供电线路反时限过电流保护
浅谈反时限保护的适用范围及整定方案
浅谈反时限保护的适用范围及整定方案张克平摘要：白银电网负荷大部分是工业和电力提灌负荷，因此网内存在着大量的大型高压电动机。
相当一部分配网线路的定时限过流保护定值须躲电机启动电流，导致过电流定值很大，甚至有超限时速断电流定值的情况，而此时低电压及负序电压对线末没有灵敏度。
电网的快速发展，使保护配合的级数增加，部分配网及用户变电所时间级差已非常紧张。
因此，寻找能很好躲电机启动电流及缓解时间级差的保护类型显得尤为迫切，而反时限保护能很好的躲电机启动电流——只要选择适当的曲线类型和时间常数；同时其动作时限与故障电流的大小成反比，上下级保护之间只需一个时间级差配合，缓解时间级差效果明显。
一、定时限过流保护陷入窘境的几个案例 ㈠ 王岘水泥厂117水泥磨线过电流保护YJV-2×(3×120)/0.7117 水泥磨线K10.05560.64441.373王岘水泥厂5.751#4.6%0.8MVA 5.752#4.6%0.8MVA K2K3R:2800kW +560kW 0.4kV:1377kW保护型号：PMC-651F 装置版本号：V1.60.001、 参数计算1）电缆YJV-3×120/10，r=0.158Ω/㎞ x=0.0755Ω/㎞ Z=0.1751Ω/㎞ Z*=0.1588 2）短路电流：A I7857)3(K1=)(1538)3(K2并列A I =A I3334)2(K1=A I663)2(K2=A I 3469))2((=小首 A I7391)2()(=大首2、保护主要功能：1）瞬时电流速断；2）复压（方向）限时电流速断；3）复压（方向）定限时限过流；4）相电流加速；5）反时限过流；6）过负荷保护；7）零序过流；8）重合闸；9）低周、低压减载；10）绝缘监视；11）TV 断线、控制回路断线监视；12）检同期功能。
3、过电流保护整定 CT ：300/5 PT ：1001）YJV22-3×120电缆最大允许载流量：323A ；ＣＴ一次值：300A ；2）负荷电流：配电变压器，2×46.2=92.4A ；2800kW 电机，190A ；560kW 电机， 2×38=76A ；最大绕线式电机启动电流（软启动）Iqd=2Ie=2×190=380A ；Ifh ·max=92.4+76+380=548.4A 。
反时限过电流保护
反时限过流保护的实现
• 上式有两个部分：
前半部分计算 机计算很容易。
I2 N ( 2) Ip
实质就是乘、除法，微
I2 M 下面的关键就是如何计算后半部分 ( I 2 ) p
。
24
反时限过流保护的实现
• 为分析方便，考虑函数： f (x) xM 0 M 1 • 无论x（x>0）是什么值，总可以写成如下 形式：
0 M
1
R ( a ) 0 . 0641 a 0 . 0641 a 2 0 . 0641 6 . 41 % M M 1 ( 1 a ) ( 1 a )
30
3
3
反时限过流保护的实现
• 这个误差在工程使用上也是偏大的。
• 从上式也可以看出，如果把a限制在一个小 的范围，就可以进一步减小相对误差，提 高计算精度。
17
反时限过流保护的实现
• 曲线拟合法 通过一个选配公式来近似拟合特性曲线，典型 的是根据最小二乘法原理，利用二次多项式分 段拟合特性曲线。
t
A
B
C 0
1
I
Ip
18
反时限过流保护的实现
• 特点： 拟合精度与分段多少、每一段的点数、怎 么分段，还和选择的观测点的位置有关。
因此，要获得比较满意的精度，需要做的 工作不少。特别是它需要事先知道需拟合 的曲线，即知道r值合k值，实现任意r、k对 应的曲线有一定的困难。
t
…...
0
1
I
Ip
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反时限过流保护的实现
• 曲线的斜率如果比较小，存储器内相邻数据间的 间隔可以取得比较大；相反，如果斜率比较大， 间隔就必须取得较小。间隔的大小和所采用的内 差法应该根据不同的拟合对象来决定。 • 如果要时限对多条曲线的拟合，就需要存储大量 的反映不同特性的数据。
三段式可经低电压闭锁的定时限方向过电流保护
1瞬时电流速断保护作为本线路首端的主保护。 它动作迅速、但不能保护线路全长。 2限时电流速断保护作为本线路首段的近后备、 本线路末端的主保护、相邻下一线路首端 的远后备。它能保护线路全长、但不能作 为相邻下一线路的完全远后备。 3定时限过电流保护作为本线路的近后备、相 邻下一线路的远后备。它保护范围大、动 作灵敏、但切除故障时间长。 组合在一起构成一套完整的三段式电流保护。
定时限过电流动作值为定值，延时间隔也为定值；而反时限 电流保护的特点是 动作时限与通入电流大小的平方成反 比,通入电流越大,则动作时限越短.
