三段式保护电路优化方案

1.输电线路三段式电流保护电路

图4-21所示为输电线路三段式电流保护电路。

电路原理

KA₁、KA₂、KS₁构成第Ⅰ段瞬时电流速断；KA₃、KA₄、KT₁、KS₂构成第Ⅱ段限时电流速断；KA₅、KA₆、KT₂、KS₃构成第Ⅲ段定时限过电流。三段保护均作用于一个公共的出口中间继电器KOM，任何一段保护动作均可启动KOM，使断路器跳闸，同时相应段的信号继电器动作掉牌，值班人员便可从其掉牌指示判断是哪套保护动作，进而对故障的大概范围作出判断。

2.输电线路三段式零序电流保护电路

图4-22所示为三段式零序电流保护电路。

图4-21 三段式电流保护电路

图4-21 三段式电流保护电路（续）

图4-22 三段式零序电流保护电路

电路原理

该电路在被保护线路的三相上分别装设型号和电流比完全相同的电流互感器，将它们的二次绕组互相并联，然后接至电流继电器的线圈。当正常运行和发生相间故障时，电网中没有零序电流，故I_R=0，继电器不动作，只有发生接地故障时，才出现零序电流，如其值超过整定值，继电器就动作。

实际工作中，由于三只电流互感器的励磁特性不一致，当发生相间故障时，会造成较大的不平衡电流。为了使保护装置在这种情况下不误动作，通常将保护的动作电流按躲过最大不平衡电流来整定。

零序电流保护也采用阶段式保护，通常采用三段式。目前的“四统一”保护屏则采用四段式。图4-22为三段式零序电流保护的原理接线图。瞬时零序电流速断（零序Ⅰ段有，由KA₁、KM和KS₇构成），一般取保护线路末端接地短路时，流电过保护装置3倍最大零序电流3I_om的1.3倍，保护范围不小于线路全长的15%～25%。(www.xing528.com)

零序Ⅱ段（由KA₃、KT₄和KS₈构成）的整定电流，一般取下一级线路的零序Ⅰ段整定电流的1.2倍，时限0.5s，保证在本线末端单相接地时，可靠动作。

零序Ⅲ段（由KA₅、KT₆和KS₉构成）的整定电流可取零序Ⅱ（或Ⅲ）段整定的1.2倍，或大于三相短路的最大不平衡电流，其灵敏性要求下一级末端故障时，能可靠动作。

3.双回线电流平衡保护电路

电路简介

电流平衡保护是横联差动保护的另一种形式，它是按比较双回线路中电流的绝对值而工作的，如图4-23所示。

电流平衡继电器KBL₁、KBL₂各有一个工作线圈匝N_W，一个制动线圈匝N_B和一个电压线圈匝N_V。KBL₁的工作线圈接于线路L_-1电流互感器的二次侧，由电流I₁产生动作力矩M_W1，其制动线圈接于线路L_-2电流互感器的二次侧，由电流I₁产生动作力矩M_B1。KBL₂的工作线圈接于线路L_-2电流互感器的二次侧，由I₂产生动作力矩M_W2，其制动线圈接于线路L_-1电流互感器的二次侧，由I₁产生动作力矩M_B2。KBL₁、KBL₂的电压线圈均接于母线电压互感器的二次侧。继电器的动作条件是M_W＞M_B+M_V（M_V为电压线圈中产生的力矩）。

图4-23 电流平衡保护电路

电路原理

正常运行及外部短路时，由于I₁=I₂，KBL₁、KBL₂由于其反作用力矩M_V和继电器内弹簧反作用力矩M_S的作用，使触头保持在断开位置，保护不会动作。

当一回线路发生故障（如线路L_-1的K点），由于I₁＞I₂，并由于电压大大降低，电压线圈的反作用力矩显著减少，因此KBL₁中由I₁产生的动作力矩M_W1大于I₂产生的制动力矩M_B1与电压产生的制动力矩M_V之和，所以KBL₁动作，切除故障线路L_-1；对于KBL₂，由于流过其制动线圈的电流I₁大于工作线圈流过电流I₂，即制动力矩大于动作力矩，所以它不会动作。

由于双回平行线横联差动保护及平衡保护，在靠近对侧出口短路时，本侧两条线路流过的电流，其电流的横差值，不足以启动保护，只有等待对侧的保护动作，切除故障后，本侧的非故障线电流降为零，才由故障线电流启动本侧保护，切除故障线路。这种情况被称为相继动作。线路上相继动作区域大小与保护整定值及短路电流有关。

友情提示

单端电源的双回线路上，平衡保护只能装于送电侧，受电侧不能装设。因为任一回线路短路，流过受电侧两个平衡继电器的工作线圈和制动线圈的电流大小是相等的，保护将不起作用。

横联差动保护，其方向继电器接有母线电压，在平行线路出口三相短路时，电压为零，如方向继电器的电压回路没有良好的记忆作用，便会误动，称为电压死区。