； 220kV，10Ω接地短路有足夠的靈敏度。接地距離tⅠ=0s，tⅡ=0.6s或1s或1.4s，tⅢ=1.5s或1.9s。限制tⅢ不超過2s。通常長線路tⅢ時間長，由于線路的零序阻抗約為正序阻抗的3倍，長線路區外短路保護安裝處零序電流不大，非常有利于接地距離與反時限零序電流保護配合。以上分析說明，當500 kV，小于30Ω； 220kV，小于10Ω接地短路，有靈敏度的接地距離Ⅱ段可靠切除故障線路故障。對于大于上述阻值接地短路，保護安裝處零序電流遠小于10kA，即使故障線路接地距離Ⅲ段拒動，反時限零序電流保護也不應先于接地距離Ⅲ段動作。考慮以上兩個因素，選擇線路反時限零序電流保護曲線如下：

參考文獻：

[1] 220～500kV電網繼電保護裝置運行整定規程，北京：中國電力出版社， 1995.

[2] 大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則，北京：中國電力出版社， 2000.

[3] 朱聲石，高壓電網繼電保護原理與技術，北京：中國電力出版社， 1995.

作者簡介：

張強（1981.03-）男，漢族，四川內江，內江職業技術學院，本科，講師，電氣工程及其自動化