子任務1：無時限電流速斷保護（電流I段）電流保護用于雙電源線路時的問題

輸電線路發生短路故障時，反映電流增大而瞬時動作切除故障的電流保護稱為無時限電流速斷保護，又稱電流I段保護或瞬時電流速斷保護。

動作電流整定必須保證繼電保護動作的選擇性，如圖1所示，K1點處故障對于保護1（圖中也常用P1表示）是外部故障，應當由保護2（圖中也常用P2表示）跳開QF2。當K1點處故障時，短路電流也會流過保護1，需要保證此時保護1不動作，即保護1的動作電流必須大于外部故障時的短路電流。一、無時限電流速斷保護~XXIIQF1QF2MN12KK1圖1繼電保護動作選擇性示意圖

圖2中曲線1和曲線2所示為短路電流曲線，表示在一定系統運行方式下短路電流與故障點遠近的關系。短路電流計算公式如下：三線短路時，有兩相短路時，有式中:

--相電勢；

--系統電源等效阻抗；

--線路單位長度阻抗（架空線路一般為0.4)

--故障點到安裝處的距離，單位為kmM曲線1曲線2最小保護區最大保護區~XXIIQF1QF2MN12KK1RQN圖2無時限電流速斷保護整定短路電流大小由以下因素決定：（1）系統運行方式與系統電源等效阻抗有關，系統電源等效阻抗與電源投入的數量、電網結構變化有關。最大時通過保護裝置的短路電流最小，稱為最小運行方式；最小時通過保護裝置的短路電流最大，稱為最大遠行方式。（2）故障點遠近。故障點越近，短路電流越大。（3）短路類型。一般電流保護用于小電流接地系統，不需要考慮接地短路類型。在上圖2中短路電流曲線1對應最大運行方式、三相短路情況，曲線2對應最小運行方式、兩相短路情況。根據上面的討論，外部故障時流過保護1的最大短路電流為：式中一一最大運行方式時的系統阻抗；一一線路MN全長。外部故障距離保護1最近的地方就是線路的末端N處，可見為最大運行方式下本線路未端發生三相短路時的短路電流。按照選擇性的要求，動作電流應滿足：

考慮電流互感器、電流繼電器均有誤差，整定時應考慮這些誤差并留有裕度，無時限電流速斷保護1動作電流整定公式為：

式中，為可靠系數，考慮短路電流計算誤差、電流互感器誤差、繼電器動作電流誤差、短路電流中非周期分量的影響和必要的裕度，一般取1.2-1.3。由圖2可以看出，動作電流大于最大的外部短路電流，最大運行方式下MQ段發生三相短路時短路電流大于動作電流，保護動作，這個區域稱為保護動作區。電流保護的保護區是變化的，短路電流水平降低時保護區縮短，如最小運行方式下發生兩相短路時保護區變為MR。QF1KAITAKMKS信號+++-QF2YR-

無時限電流速斷保護的單相原理圖如圖所示。保護由電流繼電器KA（測量元件）、中間繼電器KM信號繼電器KS組成。圖3無時限電流速斷保護的單相原理圖

如上圖3無時限電流速斷保護的單相原理圖所示，電流測量元件KA接于電流互感器TA的二次側，正常運行時，線路流過的是負荷電流，TA的二次電流小于KA的動作電流，保護不動作。當線路發生如路故障時，線路流過短路電流：當流過KA的電流大于它的動作電流時，測量元件KA動作，觸點閉合，啟動中間元件KM，KM觸點閉合。一方面控制斷路器跳閘，切除故障線路，另一方面啟動信號元件KS，KS動作，發出保護動作的警告信號。無時限電流速斷保護簡單可靠，動作迅速，它靠動作電流的整定獲得選擇性。它不能保護本線路全長，保護范圍受系統運行方式、短路類到、線路長短等影響。當運行方式變化很大或被保護線路很短時，甚至沒有保護區。但在個別情況下，無時限電流速斷保護可保護線路全長，如電網的終端線路上采用線路變壓器組接線時，線路和變壓器可看成是一個元件，動作電流按躲過變壓器低壓側線路出口短路來整定，這樣可保護線路全長。二、限時電流速斷保護

由于有選擇性的電流速斷保護不能保護本線路的全長，因此可考慮增加一段新的保護，用來切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時也能作為速斷的后備，這就是限時電流速斷保護，又稱為電流Ⅱ段保護。對這個新設保護的要求，首先是在任何情況下都能保護本線路的全長，并具有足夠的靈敏性；其次是在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動作時限。正是由于它能以較小的時限快速切除全線路范圍以內的故障，因此稱為限時電流速斷保護。

設置電流Ⅱ段保護的目的是保護本線路全長，保護1的Ⅱ段保護區必然會伸入下一線路（相鄰線路)，在K點發生故障時，保護1的Ⅱ段保護區存在與下一線路保護2“搶動”的問題。保護1的Ⅱ段、保護2的I段電流繼電器均動作，而按照保護選擇性的要求，保護2的I段動作跳開斷路器QF2，保護1的Ⅱ段不跳開斷路器QF1。為了保證選擇性，保護1的Ⅱ段保護動作帶有一個延時，動作慢于保護2的I段保護。這樣下一線路始端發生故障時Ⅱ段保護與下一線路I段保護同時啟動但不立即跳閘，下一線路I段保護動作跳閘后短路電流消失，Ⅱ段保護返回。本線路末端短路時，下一線路I段保護不動作，本線路Ⅱ段保護經延時動作跳閘。XMNQF1QF2I1I2G~保護1的II段保護區保護2的I段保護區KX

