【文章內(nèi)容簡介】 ） 式中， KK ——可靠系數(shù)， KK ≥； (3).maxBI ——B 母線處在系統(tǒng)最大運行方式下發(fā)生三相短路時的短路電流。 保護電流按照上式整定后，就可以保證在母線 A 處安裝的電流保護 1的選擇性了。如果不計保護裝置本身和斷路器的動作時間，則保護可以無延時動作，故稱此套電流保護為無時限電流速斷保護，或稱電流 I 段保護。電流 Ⅰ 段保護的整定值按躲過本線路末端發(fā)生短路時的最大短路電流來取值。為了與后面電流保護參數(shù)區(qū)別，保護 1 電流 I 段保護的動作值通常表示為 .1DZI? ，保護動作時限表示為 1I? =0s。系統(tǒng)在大運行方式下運行時，被保護線路末端三相短路時的靈敏系數(shù)不小于 1 時便可投運。即 (3). .1Blm DZIK I? ??≥1 （ 23） 其中， (3)BI 為常見運行方式下， B 母線發(fā)生三相短路時的短路電流。 將動作值也畫在圖 21（ b）中，它是一條直線，且與曲線 1 和曲線 2都交于一點，交點對應(yīng)的線路長度分別為系統(tǒng)在最小運行方式下保護的最小保護范圍 和系統(tǒng)在最大運行方式下保護的最大保護范圍 。由此可見，系統(tǒng)運行方式的變化將直接影響到電流 I 段保護的保護范圍，尤其是當系統(tǒng)最小運行方式下運行時，運行方式變化較大時， Ⅰ 段保護將會出現(xiàn)無保護范圍，正因如此，電流 Ⅰ 段保護無法保護線路的全長，這也是該保護的缺點。 2. 電流限時限速斷保護 (II段 )： 經(jīng)過上述的分析可得知，想要達到保護線路全長的目的，在 AB 線路上僅安裝一套電流 I 段保護是難以實現(xiàn)的。對圖 22 中 AB 線路末端范圍內(nèi)的一部分 B’B段內(nèi)的故障必須依靠其他保護來切除。想要達到保護線路 AB全長的目的，必須要在在 A 母線處再安裝一套電流保護裝置，但這套電流保護有可能在下一條相鄰線路 BC 始端 d 點發(fā)生故障時動作，跳開 1DL，因為使得保護失去選擇性。當 d 點發(fā)生故障時，在 B 母線處安裝的電流速斷保護 2 必須先動作，跳開 2DL，因此，只要在 AB 線路上的這套電流保護啟動以后經(jīng)一個延時 t? 再作用于出口跳閘，防止其保護誤動，即可滿足中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 8 條件，也就保證保護的選擇性。稱該電流保護為限時的電流速斷保護，即電流 II 段保護（如圖 22 所示）。同時為保證速凍性， t? 不宜過長，一般選擇為 。 Ⅰ Ⅰ1 DL 2 DL 3 DLAB CB
Ⅰ 段 （ t = 0 s ）Ⅱ 段 （ t 2 = Δ t ）Ⅲ 段 （ t 3 = t 2 + Δ t ）Ⅰ 段 （ t = 0 s ） 圖 22 階段式電流保護范圍及時限配置示意圖 由圖 22 可知，安裝在 1DL 處的電流 II 段的保護只要滿足其保護范圍在 2DL 處電流 I 段的保護范圍之內(nèi)即可保證選擇性，并且 .1DZI?? ≥ .2DZI? 式中， .1DZI?? ——在斷路器 1DL 處安裝的電流 II 段保護的動作值； .2DZI? ——在斷路器 2DL 處安裝的電流 I 段保護的動作值。 若取可靠系數(shù)為 K?? ≥，則 .1 .2DZ K DZI K I?? ??? （ 24） 即電流 II 段保護的整定值按躲過下一條相鄰線路電流 I 段的動作值整定，整定時限為 12t t t t?? ?? ?? ?? （ 25） 式中， 1t?? ——保護 1 的電流 II 段動作時間； 2t? ——保護 2 的電流 I 段的動作時間。 保護 1 電流 II 段保護的靈敏度系數(shù)為 (2).min.1 .1Blm DZIK I?? ??? （ 26） 要求滿足以下要求： （ 1）對 50km 以上的線路， lmK?? 不小于 ； 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 9 （ 2）對 20km50km 的線路， lmK?? 