【導(dǎo)讀】由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)。并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控。制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經(jīng)滲透到社會、經(jīng)濟、生活的各個領(lǐng)。域，而在我國電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機容量的75%。域發(fā)電廠部分電氣的設(shè)計，主要完成了電氣主接線的設(shè)計。包括電氣主接線的形。中國電力自1882年誕生至今，經(jīng)歷了3個發(fā)展時期。1949年新中國成立前。新中國成立后，電力工業(yè)在黨中央、國務(wù)院的高度重視下，分別躍居世界第8位和第7位。民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，全社會需求大幅度增加。產(chǎn)的發(fā)電容量偏少等因素影響，部分地區(qū)電力供應(yīng)形式變得較為嚴峻。了電力供應(yīng)緊張的局面，取得了顯著成效。因此，電氣主接線必須保證供電可靠。

　　

【正文】 幾種常用電流保護的分析 1. 反時限過電流保護 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 第 37 頁共 43 頁 （ 1） 什麼是反時限過電流保護 繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保護就叫做反時限過電流保護。 （ 2）反時限過電流保護的基本原理 當(dāng)供電線路發(fā)生相間短路時，感應(yīng)型繼電器 KA1 或 (和 )KA2 達到整定的一定時限后動作，首先使其常開觸點閉合，這時斷路器的脫扣器 YR1 或(和 )YR2 因有 KA1 (和 )KA2 的常閉觸點分流 (短路 )，而無電流通過 ,故暫時不會動作。但接著 KA1 或 (KA2)的常閉觸點斷開，因 YR1 或 (和 )YR2 因 “去分流 ”而通電動作，使斷路器跳閘，同時繼電器本身的信號掉牌掉下，給出信號。 2. 定時限過電流保護 （ 1） 什麼是定時限過電流保護 繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關(guān)，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護方式就稱為定時限過電流保護。 （ 2）定時限過電流保護的基本原理 中性點不接地 系統(tǒng)中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護的原理接線圖。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構(gòu)成。 當(dāng)被保護線路只設(shè)有一套保護，且時間繼電器的容量足大時，可用時間繼電器的觸點去直接接通跳閘回路，而省去出口中間繼電器。 當(dāng)被保護線路中發(fā)生短路故障時，電流互感器的一次電流急劇增加，其二次電流隨之成比例的增大。當(dāng) CT 的二次電流大于電流繼電器的起動值時，電流繼電器動作。由于兩只電流繼電器的觸點是并聯(lián)的，故當(dāng)任一電流繼電器的觸點閉合，都能接通時間繼電器的線圈回路。這時，時 間繼電器就按照預(yù)先整定的時間動作使其接點吸合。這樣，時間繼電器的觸點又接通了信號繼電器和出口中間繼電器的線圈，使其動作。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 第 38 頁共 43 頁 出口中間繼電器的觸點接通了跳閘線圈回路，從而使被保護回路的斷路器跳閘切斷了故障回路，保證了非故障回路的繼續(xù)運行。而信號繼電器的動作使信號指示牌掉下并發(fā)出警報信號。 由上不難看出，保護裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預(yù)先整定的時間，而與被保護回路的短路電流大小無關(guān)，所以這種過電流保護稱為定時限過電流保護。 （ 3）動作電流的整定計算 過流保護裝置中的電流 繼電器動作電流的整定原則，是按照躲過被保護線路中可能出現(xiàn)的最大負荷電流來考慮的。