三段式过电流保护原理及应用

由于各种电流保护装置各有优缺点，因此，为了迅速而有选择地切除本线路上的故障及作为相邻下一级线路的远后备保护，在110kV以下单侧电源辐射形网络中往往采用由无时限电流速断保护（称作第Ⅰ段）、带时限电流速断保护（称作第Ⅱ段）和定时限过电流保护（称作第Ⅲ段）配合构成整套保护——三段式过电流保护。其中，Ⅰ、Ⅱ段联合作为线路的主保护，Ⅲ段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备保护。但为了简化，在有些情况下，可以只装设两段保护（如Ⅰ、Ⅲ段或Ⅱ、Ⅲ段），甚至仅装一段。

1.三段式过电流保护的范围及时限配合

三段式过电流保护各段的保护范围和时限配合关系如图6-21所示。

三段式过电流保护必须处理好两个配合关系，即保护区和动作时限的相互配合。线路WL1的第Ⅰ段保护为无时限电流速断保护，其动作电流为，保护范围为，动作时间为继电器的固有动作时间，它只能保护本线路的一部分；第Ⅱ段保护为带时限电流速断保护，其动作电流为，保护范围为，它不仅能保护本线路的全长，而且向下一级相邻线路（WL2 ）延伸了一段，其动作时限为；第Ⅲ段为定时限过电流保护，其动作电流为，保护范围为，它不仅保护了相邻线路WL2的全长，而且延伸到再下一级线路（WL3）一部分，其动作时限为

图6-21　三段式过电流保护的保护范围和时限配合关系

第Ⅰ、Ⅱ段电流保护构成本线路的主保护，第Ⅲ段电流保护既作为本线路主保护的后备（近后备），又作为下一级相邻线路保护的后备（远后备）。

2.三段式过电流保护的构成

由电磁式电流继电器构成的三段式过电流保护的原理接线图和展开图如图6-22所示。保护采用不完全星形接线。它的第Ⅰ段保护由电流继电器KA1、KA2，中间继电器KM和信号继电器KS1组成；第Ⅱ段保护由电流继电器KA3、KA4，时间继电器KT1和信号继电器KS2组成；第Ⅲ段保护由电流继电器KA5、KA6、KA7，时间继电器KT2和信号继电器KS3组成。为了提高在Yd联结变压器后两相短路时第Ⅲ段的灵敏度，故该段采用了两相三继电器接线。

例6-1　试对图6-21所示网络中WL1始端的三段式过电流保护进行整定计算（即求保护1各段的动作电流、动作时间和灵敏系数）。已知电源相电动势为AB线路的最大负荷电流为保护3的过电流保护动作时间为1.5s。

解：（1）无时限电流速断保护的整定计算

1）动作电流。线路AB末端的最大三相短路电流为

取，则保护1的第Ⅰ段动作电流为

图6-22　三段式过电流保护的原理接线图和展开图

a）原理接线图　b）展开图

2）灵敏度校验。根据

得

因此

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（2）带时限电流速断保护的整定计算

1）动作电流。线路BC末端的最大三相短路电流为

则保护2的第Ⅰ段动作电流为

取，则保护1的第Ⅱ段动作电流为

2）动作时限为

3）灵敏度校验。线路AB末端的最小两相短路电流为

故

（3）定时限过电流保护的整定计算

1）动作电流。取则保护1的第Ⅲ段动作电流为

2）动作时限为

3）灵敏度校验。作近后备时，按本线路AB末端的最小两相短路电流来校验，即

作近后备时，按相邻线路BC末端的最小两相短路电流来校验，由于

故