【文章內(nèi)容簡介】 *Ik3,max,B 式中 op,1保護 1中瞬時電流速斷保護的動作電流； rel瞬時電流速斷保護的可靠系數(shù)，考慮到短路電流的計算誤差、電流互感器的誤差 以及短路電流中非周期分量等因素對保護的影響，一般取 rel=； Ik3,max,B系統(tǒng)最大運行方式下，線路 1末端 B母線上發(fā)生三相短路時，流過保護 1的最大短路電流。 同理，各條線路上所裝設的瞬時電流速斷保護，其動作電流 op均是按大于被保護線路末端短路時，流過該保護的最大短路電流來整定的。如圖 ，瞬時電流速斷保護的選擇性可以用動作電流來保證。被保護線路外部故障時，因動作電流大于短路電流，保護不會誤動作。在保護范圍內(nèi)部故障時，保護可以瞬時動作，快速將故障線路切除。 保護范圍及靈敏度校驗 保護 1的動作電流 op,1與曲線 1相交于 M點，顯然從 M點到保護 1安裝處的線路長度 Lmax為保護 1的最大保護范圍； op,1與曲線 2相交于 N點，從 N點到保護 1安裝處的線路長度 Lmin為保護 1的最小保護范圍。這說明瞬時電流速斷保護不能保護線路的全長，并且保護范圍長度受電力系統(tǒng)運行方式及故障類型的影響。 瞬時電流速斷保護的靈敏度，可以用保護范圍的長度占被保護線路全長的百分比表示。要求最大保護范圍 Lmax應不小于線路全長的 50%，最小保護范圍 Lmin應不小于線路全長的 15%20%。由于系統(tǒng)在最大運行方式下， M點發(fā)生三相短路時，短路電流等于保護 1瞬時電流速斷保護的動作電流，即 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 11 = E*/(Xs,max+ x1Lmax)= op,1 故瞬時電流速斷保護的最大保護范圍 Lmax可以用式 22求出 Lmax=1/ x1*（ E*/ op,1 Xs,max） 式中 x1線路每公里正序阻抗； Xs,max系統(tǒng)在最大運行方式下，系統(tǒng)等效電源到保護 1安裝處的系統(tǒng)電抗。 系統(tǒng)在最小運行方式下， N點發(fā)生兩相短路時，短路電流也等于保護1瞬時電流速斷保護的動作電流 ；在對保護裝置進行整定計算時，為了簡化計算，一般將三相短路電流乘以√ 3/2折算為兩相短路電流，即 =√ 3/2* =√ 3/2* E*/(Xs,min+ x1Lmin) 因此，瞬時電流速斷保護的最小范圍是 Lmin=1/ x1*（√ 3/2*E*/ op,1 Xs,min） 式中 Xs,min系統(tǒng)在最小運行方式下，系統(tǒng)等效電源到保護 1安裝處的系統(tǒng)電抗。 限時電流速斷保護的原理及整定原則 限時電流速斷保護的原理 大多數(shù)情況下，瞬時電流速斷保護不能保護線路的全長，因此，應再增設 一段新的保護，用來切除被保護線路上瞬時電流速斷保護范圍以外的短路故障，同時也能作為瞬時電流速斷保護的后備。由于瞬時電流速斷保護 不能保 護線路的全長，要求這個新增設的保護必須在任何情況下都能保護本線路的全長，并具有足夠的靈敏度。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 12 圖 22 限時電流速斷保護原理及整定說明示意圖 圖 22所示，只有在保護 1的動作電流 小于線路 L1 末端短路電流的情況下，保護 1 才能保護線路 L1 的全長，但這會使保護 1 的保護范圍延伸到線路 L2 去。為了保證選擇性，必須給該保護加上一定的延時，保證在線路 L2 上發(fā)生短路故障時， 由保護 2 先動作將故障切除。同時為了滿足快速性的要求，應該盡可能縮短保護的動作時間，因此一般把這個新增設的保護稱為限時電流速斷保護或帶時限電流速斷保護 為了同時滿足選擇性與快速性的要求，限時電流速斷保護的保護范圍不能延伸的太長，最好不要超過相鄰線路瞬時電流速斷保護的保護范河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 13 圍。如圖 22所示，只要保護 1的限時電流速斷保護的動作電流 大于保護 2的瞬時電流速斷保護的動作電流 ，則其延伸到線路 L2的保護范圍就不會超過保護 2的瞬時電流速斷保護的保護范圍。 動作電流的整定原則 限時電流速斷保護的動作電 流一般按與相鄰線路瞬時電流速斷保護配合整定。