无时限电流速断保护原理及应用介绍

1.无时限电流速断保护整定

无时限电流速断保护(又称电流Ⅰ段保护)反应于电流升高而不带动时限动作，电流高于动作值时继电器立即动作，跳开线路断路器。电流继电器的动作电流应如何确定? 这种动作电流的计算过程称为整定计算。动作电流整定必须保证继电保护动作的选择性，如图2-1所示。

图2-1　无时限电流速断保护整定示意图

k1处故障对于保护P1是外部故障，应当由保护P2跳开QF2。当k1处故障时短路电流也会流过保护P1，需要保证此时保护P1不动作，即保护P1的动作电流必须大于外部故障时的短路电流。

如图2-1所示曲线为短路电流曲线，表示在一定系统运行方式下短路电流与故障点远近的关系。短路电流计算公式如下：

式中　EΦ——相电势；

ZS——系统电源等效阻抗；

Z1——线路单位长度阻抗(架空线路一般为0.4Ω/km)；

l——故障点到保护安装处的距离，km。

短路电流大小由以下因素决定：

(1)系统运行方式(简称运方)，系统电源等效阻抗ZS与电源投入数量、电网结构变化有关，ZS最大时短路电流最小，称为最小运方；ZS最小时短路电流最大，称为最大运方。

(2)故障点远近，故障点越近、l越小，短路电流越大。

(3)短路类型，，一般电流保护用于小接地电流系统，不需要考虑接地短路类型。

如图2-1所示短路电流曲线1对应最大运方、三相短路情况，曲线2对应最小运方、两相短路情况。

根据上面的讨论，外部故障时流过保护P1的最大短路电流为

式中　ZS.min——最大运方时的系统阻抗；(https://www.xing528.com)

lMN——线路MN 全长。

外部故障距离保护P1最近的地方就是线路的末端N 处，可见I为最大运方下本线末端发生三相短路时的短路电流。按照选择性的要求，动作电流应满足以下条件

考虑电流互感器、电流继电器均有误差，整定时应考虑这些误差并留有裕度，无时限电流速断保护P1动作电流整定公式如下

式中　Krel——可靠系数，考虑短路电流计算误差、电流互感器误差、继电器动作电流误差、短路电流中非周期分量的影响和必要的裕度，一般取1.2～1.3。

如图2-1所示，动作电流大于最大的外部短路电流，最大运方下MQ 段发生三相短路时短路电流大于动作电流，保护动作，这个区域称为保护区。电流保护的保护区是变化的，短路电流水平降低时保护区缩短，如最小运方发生两相短路时保护区变为MR。

整定公式也可以理解为考虑各种运方、短路类型以及TA、保护误差等情况后无时限电流速断保护的保护区不伸出本线范围，P1Ⅰ段保护不能保护本线全长。

当运行方式为如图2-2所示的线变组方式时，电流P1Ⅰ段保护可将保护区伸入变压器内，保护本线全长，整定方法如图2-2所示。

2.无时限电流速断保护原理接线

图2-2　线变组整定方法示意图

图2-3　无时限电流速断保护单相原理接线图

无时限电流速断保护单相原理接线如图2-3所示，电流继电器动作时其触点闭合，中间继电器得电，由中间继电器KM 触点接通线路断路器跳闸回路，同时信号继电器KS发出保护跳闸信号。

中间继电器的作用，一方面是代替电流继电器的小容量触点，接通跳闸线圈电流；另一方面是利用带有0.06～0.08s固有延时，躲过管型避雷器放电时间(一般放电时间可达0.04～0.06s)，以防止避雷器放电引起保护误动作。信号继电器KS的作用是以指示该保护动作，以便运行人员处理和分析故障。断路器辅助触点QF用来断开跳闸线圈YR 中的电流，以防继电器KM 触点损坏。

3.无时限电流速断保护特点

(1)保护区受运方、故障类型影响而波动，运方变小时保护区缩短，发生两相短路时保护区比三相短路时短。

(2)电流P1Ⅰ段保护不能保护本线全长，在线路末端发生短路时，短路电流小于整定值，保护不动作，所以线路上只配有电流P1Ⅰ段不能切除所有线路故障。