三段式电流保护的整定及计算

2三段式电流保护的整定计算
1、瞬时电流速断保护
整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流
整定计算公式：
式中：
Iact——继电器动作电流
Kc——保护的接线系数
IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。

K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。

I1op1——保护动作电流的一次侧数值。

nTA——保护安装处电流互感器的变比。

灵敏系数校验：
式中：
X1—
—线
路的
单位
阻抗，
一般
0.4Ω
/KM；
Xsmax
——系统最大短路阻抗。

要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。

2、限时电流速断保护
整定计算原则：
不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。

所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。

故：
式中：
KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2；
△t——时限级差，一般取0.5S；
灵敏度校验：
规程要求：
3、定时限过电流保护
定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。

要求作为本线路主保护的后备
以及相邻线路或元件的远后备。

动作电流按躲过最大负荷
电流整定。

式中：
KⅢrel——可靠系数，一般
取1.15～1.25；
Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95；
Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0；
动作时间按阶梯原则递推。

灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。

式中：
Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。

即：最小运行方式下，两相相间短路电流。

要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5
作远后备使用时，Ksen≥1.2
注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端；
4、三段式电流保护整定计算实例
如图所示单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。

已知：1）线路AB长20km，线路BC长30km，线路电抗每公里0.4欧姆；2)变电所B、C中变压器连接组别为Y，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB的最大传输功率为
9.5MW，功率因数0.9，自起动系数取1.3；4）T1
变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；
5）系统最大电抗7.9欧，系统最小电抗4.5欧。

试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。

解：
（1）短路电流计算
注意：短路电流计算值要注意归算至保护安装处电压等级，否则会出现错误；双侧甚至多侧电源网络中，应取流经保护的短路电流值；在有限系统中，短路电流数值会随时间衰减，整定计算及灵敏度校验时，精确计算应取相应时间处的短路电流数值。

B母线短路三相、两相最大和最小短路电流为：
=1590（A）
=1160（A）
C母线短路电流为：
E母线短路电流为：
整定计算
①保护1的Ⅰ段定值计算
工程实践中，还应根据保护安装处TA变比，折算出电流继电器的动作值，以便于设定。

最小保护范围的校验：
=3.49KM
满足要求
②保护1限时电流速断保护
按躲过变压器低压侧母线短路电流整定：
与相邻线路瞬时电流速断保护配合
=1.15×1.25×840
=1210A
选上述计算较大值为动作电流计算值，动作时间0.5S。

灵敏系数校验：
可见，如与相邻线路配合，将不满足要求，改为与变压器配合。

③保护1定限时过电流保护
按躲过AB线路最大负荷电流整定：
=501.8A
动作时限按阶梯原则推。

此处假定BC段保护最大时限为1.5S，T1上保护动作最大时限为0.5S，则该保护的动作时限为1.5+0.5=2.0S。

灵敏度校验：
近后备时：
远后备时：
注意：不能作T1的远后备。

四、距离保护的整定计算
相间距离保护多采用阶段式保护,三段式距离保护整定计算原则与三段式电流保护基本相同.
1、相间距离Ⅰ段保护的整定
相间距离保护第Ⅰ段动作阻抗为：
可靠系数取0.8～0.85。

若被保护对象为线路变压器组，则动作阻抗为：
如果整定阻抗角与线路阻抗角相等，则保护区为被保护线路全长的80%～85%。

2、相间距离Ⅱ段保护的整定
相间距离Ⅱ段应与相邻线路相间距离第Ⅰ段或与相邻元件速动保护配合。

①与相邻线路第Ⅰ段配合
动作阻抗为：
式中：
Kbmin——最小分支系数。

KⅡrel——可靠系数，一般取0.8。

关于分支系数：
助增分支（保护安装处至故障点有电源注入，保护测量阻抗将增大）
B、汲出分支（保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小。

）
Znp1——引出负荷线路全长阻抗
Znp2——被影响线路全长阻抗
Zset——被影响线路距离Ⅰ段保护整定阻抗
汲出系数是小于1的数值。

C、助增分支、汲出分支同时存在时
总分支系数为助增系数与汲出系数相乘。

例题：分支系数计算
已知，线路正序阻抗0.45Ω/KM ，平行线路70km、MN线路为40km，距离Ⅰ段保护可靠系数取0.85。

M侧电源最大阻抗ZsM.max=25Ω、最小等值阻抗为ZsM.min=20Ω;N侧电源最大ZsN.max=25Ω、最小等值阻抗分别为ZsN.min=15Ω，
试求MN线路M侧距离保护的最大、最小分支系数。

解：
（1）求最大分支系数
最大助增系数：
最大汲出系数：
最大汲出系数为1。

总的最大分支系数为：
（2）求最小分支系数
最小助增系数：
=2.52
最小汲出系数：
总分支系数：
②与相邻元件的速动保护配合
灵敏度校验：
要求：≥1.3～1.5
若灵敏系数不满足要求，可与相邻Ⅱ段配合，动作阻抗为
动作时间：
3、相间距离Ⅲ段保护的整定
整定计算原则：按躲过最小负荷阻抗整定
①按躲过最小负荷阻抗整定
可靠系数取1.2～1.3；全阻抗继电器返回系数取1.15～1.25。

若测量元件采用方向阻抗继电器：
Ψlm——方向阻抗继电器灵敏角
Ψld——负荷阻抗角
②灵敏度校验
近后备时：
要求≥1.3～1.5
远后备时：
要求≥1.2
注意：以上动作阻抗为一次侧计算值，工程实践中还应换算成继电器的整定值：
五、阶段式零序电流保护的整定
三段式零序电流保护原理接线图
1、零序电流速断保护
与反应相间短路故障的电流保护相似，零序电流保护只反应电流中的零序分量。

躲过被保护线路末端接地短路时，保护安装处测量到的最大零序电流整定。

由于是保护动作速度很快，动作值还应与“断路器三相触头不同时闭合”、“非全相运行伴随振荡”等现象产生的零序电流配合，以保证选择性。

按非全相且振荡条
件整定定值可能过高，灵敏度将不满足要求。

措施：通常设置两个速断保护，灵敏Ⅰ段按条件①和②整定；不灵敏Ⅰ段按条件③整定。

在出现非全相运行时闭锁灵敏Ⅰ段。

2、限时零序电流速断保护
基本原理与相间短路时阶段式电流保护相同，不再赘述。

当灵敏度不满足要求时：可采用与相邻线路的零序Ⅱ段配合，其动作电流、动作时间均要配合。

3、零序过电流保护
动作电流整定条件：
①躲过下级线路相间短路时最大不平衡电流
②零序Ⅲ段保护之间在灵敏度上要逐级配合。