不小于 ； （ 3）對 20km 以下的線路， lmK?? 不小于 ； AB 線路上裝設(shè)了電流 I 段和電流 II 段保護后，全線故障在 便可得以切除，且對電流 I 段范圍內(nèi)的故障實現(xiàn)了保護的雙重性。電流 I 段和電流 II 段保護因其對低壓網(wǎng)絡(luò)中的線路能滿足 “四性 ”的要求，故稱之為為線路的 “主保護 ”。 3. 定時限過電流保護（ III段）： 在故障發(fā)生時線路的主保護或斷路器有可能會拒動，此時，為了保證故障能被及時地切除，應(yīng)當在線路上安裝后備保護，這一保護即為電流的III 段保護，一般性的會選擇定時限的過電流保護來作為電流的 Ⅲ 段保護。電流 Ⅲ 段保護既可以保護本段線路的全長，用作近后備保護，又可以用來保護相鄰線路的全長，作為遠后備保護。圖 22 中給出了保護 1 的電流 III段的保護范圍，其動作值得整定按以下兩種標準，保護 1 的電流 III 段動作值取上兩式中較大者。 （ 1） 按線路正常運行時的最大負荷電流來整定。 .1 . . m a xK zqD Z fh A BfKKIIK?????? ? （ 27） 式中， .1DZI??? ——安裝于 1DL 處的保護 1 的電流 III 段動作值； K??? ——電流 III 段可靠系數(shù)大于或等于 ； zqK ——電動機負荷自啟動系數(shù)大于或等于 1； fK ——返回系數(shù)，取 ； . .maxfhABI ——線路 AB 上可能流過的最大負荷電流。 （ 2） 定時限過電流保護與相鄰線路的過電流保護動作值配合。 39。.1 .m ax .2DZ K fz DZI K K I??? ???? （ 28） 式中， 39。K ——配合系數(shù)，取大于或等于 ； .maxfzK ——最大分支系數(shù)； .2DZI??? ——安裝于 2DL 出的保護 2 的電流 III 段動作值。 按上述方法整定電流 III 段動作值，如圖 23 所示 d 點故障時，短路電流 可能使保護 5 的電流 III 段均啟動。為了使各電流 III 段中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 保護之間保證選擇性，其時限一般按階梯形原則來整定，及每套電流 III 段的時限都應(yīng)比與它相鄰的下一條線路的電流 III 段的時限大一個時間 t? ，即 21t t t??? ???? ?? （ 29） 5 A B C 14 3 2Mdt 5ⅢΔ tΔ tΔ tΔ tt 4Ⅲt 3Ⅲt 2ⅢtL圖 23 過電流保護動作時限選擇說明 圖 23 所示為按階梯形原則整定時限的示意圖，圖中過電流保護 5 的時限分別為 21t t t? ?? （ 210） 32t t t? ?? （ 211） 43t t t? ?? （ 212） 54t t t? ?? （ 213） 可見，電流 III 段安裝位置越靠近電源端，則動作時限越長；越靠近電網(wǎng)末端動作時限則越短。這是過流保護的缺點，故只能作后備保護使用。 當電流 III 段作為本線路的近后備保護時，要求本線路末端發(fā)生短路時的最小電流靈敏系數(shù)不小于 ，作相鄰線路的遠后備保護時靈敏系數(shù)不小于 ，即 (2).min.1. .1Blm DZIK I???????近≥ （ 214） 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 (2).1. .1lm DZIK I???????遠≥ （ 215） 其中， (2).minCI 為系統(tǒng)最小運行方式下， C 母線發(fā)生兩相短路時流過保護的最小短路電流。 由于定時限過電流保護（ Ⅲ 段保護）越靠近電源，保護的動作時間越長，因此對切除故障十分不利，而反時限的特性是故障點越靠近電源時，流過保護的電流越大，動作時間越短，恰好彌補了定時限過電流保護的不足。 反時限保護有三種特性： 標準反時限：1ppttII? ??????? （ 216） 非常反時限： 1ppttII???????? （ 217） 極端反時限： 801ppttII???????? （ 218） 式中， t ——反時限特性動作時間； pt ——時間常數(shù)，通常取 Ⅲ 段的時間整定值 ～ 1s pI ——電流基準值，通常取 Ⅲ 段的電流整定值 I ——保護的短路電流 反時限電流保護的整定值按躲過本線路最大負載電流來取值。