保護1的Ⅱ段保護區配合如圖1-20所示，若保護1的Ⅱ段保護區伸出下一線路I段保護區，在圖中K區域發生故障時，保護2的I段保護區不動，保護1的Ⅱ段保護區與保護2的Ⅱ段保護區啟動，同時動作，跳開斷路器QF1、QF2，保護動作為非選擇性的。XMNQF1QF2PIP2G~保護1的II段保護區保護2的II段保護區KX保護2的I段保護區電流Ⅱ段保護整定公式為

式中

------------可靠系數，考慮到短路電流中的非周期分量已衰減，取1.1~1.2

------------下一線路Ⅰ段動作電流；

------------動作時限，一般取0.5s13~XXP1P2QF1QF2MNQ保護1的II段保護區保護2的I段保護區電流二段整定過程如圖所示：

設置限時電流速斷保護的目的是保護本線路全長，故應校驗在本線路發生故障、短路電流最小的情況下保護能否可靠動作。電流保護動作條件為

保護反映故障能力以靈敏系數表示，即

考慮電流互感器TA、電流繼電器誤差，當于規定值（l.3~1.5）時，才認為電流保護能可靠動作。靈敏度校驗按最不利情況計算，即在最小運行方式下.被保護線路末端發生兩相短路時，短路電流為本線路內部故障時最小的短路電流，以此短路電流校驗靈敏度，即

>1.3~1.5，靈敏度合格，說明Ⅱ段保護有能力保護本線路全長。當靈敏系數不能滿足要求時，限時電流速斷保護可與相鄰線路限時電流速斷保護配合整定，即動作時限為或使用其他性能更好的保護（如距離保護）。QF1KATAKTKS信號+++QF2YR

如圖所示，它與無時陽電流速斷保護相比，增加了時間繼電器KT。時間元件的作用是建立保護所需的延時，當電流元件啟動后，必須經過時間元件的延時，才能動作跳閘。如果在前故障已經切除，則電流元作返回，保護不動作。限時電流速斷保護的特點：

限時電流速斷保護結構簡單，動作可靠，能保護本線路全長，但受系統運行方式變化的影響較大。它是靠動作電流的整定和動作時限的配合獲得選擇性的，與無時限電流速斷保護相比，其靈敏度較高，可作為本線路無時限電流速斷保護的近后備保護。

電流I段的動作選擇性由動作電流保證，電流Ⅱ段的選擇性由動作電流與動作時限共同保證，而電流III段是依靠動作時限的所謂“階梯特性”來保證的。

無時限電流速斷保護和限時電流速斷的保護動作電流，都是按某點的短路電流整定的。定時限過電流保護要求保護區較長，其動作電流按通過最大負荷電流整定，一般動作電流較小，其保護范圍伸出相鄰線路末端。定時限過電流保護（電流III段）要求：應能保護本線路的全長，也能保護相鄰下一線路全長。~XXXXMX階梯特性過電流保護動作電流整定:

為保證被保護線路通過最大負荷時不誤動作，以及當外部短路故障切斷后出現最大自啟動電流時應可靠返回，過電流保護應按以下2個條件整定：

（1）為保證過電流保護在正常運行時不動作，其動作電流應大于最大負荷電流，即

（2）保證過電流保護在外部故障切除后可靠返回，其返回電流應大于外部短路故障切除后流過保護的最大自啟動電流，即也即式中

－－可靠系數，它是考慮繼電器動作電流誤差和負荷電流計算不準確等因素而引入的大于1的系數，一般取1.15~1.25;

－－返回系數，一般取0.85；－－電動機自啟動系數，它取決于網絡接線和負荷性質，一般取1.5~3。

自啟動情況如圖所示，當故障發生在保護1的相鄰線路K點時，保護1和保護2同時啟動：保護動作切除故障后，變電所B母線電壓恢復，接于B母線上的處于制動狀態的電動機要自啟動。此時，流過保護1的電流不是最大負荷電流而是自啟動電流，自啟動電流大于負荷電流，以表示。~XXXXP1P2P3QF1QF4QF2QF3KADC過電流保護靈敏系數校驗:

過電流保護用作本線路近后備保護，同時作為相鄰線路的遠后備保護。故應按這兩種情況校驗靈敏系數，即以最小運行方式下本線路末端兩相金屬性短路時的短路電流，校驗近后備靈敏系數；以最小運行方式下相鄰線路末端兩相金屬性短路時的短路電流，校驗遠后備靈敏系數。G~XAK1K2QF1XBQF2PC近后備靈敏系數要求遠后備靈敏系數要求KT2信號IAIBIa.TAaIc.QF1QFTAcIIIIIIttKA2kA4KA3kA6kA5kA7KA1KT1KMKS1KS2KS3I原理圖：1.把整個繼電器和有關的一、二次元件繪制在一起，能直觀而完整地表示它們之間的電氣連接及工作原理的接線圖，稱為原理圖。2.應用場所：應用于小接地電流系統輸電線路的兩相不完全星形接線。3.優點和缺點優點：便于閱讀，能表示動作原理，有整體概念缺點：不便于現場查線及調試，接線復雜的保護原理圖繪制、閱讀比較困難。展開圖：KA1KA3KA5KA2KA4KA6NCAKA7啟動信號KS1KS2KS3+WCFUKMKT1KA1KA2KA3KA4KT2KA5KA6KA7KT1KT2KMKS2KS3KS1LTQF-WC12控制電源小母線

熔斷器Ⅰ段電流

Ⅱ段電流

Ⅲ段電流