四 线 图
按相启动的概念：
• 采用按相启动接线是指接入同名相的电流 测量元件和功率方向元件的接点直接串联 的启动方式，这样，当反方向故障时，故 障相的方向元件不动作，非故障相的测量 元件不动作，保证了保护装置不误动。
二、三段式电流保护的特点：
• 当保护线路上发生短路故障时，其主要特征为电 流增加和电压降低。电流保护主要包括：无限时 电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电 流保护。电流速断、限时电流速断、过电流保护 都是反映电流升高而动作的保护装置。 • 使用I段、II段或III段组成的阶段式电流保护，起 最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况 下也能够满足快速切除故障的要求。因此，在电 网中特别是在35kV及以下的较低电压的网络中获 得了广泛的应用。
三段式电流保护各段保护范围及时限的配合
三、定时限与反时限电流保护的特点：
1、定时限过流电流保护：时限值固定，在电流达到设定值，时间达到 设定值情况下，保护动作。为了实现过电流保护的动作选择性，各保 护的动作时间一般按阶梯原则进行整定。即相邻保护的动作时间，自 负荷向电源方向逐级增大，且每套保护的动作时间是恒定不变的，与 短路电流的大小无关。 2、反时限过流电流保护：是指动作时间随短路电流的增大而自动减小 的保护。时限值不固定，在电流达到设定值，电流值超过设定值越多， 继电保护动作的时间越短，反应速度越快。
如何区别定时限过电流保护与反时限过电流保护
如何区分定时限过电流保护与反时限过电流保护
定时限与反时限过电流保护的区别如下：
1.继电保护的动作时限与故障电流数值的关系
定时限过电流保护的动作时限与系统短路电流的数值大小无关，只要系统故障电流转换成保护中的电流，达到或超过保护的整定电流值，继电保护就以固有的整定时限动作，使断路器跳闸，切除故障。
反时限过电流保护的动作时限不是固定的，而是依系统短路电流数值的大小而沿曲线作相反的变化，故障电流越大动作时限越短。
2.保护装置的组成及操作电源
定时限过电流保护装置要由几种继电器组成，一般采用电磁式DL型电流继电器、电磁式DS型时间继电器和电磁式DX型信号继电器等。
这些继电器往往要求用直流操作电源。
反时限过电流保护装置只用感应式GL系列电流继电器就够了，它具有相当于电流继电器、时间继电器、信号继电器等多种，功能的组合继电器，因此反时限过电流保护装置的组成简单、价格低。
反时限过电流保护装置一般采用交流操作电源，比取用直流电源更方便和经济。
应该指出，GL型电流继电器还有电磁式瞬动部分，可作为速断保护用，所以用一只GL型电流继电器不但可作为反时限过电流保护装置，还兼作电流速断保护装置，其经济性很突出，因而得到广泛采用。
3.上、下级时限级差的配合
定时限过电流保护采用的DL型电流继电器定值准确、动作可靠，因而上、下级时限级差采用0.5S就可以实现保护动作的选择性。
反时限过电流保护采用GL型电流继电器，它的定值及动作的准确性比DL型电流继电器差。
因此，为了保证上、下级保护动作的选择性，要将时限级差定得大一些，一般取0.7s。
反时限过电流保护原理
反时限过电流保护原理
反时限过电流保护是一种常见的电气保护装置，它主要用于保护电气设备和线路免受过电流的损害。
在电气系统中，过电流是一种常见的故障，可能由短路、过载或地故障等原因引起。
因此，反时限过电流保护在电气系统中起着非常重要的作用。
本文将介绍反时限过电流保护的原理及其工作方式。
反时限过电流保护的原理是基于电流大小和持续时间的关系。
当电路中的电流超过设定值并持续一定时间时，保护装置将动作，切断电路，以保护设备和线路。
在实际应用中，反时限过电流保护通常分为长时延保护和短时延保护两种类型。
长时延保护用于保护设备免受过载和短路等大电流故障的影响，而短时延保护则用于保护设备免受瞬时过电流的影响。
反时限过电流保护的工作方式可以简单描述为，当电路中的电流超过设定值时，保护装置将开始计时，如果电流持续超过设定时间，则保护装置将动作，切断电路。
这种工作方式能够有效地保护设备免受过电流的损害，同时又能够避免误动作，提高了电气系统的可靠性和稳定性。
在实际应用中，反时限过电流保护通常与其他保护装置配合使用，如瞬时过电流保护、过压保护、欠压保护等，共同构成了完善
的电气保护系统。
通过合理配置这些保护装置，可以有效地保护电
