第三章 电网相间短路的电流电压保护

第四节 定时限过电流保护

定时限过电流保护（电流保护III段） 思考问题：无时限电流速断保护只能保护本线路一部分，限时电流速断能保护本线路全长，但不能做为相邻线路的后备保护。要想实现远后备保护，怎么办？ 定时限过电流保护 定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。

1. 工作原理 反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。 k

按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定： 2.整定计算 （1）动作电流 按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定： 继电器的动作电流： k

（２）灵敏度校验 对保护1的定时限电流保护，其灵敏系数为： 近后备: 远后备: k

思考：当灵敏度不满足要求时，怎么办？ 可以采 用低电压闭锁的过电流保护。 低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开。当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。 正常运行时:KV触点打开，KA触点打开。 最大负荷电流：KV触点打开，KA触点闭合。 短路时：KV触点闭合，KA触点闭合。

动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保护动作延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的动作时间长一个时限阶段△t: （3） 时间整定 动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保护动作延时应比下一条线路的电流Ⅲ段的动作时间长一个时限阶段△t: k

4.对定时限过电流保护的评价 优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能作为远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保护。 缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。

第五节 电压、电流联锁速断保护 图3-35电压、电流联锁速断保护原理接线图

第六节 三段式电流保护装置 电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本条线路和下一段相邻线路的后备保护。 1. 三段式电流保护： 由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护。

第六节 三段式电流保护装置 图3-40(a) 电流Ⅲ段保护的原理接线

第六节 三段式电流保护装置 图3-40（b）三段式电流保护展开接线图

第六节 三段式电流保护装置 1KT 2KT 图3-40（b） 三段式电流保护展开接线图

第六节 三段式电流保护装置 思考：是不是所有的线路都要装设三段式电流保护？ 什么情况下过电流保护作为主保护？ 什么情况下可采用两段组成一套保护？

2.三段式电流保护的保护特性及时限特性

3.三段式电流保护的评价 优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。 缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性。

4、例3-1 例3-1：在图3-41所示的35kV单侧电源辐射形电网中，线路Ll和L2均装设三段式电流保护，采用两相星形接线。已知线路WLl的正常最大工作电流为170A，电流互感器变比为300/5, 系统在最大运行方式及最小运行方式时，K1、K2、K3点三相短路电流值见表3-1。路Ll线路L2的过电流保护的动作时限为2s。 表3-1 例题中各点短路电流数值 短路点 K1 K2 K3 最大运行方式下三相短路电流（A） 3400 1310 520 最小运行方式下三相短路电流（A） 2280 1150 490

解： 1、对线路保护1进行无时限电流速断保护的整定计算 （1）保护1的一次侧动作电流 （2）继电器动作电流 （3）灵敏系数校验 1）简化计算： 2）最小保护范围：

2、线路无时限电流速断保护： 继电器动作电流 II段保护时限 （3）灵敏系数校验

3、过流保护装置 (1)过流保护装置一次侧动作电流： (2)继电器动作电流： （3）动作时限： （4）灵敏系数校验 1）近后备保护： 2)远后备保护

例3-2 例题3-2 如图3-50所示网络中每条线路的断路器上均装有三段式电流保护。已知电源最大、最小等值阻抗为Xs.max=9Ω，Xs.min=6Ω，线路阻抗XAB=10Ω，XBC=24Ω，线路WL2过流保护时限为2.5S，线路WL1最大负荷电流为150A，电流互感器采用不完全星形接线,电流互感器的变比为300/5，试计算各段保护动作电流及动作时限，校验保护的灵敏系数，并选择保护装置的主要继电器。 35kV K2

