電網(wǎng)相間短路的階段式電流保護(hù)構(gòu)成及整定

孫淼洋

電網(wǎng)相間短路的階段式電流保護(hù)構(gòu)成及整定

孫淼洋

Point

階段式電流保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，在35kV及以下的輸電線路上得到了廣泛應(yīng)用。其整定計(jì)算結(jié)果決定了保護(hù)的配置方案。

線路相間短路時(shí)線路電流增加，因此可利用短路與正常情況下電流數(shù)值上的差別而構(gòu)成電流保護(hù)。10/35kV線路一般為小電流接地電網(wǎng)線路，一般設(shè)置階段式電流保護(hù)。階段式電流保護(hù)包括瞬時(shí)電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)。

一、瞬時(shí)電流速斷保護(hù)

對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求包括速動(dòng)性、選擇性、可靠性和靈敏性。在滿足選擇性和可靠性的前提下，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)越短越好。因此，僅反應(yīng)電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)通常作為輸電線路相間短路故障的主保護(hù)。

瞬時(shí)電流速斷保護(hù)設(shè)置的目的是為了能夠保護(hù)本段線路全長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)選擇性，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流可按大于本線路末端短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的最大三相短路電流來整定，即

瞬時(shí)電流速斷保護(hù)優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速。但不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，這是它的主要缺點(diǎn)。《規(guī)程》規(guī)定，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長(zhǎng)的50%，最小運(yùn)行方式下保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長(zhǎng)的15%～20%。如果不滿足此條件，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)將失去使用價(jià)值。

二、限時(shí)電流速斷保護(hù)

瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，而且其保護(hù)范圍還受系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障類型的影響，因此實(shí)際中通常采用限時(shí)電流速斷保護(hù)來切除線路中瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍外的短路故障。

限時(shí)電流速斷保護(hù)要能保護(hù)本段線路全長(zhǎng)，其保護(hù)范圍必須延長(zhǎng)至下一段線路，為保證選擇性，其保護(hù)范圍不應(yīng)超過相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍末端。因此在單側(cè)電源供電的情況下，它的動(dòng)作電流應(yīng)大于該點(diǎn)的短路電流，即：

限時(shí)電流速斷保護(hù)帶有一定的的動(dòng)作時(shí)限，以便和相鄰線路保護(hù)相配合，獲得保護(hù)的選擇性。為降低整個(gè)電網(wǎng)保護(hù)的時(shí)限水平，在滿足選擇性的前提下動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡量小，一般比下一段線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一時(shí)限級(jí)差，一般選0.5s。

為達(dá)到保護(hù)線路全長(zhǎng)的目的，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在最不利的情況下，即線路末端發(fā)生短路故障時(shí)具有足夠的反應(yīng)能力。限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度的校驗(yàn)公式為：

當(dāng)故障發(fā)生在瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，由瞬時(shí)電流瞬斷保護(hù)動(dòng)作切除故障；而當(dāng)故障發(fā)生在線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍以外時(shí)，則由該線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作切除故障。由此可見，兩者配合使用，全線路范圍內(nèi)任何位置發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)裝置都能在0.5s內(nèi)動(dòng)作，使斷路器跳閘從而切除故障。

三、定時(shí)限過電流保護(hù)

定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流按最大負(fù)荷電流來整定，并用適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來保證其選擇性。其延時(shí)時(shí)間是經(jīng)整定計(jì)算確定，與短路電流的大小沒有關(guān)系，因此稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。

1.動(dòng)作電流的確定

定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電流按躲過最大負(fù)荷電流整定，并為了保證在電動(dòng)機(jī)較大的自啟動(dòng)電流作用下能夠可靠的返回，保護(hù)裝置的返回電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流。

2.動(dòng)作時(shí)限的確定

為保證選擇性，定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是按階梯性原則進(jìn)行整定的，即從用戶到電源每相鄰兩個(gè)過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限逐級(jí)增加一個(gè)時(shí)間差。因此越靠近電源側(cè)定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)，即速動(dòng)性較差。

3.校驗(yàn)靈敏度

過電流保護(hù)能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，作為本段線路的近后備保護(hù)，同時(shí)保護(hù)范圍延伸到下一段線路，作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。因此定時(shí)限過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)需滿足兩個(gè)要求，即作為本線路的近后備保護(hù)，靈敏系數(shù)應(yīng)以本段線路末端最小兩相短路電流來進(jìn)行校驗(yàn)，一般要求不小于1.3；作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，靈敏系數(shù)要以相鄰線路末端最小兩相短路電流來進(jìn)行校驗(yàn)，要求不小于1.2。

對(duì)于長(zhǎng)距離、重負(fù)荷線路來說，過電流保護(hù)的靈敏度較低。為此實(shí)際中通常采用低電壓

啟動(dòng)的過電流保護(hù)。保護(hù)中電流繼電器的動(dòng)作電流按被保護(hù)線路的額定電流IN來整定，用來實(shí)現(xiàn)閉鎖作用的低電壓繼電器的動(dòng)作電壓按最小工作電壓來整定。

四、階段式電流保護(hù)

為保證迅速、可靠而有選擇性地切除故障，常常將上述三種保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護(hù)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可三者同時(shí)使用，也可只采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)加過流保護(hù)或由限時(shí)電流速斷保護(hù)加過流保護(hù)構(gòu)成兩段式保護(hù)。

電網(wǎng)的最末端一般只裝設(shè)一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)便能滿足要求，不必再裝設(shè)其他保護(hù)；在電網(wǎng)的倒數(shù)第二級(jí)上，首先考慮裝設(shè)一過電流保護(hù)，用來做本段線路及下一段線路的后備保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限與最后一級(jí)保護(hù)配合。如果要求本段線路的故障必須快速切除，可再增設(shè)一個(gè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，即可采用由瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)共同構(gòu)成的兩段式電流保護(hù)；靠近電源附近，短路電流較大，為滿足速動(dòng)性要求，一般設(shè)置三段式電流保護(hù)，要求不高時(shí)也可設(shè)置兩段式電流保護(hù)。即在電網(wǎng)保護(hù)配置時(shí)，總是從最末端的設(shè)備開始，逐級(jí)往前推，直到電源本身。

結(jié)束語

階段式電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，速動(dòng)性較好，在35kV及以下的輸電線路被廣泛應(yīng)用。在電壓等級(jí)較高或長(zhǎng)距離、重負(fù)荷的線路中，由于很難實(shí)現(xiàn)選擇性、靈敏性以及快速性要求，所以很少采用。

（作者單位：遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院）