限時電流速斷保護的動作電流一般整定為 = 式中 保護 1中限時電流速斷保護的動作電流； 限時電流速斷保護的可靠系數(shù)，一般取 rel=； 相鄰線路瞬時電流速斷保護的動作電流。 當圖 22所示 L2首端短路時，保護 2的瞬時電流速斷保護動作，令斷路器 QF2跳閘，將故障線路 L2切除；但如果故障點發(fā)生在保護 1的限時電流速斷保護之內(nèi)（如 K1點）時，該保護的電流元件也會動作，為了防止保護 1誤將斷路器 QF1跳開，應延長限時電 流速斷保護的動作時限。等保護 2將故障切除后，流過保護 1的電流由短路電流變?yōu)樨摵呻娏鳎藭r保護 1中的限時電流速斷保護將自動返回（復歸），不再動作。 動作時限的整定原則 限時電流速斷保護的動作時限，一般按與相鄰線路瞬時電流速斷保護配合整定。為了確保保護 2能先將故障切除、保護 1能可靠返回，限時電流速斷保護的動作時限應把瞬時電流速斷保護的動作時限、斷路器的河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 14 固有分閘時間、保護裝置時間元件的誤差等因素都考慮進去，并且還要留有一定的時間裕度?？紤]了上述因素后，限時電流速斷保護的動作時限一般取 。一般將與之配合的保護動作時限與本保護動作時限的差值，稱為保護的時間級差，用⊿ t表示。故限時電流速斷保護的動作時限一般整定為 = +⊿ t= 式中 保護 1中限時電流速斷保護的動作時限； 保護 1中限時電流速斷保護的動作時限； ⊿ t 時間級差。 靈敏度校驗 為了使限時電流速斷保護能夠保護線路的全長，要求在本線路末端發(fā)生相間短路故障時，該保護應具有一定的靈敏度。限時電流速斷保護的靈敏度，按本線路末端發(fā)生相間短路故障時的最小短路電流校驗，檢驗式為 = / ≥ 式中 限時電流速斷保護的動作電流； 系統(tǒng)在最小運行方式下，本線路末端兩相短路電流； 限時電流速斷保護的靈敏系數(shù)， ≥ 。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 15 定時限過電流保護 主保護與后備保護 一般把能以最短的動作時限、有選擇性地切除被保護設備的保護，作為電氣設備的主保護。為了確保被保護設備發(fā)生故障時，能被可靠切除，在電氣設備上不僅配置有主保護，還配置有后備保護。后備保護是指在主保護或斷路器拒絕動作時，用以切除故障的保護。后備保護不僅可 以對本線路或設備的主保護起后備保護作用，而且對相鄰電氣設備也可以起到后備保護作用。因此，后備保護又可分為近后備與遠后備兩種方式。 利用瞬時電流速斷保護與限時電流速斷保護相互配合，可以使全線路范圍內(nèi)的相間短路故障，都能在短時間內(nèi)被快速切除。這兩種保護一般用來作為 35kV及以下電壓等級線路的主保護。 定時限過電流保護的原理及整定原則 （ 1）定時限過電流保護的原理及動作電流 定時限過電流保護一般用來作為線路的后備保護。對于輸配電線路，為了保證正常運行時保護不動作，其定時限過電流保護的動 作電流，應大于本線路可能出現(xiàn)的最大負荷電流 Il,max，即 ≥ Il,max。由于動作電流整定的比較小，定時限過電流保護的保護范圍一般都比較長。如圖 23所示，當 K點發(fā)生短路故障時，保護 保護 保護 3均有短路電流流過。此時，保護 保護 保護 3的電流元件均有可能動作。按照選擇性的要求，應由保護 3先動作，跳開 QF3，將故障切除。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 16 圖 23 定時限過電流保護動作時限整定說明示意圖 保護 保護 2在故障被切除后，仍由負荷電流流過。此時，保護 保護 2的電流元件應能可靠返回，也就是說電流元件的返回電流應 該大于本線路的最大負荷電流，即 ＞ ，因此定時限過電流保護的動作電流一般整定為 = * / 式中 被保護線路定時限過電流保護的動作電流； 定 時 限 過 電 流 保 護 的 可 靠 系 數(shù) ， 一 般 取=； 電流元件的返回系數(shù)，一般取 ； 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 17 被保護線路的最大負荷電流。 (2) 動作時限的整定原則 當圖 23所示 K1點發(fā)生短路故障時，保護 保護 2的電流元件動作，按照選擇性的要求，應由保護 2先動作跳開 QF2。也就是說，保護 1的過電流保護動作時限，應該大于保護 2的 過電流保護動作時限，即 ＞。