气设备和线路，避免故障和事故的发生，保障电气系统的安全运行。
总的来说，反时限过电流保护是一种重要的电气保护装置，它
通过监测电路中的电流大小和持续时间，实现对设备和线路的有效
保护。
在实际应用中，合理配置和使用反时限过电流保护装置对于
提高电气系统的可靠性和稳定性具有重要意义。
希望本文对反时限
过电流保护原理有所帮助。
反时限特性
2-6 画出三相五柱电压互感器的Y0／Y0／Δ接线图，并说明其特点。
答：三相五柱式电压互感器有五个铁芯柱，给零序磁通提供了闭合磁路。
增加了一个二次辅助绕组，接成开口三角形，获得零序电压。
接线图如图2-3所示。
电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子电压mnU为三相二次绕组电压相量和，其值为零。
但实际上由于漏磁等因素影响，mnU一般不为零而有几伏数值的不平衡电压unbU b。
当电网发生单相接地故障时，TV一次侧零序电压要感应到二次侧，因三相零序电压大小相等，相位相同，故三角形绕组输出电压U mn＝3U0／K TV(K TV为电压互感器额定电压变比)。
(1)这种接线用于中性点不直接接地电网中，在电网发生单相接地时，开口三角形绕组两端为3倍零序电压，U mn= ＝3U0，为使U mn＝100V，开口三角形绕组每相电压为100／3V，因此，TV100/3V(U N为一次绕组的额定线电压，kV)。
(2)这种接线用于中性点直接接地电网中，在电网发生单相接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压大小、相位与故障前相同不改变，开口三角绕组两端的3倍零序电压U mn为相电压，为使此时U mn＝100V，TV/100V。
图2-3 三相五柱式TV的磁路及接线(a) 磁路；(b)接线原理接线如图3-1所示。
反时限过电流保护原理接线如图3-2所示。
图3-1 定时限过电流保护原理接线图3-2 反时限过电流保护原理接线图(一)定时限过电流保护的工作原理及动作过程用图3-3说明定时限过流保护装置的工作原理。
当线路WL3上k1点发生短路时，短路电流由电源S经过WLl，WL2，WL3流经k1点，过电流保护1、2、3同时启动，根据选择性要求，保护3动作，3QF跳闸切除故障线路WL3。
而保护2、3在故障切除后立即返回，所以要求各保护装置的整定时限不同。
越靠近电源侧则时限越长。
图3-3 定时限过流保护装置的工作原理说明用图3-1说明保护装置的动作过程，当线路短路后，短路电流经电流互感器TA 转变为二次电流进入电流继电器1KA 、2KA 。
供电系统的继电保护
U opK = (0.6 ~ 0.7) U N kTV
2) 对于因为生产工艺或技术、安全旳要求不允许“长久”失电 后再自起动旳电动机，可装设动作电压为(50%~55%) UN、时 限为(5~10)s旳低电压保护。即
U opK =
(0.5 ~ 0.55) U N kTV
四、中性点非有效接地系统旳单相接地保护
所以，根据中性点非有效接地系统发生单相接地时旳特点，对供 电系统应该装设绝缘监测装置，必要时还装设零序电流保护。
1. 绝缘监视装置
其利用供电系统单相接地后出 现旳零序电压给出信号。在中性点 非有效接地旳供电系统中，只要本 级电压网络中发生单相接地故障， 则在同一电压等级旳全部母线上都 将出现数值较高旳零序电压。利用 这一特点，在变电所旳母线上一般 装设网络单相接地旳绝缘监视装置， 它利用接地后出现旳零序电压，带 延时动作于信号，表白本级电压网 络中出现了单相接地。
继电器2KA旳动作电流
I opK
=
k kx kTA I op
速断保护旳敏捷度
= 1 2875A = 47.9A ，取48A
60
ks
I (2)
=
k2min
Iop
=
3 4400 2 2875
= 1.325
三、低电压保护
1.低电压闭锁旳过电流保护
定时限过电流保护旳动作电流是按躲过最大负荷电流来整定旳， 在某些情况下可能满足不了敏捷度要求。为此，可采用低电压闭锁 旳过电流保护来提升其敏捷度。
定时限过电流保护旳缺陷是：继电器数目较多，接线比较复杂。在接近 电源处短路时，保护装置旳动作时间太长。
反时限过电流保护旳优点是：可采用交流操作，接线简朴，所用保护设 备数量少，所以这种方式简朴经济，在工厂供电系统中旳车间变电所和配电 线路上用得较多。
定时限过电流保护和反时限过流保护简介
定时限过电流保护和反时限过流保护简介
