电网相间短路的阶段式电流保护构成及整定

2015-12-02孙淼洋

环球市场信息导报 2015年26期

关键词：式电流限时时限

孙淼洋

电网相间短路的阶段式电流保护构成及整定

孙淼洋

Point

阶段式电流保护结构简单，动作可靠，在35kV及以下的输电线路上得到了广泛应用。其整定计算结果决定了保护的配置方案。

线路相间短路时线路电流增加，因此可利用短路与正常情况下电流数值上的差别而构成电流保护。10/35kV线路一般为小电流接地电网线路，一般设置阶段式电流保护。阶段式电流保护包括瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。

一、瞬时电流速断保护

对继电保护装置的基本要求包括速动性、选择性、可靠性和灵敏性。在满足选择性和可靠性的前提下，保护装置的动作时间应越短越好。因此，仅反应电流增大而瞬时动作的瞬时电流速断保护通常作为输电线路相间短路故障的主保护。

瞬时电流速断保护设置的目的是为了能够保护本段线路全长。为了实现选择性，瞬时电流速断保护的动作电流可按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大三相短路电流来整定，即

瞬时电流速断保护优点是简单可靠，动作迅速。但不能保护线路的全长，这是它的主要缺点。《规程》规定，系统最大运行方式下保护范围不应小于线路全长的50%，最小运行方式下保护范围不应小于线路全长的15%～20%。如果不满足此条件，瞬时电流速断保护将失去使用价值。

二、限时电流速断保护

瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，而且其保护范围还受系统运行方式和故障类型的影响，因此实际中通常采用限时电流速断保护来切除线路中瞬时电流速断保护范围外的短路故障。

限时电流速断保护要能保护本段线路全长，其保护范围必须延长至下一段线路，为保证选择性，其保护范围不应超过相邻线路瞬时电流速断保护范围末端。因此在单侧电源供电的情况下，它的动作电流应大于该点的短路电流，即：

限时电流速断保护带有一定的的动作时限，以便和相邻线路保护相配合，获得保护的选择性。为降低整个电网保护的时限水平，在满足选择性的前提下动作时间应尽量小，一般比下一段线路瞬时电流速断保护的动作时限大一时限级差，一般选0.5s。

为达到保护线路全长的目的，限时电流速断保护必须在最不利的情况下，即线路末端发生短路故障时具有足够的反应能力。限时电流速断保护的灵敏度的校验公式为：

当故障发生在瞬时电流速断保护范围内时，由瞬时电流瞬断保护动作切除故障；而当故障发生在线路的瞬时电流速断保护范围以外时，则由该线路的限时电流速断保护动作切除故障。由此可见，两者配合使用，全线路范围内任何位置发生短路故障时，保护装置都能在0.5s内动作，使断路器跳闸从而切除故障。

三、定时限过电流保护

定时限过电流保护的动作电流按最大负荷电流来整定，并用适当的延时来保证其选择性。其延时时间是经整定计算确定，与短路电流的大小没有关系，因此称为定时限过电流保护。

1.动作电流的确定

定时限过电流保护动作电流按躲过最大负荷电流整定，并为了保证在电动机较大的自启动电流作用下能够可靠的返回，保护装置的返回电流应大于电动机的自启动电流。

2.动作时限的确定

为保证选择性，定时限过电流保护的动作时限是按阶梯性原则进行整定的，即从用户到电源每相邻两个过电流保护的动作时限逐级增加一个时间差。因此越靠近电源侧定时限过电流保护的动作时限越长，即速动性较差。

3.校验灵敏度

过电流保护能保护本线路的全长，作为本段线路的近后备保护，同时保护范围延伸到下一段线路，作为相邻线路的远后备保护。因此定时限过电流保护灵敏系数的校验需满足两个要求，即作为本线路的近后备保护，灵敏系数应以本段线路末端最小两相短路电流来进行校验，一般要求不小于1.3；作为相邻线路的远后备保护，灵敏系数要以相邻线路末端最小两相短路电流来进行校验，要求不小于1.2。

对于长距离、重负荷线路来说，过电流保护的灵敏度较低。为此实际中通常采用低电压

启动的过电流保护。保护中电流继电器的动作电流按被保护线路的额定电流IN来整定，用来实现闭锁作用的低电压继电器的动作电压按最小工作电压来整定。

四、阶段式电流保护

为保证迅速、可靠而有选择性地切除故障，常常将上述三种保护组合在一起，构成阶段式电流保护。实际应用时，可三者同时使用，也可只采用瞬时电流速断保护加过流保护或由限时电流速断保护加过流保护构成两段式保护。

电网的最末端一般只装设一种瞬时动作的过电流保护便能满足要求，不必再装设其他保护；在电网的倒数第二级上，首先考虑装设一过电流保护，用来做本段线路及下一段线路的后备保护，其动作时限与最后一级保护配合。如果要求本段线路的故障必须快速切除，可再增设一个瞬时电流速断保护，即可采用由瞬时电流速断保护和定时限过电流保护共同构成的两段式电流保护；靠近电源附近，短路电流较大，为满足速动性要求，一般设置三段式电流保护，要求不高时也可设置两段式电流保护。即在电网保护配置时，总是从最末端的设备开始，逐级往前推，直到电源本身。