电流保护原理

电流保护原理

第一节 阶段式电流保护

保护功能由各段电流保护相互配合完成，通常为三段式电流。三段分别为：

①第I段：瞬时电流速断保护；

②第II段：限时电流速断保护；

③第III段：定时限过电流保护。

在实施时，也可以根据需要配置为两段式电流保护，两段式电流保护即只配置第II段和第III段。

瞬时电流

速断保护

即第Ｉ段

保护单相

原理如图

1、为实现快速性，同时又要保证选择性，所以抬高整定值， 牺牲了保护范围。

2、第Ｉ段的整定值， 是按大于被保护线路末端最大的短路电流的原则来整定。

3、保护范围受系统运行方式、 故障类型影响大。第Ｉ段保护范围通常比较小，为线路全长的15~50%。

4、由于灵敏度不够， 所以第Ｉ段保护通常不能单独使用，要有带时限的电流速断保护配合。限时电流速断保护即第II段，目的是为了弥补第Ｉ段保护的缺陷。

5、只有降低整定值，保护范围才能延长，保护范围不可避免地延伸到了相邻下一线路，需要与相邻下一线路的保护相配合，整定值

大于相邻下一线路第I段的定值。

6、为保证选择性，通常要延时，为了缩短延时时间，要求保护范围不能延伸太长，不能超出下一线路第I段的保护范围。

7、时限级差一般为0.5秒。

限时电流速断保护即第II段保护单相原理图：

定时限过电流保护即第III段。

1、保护范围较大，通常作为本线路的近后备保护以及作为相邻下一线路的远后备保护 。

2、整定值是按大于最大的负荷电流来确，即在最大负荷电流作用下不能起动，且在装置动作以后故障切除后在最大负荷电流作用下能可靠返回。

3、动作延时按阶梯形时限配合原则来确定。

三段式电流保护保护范围及时限配合

三段式电流保护展开式原理:

定时限过电流保护即第III段。

1、保护范围较大，通常作为本线路的近后备保护以及作为相邻下一线路的远后备保护 。

2、整定值是按大于最大的负荷电流来确，即在最大负荷电流作用下不能起动，且在装置动作以后故障切除后在最大负荷电流作用下能可靠返回。

3、动作延时按阶梯形时限配合原则来确定。

三段式电流保护保护范围及时限配合

三段式电流保护:

三段式电流保护展开式原理:

定时限过电流保护即第III段。

1、保护范围较大，通常作为本线路的近后备保护以及作为相邻下一线路的远后备保护 。

2、整定值是按大于最大的负荷电流来确，即在最大负荷电流作用下不能起动，且在装置动作以后故障切除后在最大负荷电流作用下能可靠返回。

3、动作延时按阶梯形时限配合原则来确定。

三段式电流保护保护范围及时限配合

三段式电流保护:

三段式电流保护展开式原理:

阅读与绘制展开图的原则:

1、回路的排列次序一般为先交流电流回路、交流电压回路，后直流回路和信号回路；

2、回路中各行的顺序为交流按a、b、c相序排列，直流按动作顺序自上而下排列；

3、行中元件按实际顺序绘制。

电流保护的接线方式：

1、三相完全星形接线：能反映各种形式短路故障， 接线系数Kcon=1。

2、两相不完全星形：能反映相间短路故障，接线系数Kcon=1。

3、两相电流差接线：简单、接线系数随故障情况不同大小不同，电动机保护用。

4、两相三继电器式接线：用于Y,d11接线变压器的后保护，装于Y侧，可提高灵敏度一倍。

电流保护接线方式

:

1、小接地电流系统发生单相接地故障时，由于供电电压仍然对称且只有较小的电容电流，当电流小于允许电流值时，并不要求立即跳闸切除线路，允许继续运行1~2小时。

2、采用两相不完全星接线比采用三相完全星形接线更合适。

第二节 方向电流保护

单电源辐射形网络供电可靠性较差，提高供可靠性措施（一次）：

1、单电源环网供电；

2、双电源同时供电；

3、备用电源。

正负方向规定：

1、正方向：由母线指向线路方向；

2、负方向：由线路指向母线方向。

加装方向元件的原则：

1、同一母线两侧的过电流保护， 动作时限短者必须加装功率方向继电器，时间长者不加；

2、一母线两侧的过电流保护，动作时限相同时， 两保护必须同时加装功率方向继电器。 方向过电流保护的起动电路：

非按相起动电路为什么不能保证选择性呢？

对功率方向继电器的接线要求：

1、能正确反应故障的方向，正方向短路时继电器应动作， 反方向短路时应不动作；

2、正方向故障时应灵敏地动作。 在相间短路保护中，广泛采用900接线方式。

第三节 复合电压起动电流保护

当过电流保护用于变压器后备保护时，保护的整定值是按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定的，灵敏度显然较低，如何提高灵敏度呢？

采用复合电压起动时，电流保护的整定值则可以按躲过变压器额定电流来整定，保护的灵敏度明显提高。

复压起动的过电流保护原理接线图：

1、复合电压元件由负序电压和低电压两个元件组成。 2、负序电压元件可以提高不对称短路故障时保护的灵敏度。 3、低电压元件可以提高对称短路时保护的灵敏度。

负序电压滤过器如图所示：

过电流保护应用：

1、当II侧负荷故障时，经tII时限跳开QF2，I、III侧继续运行； 2、当III侧负荷故障时，经tI时限跳开QF3，I、II侧继续运行； 3、当变压器内部故障时，经tI时限跳开QF3， 经tIII时限断开QF1、QF2，将三侧断路器全部跳开；

4、上例是单侧电源供电的三绕组变压器；

5、当多侧电源供电时， 应在三侧均装设独立的过电流保护，并在动作时限最小的电源侧装方向元件，动作方向由变压器指向母线。此三套保护作为各侧外部故障的后备保护切除本侧断路器。在装设方向元件的一侧，加装一套不带方向的过电流保护，作为变压器内部故障的后备保护，切除三侧断路器。

第四节 零序电流保护

1、中性点直接接地系统发生接地故障时的基本特征， 是产生零序电流及零序电压。

2、三相星形接线的相间短路保护， 动作电流必须躲开最大的短

路电流或负荷电流，动作时间长，灵敏度低。

3、利用零序分量构成专门的接地保护，动作速度快、灵敏度高（相对）零序电流的获得：零序电流滤过器。

零序电压的获得：零序电压滤过器

（a）由三个单相互感器组成；（b）由三相五柱式互感器组成； （c）由发电机中性点电压互感器取得零序电压。

1、中性点不直接接地系统发生接地故障时， 仍然出现零序电流与零序电压。

2、根据零序电流与零序电压构成专门的接地故障的保护。 3、小接地电流系统的零序保护动作于信号。

消弧线圈产生的感性电流抵消电容电流，减小接地点故障电流，消除弧光过电压。补偿方式有三种：

完全补偿：故障点电流为零，但会发生串联谐振，产生谐振过电压。

欠补偿：故障点电流仍为容性，但当运行方式变时，仍可能出现完全补偿的情况。

过补偿：故障点电流为感性，广泛应用。 无选择性地绝缘监视装置