也就是只有在被保護線路故障時才啟動，而在最大負荷電流出現(xiàn)時不應(yīng)動作。為此必須滿足 以下兩個條： 1）在正常情況下，出現(xiàn)最大負荷電流時（即電動機的啟動和自啟動電流，以及用戶負荷的突增和線路 中出現(xiàn)的尖峰電流等）不應(yīng)動作。即： Idz 式中 Idz過電流保護繼電器的一次動作電流； 2）保護裝置在外部故障切除后應(yīng)能可靠地返回。因為短路電流消失 后，保護裝置有可能出現(xiàn)最大負荷 電流，為保證選擇性，已動作的電流繼電器在這時應(yīng)當(dāng)返回。 因 此保護裝置的一次返回電流 If 應(yīng)大于最大負荷電流 。即： If 因此，定時限過電流裝置電流繼電器的動作電流 為： =(). 式中 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 第 39 頁共 43 頁 Kk可靠系數(shù)，考慮到繼電器動作電流的誤差和計算誤差而設(shè)。一般取為 ～ 由于繼電器接入電流互感器二次側(cè)的方式不同而引入的一個系數(shù)。 電流互感器為三相完全星形接線和不完 全星形接線時 Kjx=1；如為三角形接線和兩相電流差接線時 Kjx= 。 Kf返回系數(shù)，一般小于 1； Nlh電流互感器的變比。 （ 4）動作時限的整定原則 為使過電流保護具有一定的選擇性，各相臨元件的過電流保護應(yīng)具有不同的動作時間。 在線路 XL XL XL3 的靠近電源端分別裝有過電流保護裝置 3。當(dāng) D1 點發(fā)生短路時，短路電流由電源提供并流過保護裝置 3，當(dāng)短路電流大于它們 的整定值時，各套保護裝置均啟動。但按選擇性的要求，應(yīng)只由保護裝置 3（離故障點最近）動作于跳閘。在故障切除后，保護裝置 2 返回。因此就必須使保護裝置 2 的動作時間較保護裝置 1 長一些；而保護裝置 3 又要比保護裝置 2 長一些，并依次類推，即： t1 t2 t3 。 不難看出，各級保護裝置的動作時限是由末端向電源端逐級增大的。也就是越靠近電源端，保護的動作時限越長，有如階梯一樣，故稱為階梯性時限特性。各級之間的時限均差一個固定的數(shù)值，稱其為時限級差 D t。對于定時限過電流保護的時限級 差 D t 一般為 。對于反時限的時限級差 D t，一般為 ?？墒牵娇拷娫炊司€路的阻抗越小，短路電流將越大，而保護的動作時間越長。 也就是說過電流保護存在著缺陷。這種缺陷就必須由電流速斷保護來彌補不可。 （ 5）過電流保護的保護范圍 過流保護可以保護設(shè)備的全部，也可以保護線路的全長，還可以作為相臨下 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 第 40 頁共 43 頁 一級線路穿越性故障的后備保護。 3. 電流速斷保護 （ 1）什麼是電流速斷保護 電流速斷保護是一種無時限或略帶時限動作的一種電流保護。它能在最短的時間內(nèi)迅速切除短 路故障，減小故障持續(xù)時間，防止事故擴大。 電流速斷保護又分為瞬時電流速斷保護和略帶時限的電流速斷保護兩種。 （ 2）電流速斷保護的構(gòu)成 電流速斷保護是由電磁式中間繼電器 (作為出口元件 )、電磁式電流繼電器(作為起動元件 )、電磁式信號繼電器 (作為信號元件 )構(gòu)成的。它一般不需要時間繼電器。常采用直流操作，須設(shè)置直流屏。電流速斷保護簡單可靠、完全依靠短路電流的大小來確定保護是否需要啟動。它是按一定地點的短路電流來獲得選擇性動作，動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較 準確和方便。 （ 3）瞬時電流速斷保護的整定原則和保護范圍 瞬時電流速斷保護與過電流保護的區(qū)別，在于它的動作電流值不是躲過最大負荷電流，而是必須大于保護范圍外部短路時的最大短路電流。即按躲過被保護線路末端可能產(chǎn)生的三相最大短路電流來整定。從而使速斷保護范圍被限制在被保護線路的內(nèi)部，從整定值上保證了選擇性，因此可以瞬時跳閘。當(dāng)在被保護線路外部發(fā)生短路時，它不會動作。所以不必考慮返回系數(shù)。由于只有當(dāng)短路電流大于保護裝置的動作電流時，保護裝置才能動作。所以瞬時電流速斷保護不能保護設(shè)備的全部，也不能 保護線路的全長，而只能保護線路的一部分。對于最大運行方式下的保護范圍一般能達到線路全長的 50%即認為有良好的保護效果；對于在最小運行方式下的保護范圍能保護線路全長的 15%～ 20%，即可裝設(shè)。