例3-2 解：（1）计算K2点、K3点最大、最小运行方式下三相短路电流 K2点： K3点

例3-2 解:1、电流保护I段整定计算 1)保护装置一次侧动作电流IIop·1的计算 2）继电器动作电流 3）动作时限 4、灵敏系数校验

2、电流保护II段整定计算 (1)II段动作电流： (2)II段保护时限 （3）II段保护灵敏系数

3.定时限电流保护(III段)整定计算 （1）III段动作电流： (2)III段保护灵敏度校验： 近后备保护 远后备保护 （3）保护时限

例3-2时限特性曲线 返回

第七节 反时限特性的过电流保护 1、感应型电流继电器 2、反限过电流保护 3、接线图 4、反时限过电流保护应用范围

1.感应型电流继电器 （1）继电器结构 GL-10感应式电流继电器的结构如下图所示由感应系统和电磁系统组成，它们分别构成反时限部和无时限部分。

（2）工作原理 当线圈通以交流电流I时，线圈的安匝磁势IW在铁芯中产生磁通Φ1，在铁芯的一个分支上的短路环中的磁通Φ2不能突变，Φ2滞后于Φ1一个角度，在铝盘产生Mdc，当Mdc克服了弹簧的反转矩Mf时，整个框架将绕轴顺时针方向转动。蜗轮蜗杆啮合，这时称为继电器起动。所需的安匝数称为继电器的起动安匝。继电器起动以后，扇形轮随蜗转动而上升，扇形轮升高到一定程度时，接点闭合。

(3) 时限特性 当电流大到一定值时，铁芯饱和，在图上出现曲线1、2的平直部分，具有定时限特性。 扇形轮在最低位置与最高位置，继电器动作时间与电流的关系曲线如下图所示。当电流增大时，动作时限减少，如图中ab部分,具有反时限特性。 当电流大到一定值时，铁芯饱和，在图上出现曲线1、2的平直部分，具有定时限特性。 当电流继续增大时，衔铁瞬时被吸下，横担将接点闭合，如图中de部分，具有速断特性。 d e.

2.反时限过电流保护 （2）整定计算 动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即 灵敏度校验 ： （1）工作原理 反应电流增大而动作，其延时与通入电流的平方成反比，一般可作6~10kV线路或电动机的保护。 （2）整定计算 动作电流的整定原则与定时限过电流保护相同，即 灵敏度校验 ：

时间整定 ① 两级反时限过电流保护的配合: 若已知保护2反时限过电流保护的整定参数，其反时限动作曲线2。在保护1、保护2反时限过电流保护重叠保护区内，只要在d1处用动作延时保证选择性，重叠保护区的其他部分都能保证选择性，d1点叫配合点，在配合点的 为已知，则

② 反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保护配合 ② 反时限过电流保护与电源侧的定时限过电流保护配合 已知1QF定时限过电流保护的整定参数，1QF过电流保护的保护范围到d1点，2QF反时限过电流保护的时间特性如下图中的t2QF所示。重叠保护区的末端d1叫配合点。在配合点d1

3. 接线图 反时限过电流保护多用于10kV线路及电动机保护。电流互感器采用两相星型接线，如右图所示。

4. 反时限过电流保护应用范围 优点：在线路靠近电源处短路时，短路电流大，动作时限短且保护接线简单。 缺点：时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，或在最小运行方式下远处短路时，由于Ik较小，保护的动作时限可能较长。因此，反时限过电流保护主要用在6~10千伏的网络中，作为馈线和电动机的保护。对10千伏以上的网络，由于上述缺点一般都不采用。

布置作业 81页3-18题

补充习题： 短路点 A B C 最大运行方式 5.34 1.525 0.562 最小运行方式 4.27 1.424 0.548 已知线路的最大负荷电流IL.max=100A，电流互感器变比为300/5，保护2的过电流保护动作时间为2.2S,母线A.B.C等处短路时流经线路AB的三相短路电流计算值如下表所示(单位:KA) 短路点 A B C 最大运行方式 5.34 1.525 0.562 最小运行方式 4.27 1.424 0.548

补充习题： 2.在下图所示网络中,试对保护1进行三段式电流保护的整定计算。计算中取Krel=1.3,K"rel=1.1，K"rel=1.2，返回系数Kre=0.85,自起动系数Kss=1，线路阻抗为0.4Ω/KM。

补充习题： 3.在下图所示网络中,试对保护1进行三段式电流保护的整定计算。计算中取Krel=1.25,K"rel=1.15，Ⅲ段可靠系数K"rel=1.2，返回系数Kre=0.85,自起动系数Kss=1.5，线路阻抗为0.4Ω/KM。

补充习题： 4.配电网的的接线及参数如下图所示。试对1QF、4QF的线路保护进行整定计算。已知线路L-1的负荷电流为150A，电流互感器的变比KTA=200/5 ，自起动系数Kss=1.5。线路L-2的负荷电流为50A，电流互感器的变比KTA=100/5，自起动系数 Kss=1.5，变压器设有差动保护。

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