一、定时限过电流保护和反时限过流保护优缺点
定时限过电流保护优点：定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性，上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定，动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。
缺点：在具有多级保护的线路中，靠近电源端的过电流保护动作时限长，速动性差，而且在重负荷线路中，其灵敏度系数较低。
反时限过流保护优点：外部接线简单，继电器数量大量减少，只需一种GL型电流继电器，而且可使用交流操作电源，又可同时实现电流速断保护；在线路靠近电源处短路时保护动作时限较短；缺点：时限配合较复杂，虽然每条线路靠近电源端短路时动作时限比末端短路时动作时限短；调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。
二、。
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实
合上电秒表计时开关K，观察保护动作情况并记 录相关数据如表2-4。
验
步
5
骤
六、实验报告
1．安装调试及动作试验结束后要认真进行分析总结， 按实验报告要求写出反时限过电流保护的实验报告。
2．叙述反时限过电流保护整定，试验的操作步骤。
由于感应型继电器同时具有反时限和速断特
性，应用在带时限过电流保护中可以大大简化 继电保护装置，因此在工厂供电系统中得到广 泛应用。本实验系统中采用的GL-15型继电器 具有一付过渡转换主触点。保证了在继电器的 工作过程中，电流互感器的二次回路不置于开 路。其典型接线见图2-6，延时特性曲线见图27。
由于GL型电流继电器的时限调节机构是按 10倍动作电流的动作时间来标度的，因此须根 据前后两级保护的GL型继电器的动作特性曲线 来整定。
反时限过电流保护所用继电器数量大为减少，
而且可同时实现电流速断保护，加上可采用交 流操作，因此简单经济，投资大大减少，因此 它在中小企业供电系统中得到广泛应用。其缺 点有：动作时间的整定比较麻烦，而且误差较 大，当短路电流较小时，其动作时间可能很长， 从而延长了故障动作时间。
理
掌握反时限过电流保护的电路原理理实，一结合体附化录课1掌程握
反时限过电流保护的整定计算方法。
三、原理与说明
GL-10/GL-20系列感应型过电流继电器主要 应用于电机、变压器等主设备以及输配电系统 得继电保护回路中。当主设备或输配电系统出 现过负荷及短路故障时，该继电器能按预定的 时限可靠动作或发出信号，切除故障部分，保 证主设备及输配电系统的安全。
步
2 2．按图2-8反时限过电流保护实验接线图进行
骤
接线。图中，KA1选用DL-23C/6，KA2选用 GL-15，KS选用JX21-A/T， KM选用ZJ3-3A
。
3 3．依次合上电气控制模拟屏的QS1，QF1，QS3，QS7， QF3，QS10，QF5，QF8，其它开关元件断开。
4 4．分别设置，AB、BC、CA相间短路，在短路点分别 设置在末端和80%，20%，将短路设置投入，同时
6.实验报告
一、实验目的
1.掌握感应型电流继电器基本结构和 工作原理。
2.掌握反时限过电流保护的整定计算方法。
3.进行实际接线操作，掌握反时限过电流 保护的整定调试和动作试验方法。
二、预习与思考
参阅有关教材做好预习，电了力解系GL统-1自0系动列化技 感应型电流继电器的基术本结专构业和的工核作心原 课程
四、实验设备
培养目标
五、实验步骤
1 1．1．选择电流继电器（确定线圈接线方式）、反时限过 电流继电器的动作值（反时限过电流保护的整定计算
过程见附录1，电流继电器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用DL-23C/6，整定电流为
2.1A。反时限过电流继电器整定电流为2.5A，速断电
实
流倍数为2倍，10倍电流动作时间为1.4s。）
验
实训安全讲解
• 1、未经允许严禁自动合闸。 • 2、未经允许严禁开启后被盖。 • 3、严禁身体任何部位倚靠设备。 • 4、严禁在实训室喝水、吃东西。 • 5、严禁实训室内打闹。 • 6、统一穿实训服，运动鞋。 • 7、实训板凳统一移至实训室外，不能在实
训室内就坐。
内容导航
1.实验目的 2.预习与思考 3.原理与说明 4.实验设备 5.实验步骤