保護范圍以外的區(qū)域稱為 “死區(qū) ”。因此，瞬時電流速斷保護的任務(wù)是在線路始端短路時能快速地切除故障。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 第 41 頁共 43 頁 當(dāng)線路故障時，瞬時電流速斷保護動作，運行人員根據(jù)其保護范圍較小這一特點 ,可以判斷故障出在線路首端，并且靠近保護安裝處；如為雙電源供電線路，則由兩側(cè)的瞬時電流速斷保護同時動作或同時都不動作，可判斷故障在線路的 中間部分。 （ 4）瞬時電流速斷保護的基本原理 瞬時電流速斷保護的原理與定時限過電流保護基本相同。只是由一只電磁式中間繼電器替代了時間繼電器。中間繼電器的作用有兩點：其一是因電流繼電器的接點容量較小，不能直接接通跳閘線圈，用以增大接點容量；其二是當(dāng)被保護線路上裝有熔斷器時，在兩相或三相避雷器同時放電時，將造成短時的相間短路。但當(dāng)放完電后，線路即恢復(fù)正常，因此要求速斷保護既不誤動，又不影響保護的快速性。利用中間繼電器的固有動作時間，就可避開避雷器的放電動作時間。 （ 5）略帶時限的電流速斷保護 瞬時電流速斷保護最大的優(yōu)點是動作迅速，但只能保護線路的首端。而定時限過電流保護雖能保護線路的全長，但動作時限太長。因此，常用略帶時限的電流速斷保護來消除瞬時電流速斷保護的 “死區(qū) ”。要求略帶時限的電流速斷保護能保護全線路。因此，它的保護范圍就必然會延伸到下一段線路的始端去。這樣，當(dāng)下一段線路始端發(fā)生短路時，保護也會起動。 為了保證選擇性的要求，須使其動作時限比下一段線路的瞬時電流速斷保護大一個時限級差，其動作電流也要比下一段 線路瞬時電流速斷保護的動作電流大一些。略帶時限的電流速斷保護可作為被保護線 路的主保護。略帶時限的電流速斷保護的原理接線和定時限過電流保護的原理接線相同。 4. 三段式過電流保護裝置 由于瞬時電流速斷保護只能保護線路的一部分，所以不能作為線路的主保護，而只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護；略帶時限的電流速斷保護能保護線路的全長，可作為本線路的主保護，但不能作為下一段線路的后備保護； 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 第 42 頁共 43 頁 定時限過電流保護既可作為本級線路的后備保護（當(dāng)動作時限短時，也可作為主保護，而不再裝設(shè)略帶時限的電流速斷保護。），還可以作為相臨下一級線路的后備保護，但切除故障的時限較長。 一般情況下，為了對線路進行可靠而有效的保護，也常把瞬時電流速斷保護（或略帶時限的電流速斷保護）和定時限過電流保護相配合構(gòu)成兩段式電流保護。 對于第一段電流保護，究竟采用瞬時電流速斷保護，還是采用略帶時限的電流速斷保護，可由具體情況確定。如用在線路 變壓器組接線，以采用瞬時電流速斷保護為佳。因在變壓器高壓側(cè)故障時，切除變壓器和切除線路的效果是一樣的。此時，允許用線路的瞬時電流速斷保護，來切除變壓器高壓側(cè)的故障。 也就是說，其保護范圍可保護到線路全長并延伸到變壓器高壓側(cè)。這時的第一段電流 保護可以作為主保護；第二段一般均采用定時限過流保護作為后備保護，其保護范圍含線路 變壓器組的全部。 通常在被保護線路較短時，第一段電流保護均采用略帶時限的電流速斷保護作為主保護；第二段采用定時限過流保護作為后備保護。在實際中還常采用三段式電流保護。就是以瞬時電流速斷保護作為第一段，以加速切除線路首端的故障，用作輔助保護；以略帶時限的電流速斷保護作為第二段，以保護線路的全長，用作主保護；以定時限過電流保護作為第三段，以作為線路全長和相臨下一級線路的后備保護。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 第 43 頁共 43 頁 參考文獻： 范錫普 《發(fā)電廠電氣 部分》中國電力出版社 黃純?nèi)A 《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》天津大學(xué) 中國電力出版社 萬鐵巖 《 發(fā)電廠電氣主接線的接線方式 》 哈爾濱林業(yè)科技情報 樸在林 《 變電所電氣部分 》 北京中國水利電力出版社 賀家李、宋從距 《電力系統(tǒng)繼電保護原理》 中國電力出版社 《電力系統(tǒng)繼電保護》 天津大學(xué)編 水利電力出版社