靈敏度要求，本線路末端故障時大于或等于 ，相鄰線路末端故障時大于或等于。 反時限過電流保護與上下級保護間的配合： 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 1 212P Q Nt速斷區(qū)k 2 k 1圖 24相鄰反時限電流保護的配合 （ 1）反時限電流保護與相鄰級的反時限保護的配合 如圖 24，保護 1與保護 2反時限過電流保護間的配合。保護 1的反時限過電流保護特性（曲線 1）應(yīng)高于保護 2的反時限過電流保護特性（曲線 2），即保護的電流整定值應(yīng)滿足保護 2的出口（ 2k ）發(fā)生三相短路故障，即保護 1與保護 2的反時限過電流保護流過相同的最大短路電流時，所對應(yīng)的動作時間應(yīng)滿足配合級差 2t? ≥～ 。當保護 2的電流速斷保護長期投入時，保護 2與保護 1的反時限過電流保護配合點可選在保護 2速斷保護區(qū)末端（ 2k ）。當 1k 點發(fā)生故障，保護 1保護 2通過最大電流時，應(yīng)滿足 1t? ≥～ 。同時，常見的運行方式下 2k 點發(fā)生短路時 Δt2應(yīng)不小于一定的時間級差。 （ 2）反時限電流保護與上一級定時限過電流保護（ Ⅲ 段保護）的配合 圖 25中，保護 1的 Ⅲ 段與保護 2的反時限過電流的動作時間值的配合應(yīng)符合保護 1的整定值大于保護 2的整定值一定的可靠倍數(shù)。同時，動作時限的配合如圖梯形曲線 1，為保護 1的時限特性曲線。保護 1第 Ⅲ 段電流保護的保護范圍末端（ 3k ）發(fā)生短路時，流過保護 2的反時限過電流保護的電流對應(yīng)的動作時間應(yīng)小于保護 1的動作時間，即配合級差 1t? ≥～ 。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 13 112P Q Mt速斷區(qū) ( 1 )k 2 k 12 31速斷區(qū) ( 3 )速斷區(qū) ( 2 )k 3圖 25反時限電流保護與定時限過電流保護的配合 （ 3）反時限電流保護與下一級定時限過電流保護（ Ⅲ 段保護）的配合 圖 25中保護 2的反時限過電流保護與保護 3的定時限過電流保護配合，應(yīng)滿足保護 2的整定值大于保護 3的整定值一定的可靠倍數(shù)。動作時限配合如圖中曲線 2，為保護 2的反時限過電流保護特性曲線。當保護 2出口（ 2k ）發(fā)生短路故障，保護 2與保護 3通過相同的最大電流時，保護 2與保護 3第 Ⅲ 段時間配合級差應(yīng)滿足 2t? ≥～ 。保護 3的電流速斷保護長期投入時，保護 2與保護 3配合點可選在保護 3速斷保護區(qū)的末端（ 1k 點）。 1k 點短路，保護 3與保護 2通過相同最大電流時，應(yīng)滿足 1t? ≥～ 。同時，常見的運行方式下 k2點發(fā)生短路時 Δt2應(yīng)不小于一定的時間級差。 2． 2 微機保護基本算法 傅立葉算法（傅氏算法）：傅氏算法的基本思路來自于傅立葉級數(shù)。它把采樣的模擬信號看作是一個周期性的時間函數(shù)，該算法本身具有濾波作用，可表示為： 110( ) [ c o s s i n ]nnnx t b n t a n t??????? (219) 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 式中， n=O、 l、 2…… ， na 、 nb 分別為各次諧波正弦和余弦的振幅， 1?為基波的角頻率，根據(jù)傅立葉級數(shù)的原理，可求出 102 ( ) s inTna x t n td tT ?? ? （ 220） 102 ( ) c o sTnb x t n td tT ?? ? （ 221） 進一步推倒可得： 1122s inNnkka X knNN???? ? （ 222） 11