电力系统继电保护课程设计 07电力02谭善文
四、线路相同短路的阶段式电流保护装置
由无时限电流速断保护、带时限电流速断保护、定时限过电流保护相配合
而构成阶段式电流保护装置。这三部分保护分别叫作I、II、III段，其中I段无时限电流速断保护、II段带时限电流速断保护是主保护，III段定时限过电流保护是后备保护。
（1）阶段式电流保护的保护范围及时限配合
如图11-6所示，当在L1线路首端f1点短路时，保护1的I、II、III段均启动，由I段将故障瞬时切除，II段和III段返回；在线路末端f2点短路时，保护II段和III段启动，II段以0.5s时限切除故障，III段返回。若I、II段拒动，则过电流保护以较长时限将QF1跳开，此为过电流保护的近后备作用。当在线路L2上f3点发生故障时，应由保护2动作跳开QF2，但若QF2拒动，则由
保护1的过电流保护动作将QF1跳开，这是过电流保护的远后备作用。 （2）阶段式电流保护的原理图
阶段式电流保护的原理图如图下所示，图中各元件均以完整的图形符号表示，有交流回路和直流回路，图中所示的接线方式是广泛应用于小接地电流系统电力线路。由继电器KA1、KS1组成I段；KA2、KT1、KS2组成II段；KA3、KT2、KS3组成III段。
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五、阶段式电流保护实验参数整定计算
5.1计算各点最大和最小运行方式下的短路电流 当系统在最大运行方式下运行时有： f1的三相短路电流为：
(3)Id.f1.MAX?ESXS,MIN?200/3?11.547A
10f1的两相短路电流为：
(2)Id.f1.MAX?3(3)3Id.f1.MAX??11.547=10.000A 22f2的三相短路电流为：
(3)Id.f2.MAX?ES200/3??2.624A
XS.MIN?Z1LAB10?0.4?85f2的两相短路电流为：
(2)Id.f2.MAX?3(3)3Id.f2.MAX??2.624=2.272A 22由于f3点和f2点距离很近，两者之间的阻抗值可以忽略, 其短路电流几乎是相等的。故f3的三相短路电流为：
(3)(3)Id?I.f3.MAXd.f2.MAX?2.624A
f3的两相短路电流为：
(2)(2)Id?I.f3.MAXd.f2.MAX?2.272A
f4的三相短路电流为：
LAC?LAB?LBC?85?80?165km
I(3)d.f4.MAXES200/3???1.519A XS,MIN?Z1LAC10?0.4?1653(3)3Id.f4.MAX??1.519=1.315A 225
f4的两相短路电流为：
(2)Id.f4.MAX?
电力系统继电保护课程设计 07电力02谭善文 同理，系统在最小运行方式下运行时有： f1的三相短路电流为：
(3)Id.f1.MIN?ESXS,MAX?200/3?8.248A 14f1的两相短路电流为：
(2)Id.f1.MIN?3(3)3Id.f1.MIN??8.248=7.143A 22f2的三相短路电流为：
(3)Id.f2.MIN?ES200/3??2.406A
XS.MAX?Z1LAB14?0.4?853(3)3Id.f2.MIN??2.406=2.084A 22f2的两相短路电流为：
(2)Id.f2.MIN?f3的三相短路电流为：
(3)(3)Id?I.f3.MINd.f2.MIN?2.406A
f3的两相短路电流为：
(2)(2)Id?I.f3.MINd.f2.MIN?2.084A
f4的三相短路电流为：
I(3)d.f4.MINES200/3???1.443A XS,MAX?Z1LAC14?0.4?165f4的两相短路电流为：
(2)Id.f4.MIN?3(3)3Id.f4.MIN??1.443=1.250A 22
故对单侧电源辐射式线路，L1的继电保护方案可拟定为阶段式电流保护，保护采用二相二继电器接线，其接线系数
kcon?1，电流互感器采用1:1，在最
大运行方式下及最小运行方式下f1、f2、f3、f4各点短路电流值见下表：
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电力系统继电保护课程设计 07电力02谭善文 表2 最大运行方式下及最小运行方式下f1、f2、f3、f4各点短路电流值
短路点 最大运行方式下三相短路电流（A） 最大运行方式下两相短路电流（A） 最小运行方式下三相短路电流（A） 最小运行方式下两相短路电流（A） f1 f2 f3 f4 正常最大工作电流 0.25 11.547 2.624 2.624 1.519 10.000 2.272 2.272 1.315 8.248 2.406 2.406 1.443 7.143 2.084 2.084 1.250
5.2 对AB线路继电保护进行三段整定 5.2.1无时限电流速断保护
在被保护线路上发生短路时，流过保护安装点的短路电流值，随短路点的位置不同而变化。在线路的始端短路时，短路电流值最大；短路点向后移动时，短路电流将随线路阻抗的增大而减小，直至线路末端短路时短路回路的阻抗最大，短路电流最小。短路电流值还与系统运行方式及短路的类型有关。如图2所示。
图2 瞬时电流速断保护的整定及动作范围
曲线1表示在最大运行方式下发生三相短路时，线路各点短路电流变化的曲线；曲线2则为最小运行方式下两相短路时，短路电流变化的曲线。如果要求在
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电力系统继电保护课程设计 07电力02谭善文 被保护线路的末端短路时，保护装置能够动作，那么，在下一线路始端短路时，保护装置不可避免地也将动作。这样，就不能保证应有的选择性。为了保证保护动作的选择性，将保护范围严格地限制在本线路以内，就应使保护的动作电流
)Iop1.1大于最大运行方式下线路末端发生三相短路时的短路电流Id(3.f2.MAX，即
(3)Iop1.1?Id.f2.MAX
为了保证装置不误动，考虑到非周期分量、实际的短路电流大于计算值、保护装置的实际动作电流小于整定值、一定的裕度等因素，可引入可靠系数
Kk'=1.～21.3，则动作电流为：
(3)Iop1.1?Kk'IdA ，其中Kk取1.3 .f2.MAX?1.3?2.624?3.411'灵敏性校验：
最大运行方式下的最小保护范围：
lmin.max10.866ES10.866?200/3?(?XS.MIN)?(?10)?48.292km Z1Iop1.10.43.41110.866ES10.866?200/3(?XS.MAX)?(?14)?38.292km Z1Iop1.10.43.411最小运行方式下的最小保护范围：
lmin.min?lmin.max%?lmin.max48.292?100%??100%?56.814%?50% L185lmin.min38.292lmin.min%??100%??100%?45.049%?15%
L185满足灵敏性要求。
本段保护整定电流值为3.4A，可选用DL-21C型电流继电器，其额定电流为6A，动作电流的整定范围为1.5～6A，线圈采用并联接法。 5.2.2带时限电流速断保护
无时限电流速断保护虽然能实现快速动作，但却不能保护线路的全长。因此，必须装设第II段保护，即带时限电流速断保护，用以反应无时限电流速断保护区外的故障。对第II段保护的要求是能保护线路的全长，还要有尽可能短的动作时限。
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