同理，當 K2點發(fā)生短路故障時，保護 保護 保護 3的電流元件動作，按照選擇性的要求，應由保護 3先動作跳開 QF3。保護 保護 2的過電流保護動作時限，應該大于保護 3的過電流保護動作時限，即＞ ＞ .以此類推，越靠近電源端，過電流保護的動作時限越長；越靠近負荷側，過電流保護的動作時限越短。 定時限過電流保護的動作時限是從系統(tǒng)的末端（負荷側）向電源端逐級遞增的，每一級遞增一個時限級差⊿ t，即 = +⊿ t，= +⊿ t，……一般把這個整定原則稱為階梯形原則。由此可見，定時限過電流保 護的選擇性，是用不同的動作時限來保證的。 （ 3）靈敏度校驗 定時限過電流保護一般具有較高的靈敏度，不僅能夠保護本線路的全長，也能保護相鄰線路的全長。但故障點越靠近電源，短路電流越大，定時限過電流保護得動作時限反而越長，不能快速切除故障。因此，該保護一般只用來作為本線路與相鄰元件的后備保護。定時限過電流保護靈敏度的校驗式為 = / 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 18 式中 定時限過電流保護的動作電流； 系統(tǒng)在最小運行方式下，線路末端兩相短路電流； 靈敏系數(shù)，作近后備保護時，要求 ≥ ，作遠后備保護時，要求 ≥ 。 在校驗近后備靈敏度時，故障點取在本線路末端母線上；在校驗遠后備靈敏度時，故障點取在相鄰末端母線上。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 19 3 35kV 線路保護方案 線路保護方法方案 本次設計的 35 千伏線路的保護方案為配置速斷與過電流保護，相關參數(shù)如下：已知系統(tǒng)在最大、最小運行方式下的系統(tǒng)電抗分別為= 歐， = 歐；線路長度為 62KM；線路每公里正序電抗為 X1= 歐；導線型號為 LGJ150（鋼筋鋁絞線，直徑為 150 毫米），電流互感器變比為 300/5，最大負荷功率為 9MW，功率因數(shù)取 ，電流互感器為不完全星形，線路的最大負荷電流為 300A，具體參數(shù)見表 1。 表 31 10110KV 架空線路的電阻與電抗值（Ω /km） 導線型號 電阻 r 電抗 x 10KV 35KV 110KV LGJ95 LGJ120 LGJ150 —— 計算每 km 架空線路的阻抗值 0R : 2 2 2 20 r + x 0 . 2 1 0 + 0 . 3 8 7 0 . 4 4R ? ? ?Ω 則架空線路總電阻 R= *62=。 (1) 電流速斷保護的整定計算 速斷保護的動作電流 =37000/（ +*62） /√ 3= A 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 20 Iop=Krel* = A Iopr=Kcon* Iop/Nta=1*式中 —— 本保護線路末端系統(tǒng)最大運行方式下的三相短路電路； relK —— 電流速斷保護的可靠系數(shù)，一般，對電磁型繼電器取～ ；對感應型繼電器，取 ～ 。 Iop—— 一次動作電流； Iopr—— 二次動作電流。 (2) 電流速斷保護的保護范圍及靈敏度校驗 Lmax=1/ x1*（ E*/ op,1 Xs,max） =（ 1/） *（ 37000/√ 3/） = (Lmax/L)*100%=*100%=%＞ 50% Lmin=1/ x1*（√ 3/2*E*/ op,1 Xs,min） =（ 1/） *（√ 3/2*37000/） = (Lmin/L)*100%=*100%=%＞ 15% 靈敏度滿足要求。 (3) 過電流保護的整定計算 1）動作電流 Il,max=Pmax/(√ 3Uw,min*cos@)=9000000/(√ 3**35*9)=174A = Krel*Kss*Il,max /Kre=**174/=320A = * Kcon/(300/5)= 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 21 2)靈敏度校驗 作為本線路的近后備保護時 Ks= / =（√ 3/2） *＞ （其中 =37000/（ +*62） /√ 3= A） 靈敏度滿足要求。 繼電保護屏選擇 通用非標準結構箱、屏、臺可分兩類，一類通常作為大、中容量發(fā)電廠及變電站中的遠方控制及繼電保護屏用，一般選 PK1 型、 PK2 型、