[工学]浅论10kV供电系统的继电保护的设计方案.doc

本科毕业设计（论文）说明书浅论10kV供电系统的继电保护的设计方案 摘 要电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的，电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。本文10kV供电继电保护设置方案如下：相间故障保护采用远后备方式、两段式电流保护、瞬时限流速断保护、延时限流速断保护、过流保护；接地保护采用零序电流保护方式；10kV配电线路采用后加速的三相一次重合闸；10kV线路装设两段式电流保护，不带时限的电流速断保护和带时限的过流保护；对于连接发电厂母线和10kV的单回线，装设带方向或不带方向的电流速断保护和过流保护。对于10kV不宜解列的线路，采用纵差、横差等保护。10kV供电系统中变压器的低压侧装设短路保护和过负荷保护。短路保护作为保护母线、变压器干线的主保护, 并作为配电线路的后备保护。10kV继电保护装置的运行维护是电力系统的一个重要部分，它能否安全、稳定、可靠地运行，直接关系到整个系统的正常运行。关键词：10kV继电器；继电保护装置；运行维护 AbstractThe power system is composed by the five aspects of power generation, substation, transmission, distribution and electricity. In the electrical power system, each kind of type, the massive electrical equipment through the electrical line joins closely in together. Because its cover region is extremely vast, the movement environment is extremely complex as well as each human factor, the electrical failure occurrence is inevitable. As a result of the electrical power system particularity, the above five links should be are linked together, balance at times, indispensably, also is nearly completes during the same period of time. Has the accident in electrical power system any, all has the possibility to have the significant influence to the electrical power system movement.This article 10kV power supply relay settings are as follows: phase fault protection using remote backup, two-stage current protection limit of instantaneous flow rate off protection, delay limits the flow rate circuit protection, over current protection; ground protection zero sequence current protection; accelerated three-phase 10 kV distribution lines using a heavy closing; 10kV line installed two-stage current protection, without a time limit of the current instantaneous over current protection and over-current protection with time limit; single line for connecting the power plant bus and 10kV installed with the direction or without the direction of current instantaneous over current protection and over current protection. For 10kV should not be running out of line, using longitudinal, transverse and poor protection. 10kV power supply system of the transformer low voltage side of the installation of short-circuit protection and overload protection. Short-circuit protection as the protection of busbars, transformers Route protection and backup protection of distribution lines. 10kV operation and maintenance of the protection device is an important part of the power system, whether it can secure, stable and reliable operation is directly related to the normal operation of the entire system.Key words: 10kV replay; Protection equipment of relay; Operation and maintenance目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.110kV供电系统在电力系统中的重要位置11.2 继电保护的开发研究概况11.3 本文安排3第二章 10kV供电系统继电保护的配置方案42.1 反映相间故障的保护42.2 反映接地故障的保护52.3 本章小结5第三章 10kV配电线路与系统的整定计算63.1 10kV配电线路63.2 配电线路的整定计算63.2.1 重合闸73.2.2有关保护选型73.3 本章小结7第四章 10kV供电系统中的继电保护94.1 10kV供电系统的继电保护运行状况94.2 10kV供电系统继电保护装置的任务94.3 对继电保护装置的基本要求94.4 继电保护的常见类型114.5 本章小结18第五章 10kV供电系统继电保护的选择性应用195.1 10kV系统中应配置的继电保护195.1.1 10kV线路应配置的继电保护195.1.2 10kV配电变压器应配置的继电保护195.1.3 10kV分段母线应配置的继电保护195.2 10kV配电系统的保护配置情况195.3 10kV配电保护配置的比较225.4 本章小结23第六章 提高10kV供电系统继电保护可靠性的措施246.1 加强可靠性管理246.2 重视技术进步246.3本章小结25结束语26参考文献27致谢28第一章 绪论1.1 10kV供电系统在电力系统中的重要位置电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如，当系统中的某工矿的设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏；当10kV不接地系统中的某处发生一相接地时，就会造成接地相的电压降低，其他两相的电压升高，常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏，也有进一步为事故的可能。 10kV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。因此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规范。1.2 继电保护的开发研究概况1、继电保护的基本介绍（1）继电保护名词解析：研究电力系统故障和危及安全运行的异常状况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以也称继电保护。基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。（2）继电保护装置必须具备以下5项基本性能：安全性：在不该动作时，不误动；可靠性：在该动作时，不拒动；速动性：能以最短时限将故障或异常从系统中切除或隔离；选择性：在自身整定的范围内切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电，不越级跳闸；灵敏性。反映故障的能力，通常以灵敏系数表示；不拒动不误动是关键。（3）继电保护的基本概念在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。 电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。 电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。（4）继电保护的基本任务自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。 反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。（5）电力系统对继电保护的基本要求继电保护装置为了完成自动迅速，有选择的跳开特定的断路器；以及反映电气原件的不正常运行状态，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。2、继电保护发展史19世纪的最后25年里，作为最早的继电保护装置熔断器已开始应用。电力系统的发展，电网结构日趋复杂，短路容量不断增大，到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。虽然在1928年电子器件已开始被应用于保护装置，但电子型静态继电器的大量推广和生产，只是在50年代晶体管和其他固态元器件迅速发展之后才得以实现。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点，但较易受环境温度和外界干扰的影响。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护。大规模集成电路技术的飞速发展,微处理机和微型计算机的普遍应用,极大地推动了数字式继电保护技术的开发，目前微机数字保护正处于日新月异的研究试验阶段，并已有少量装置正式运行。3、我国继电保护发展史我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。1.3 本文安排本次毕业论文是浅论10kV供电系统的继电保护。一般企业高压供电系统中均为10kV系统。除早期建设的10kV系统中，较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外，近些年来飞速建设的电网上一般均采用了环网或手车式高压开关柜，继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路10kV电源、 高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投入。在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些急待解决的。其次配电系统在整个供电系统中是非常重要的组成部分，因为它的任何故障都会直接影响到为用户服务，文章中也会单独一章写10kV配电系统继电保护的配置，也是10kV供电系统继电保护设计方案中不可缺少的重要部分。第二章 10kV供电系统继电保护的配置方案2.1 反映相间故障的保护1、相间故障的保护装置由电流继电器构成，应接于两相电流互感器上，并在同一电网的所有线路上均接于相同的两相上，通常都是接到A、C两相，保证在大部分两点接地故障时，只切除1个故障点。根据灵敏度的不同要求，保护装置可由1个或2个继电器构成。后备保护和主保护合为一套保护装置，采用远后备方式。10kV线路一般应装设两段式电流保护，不带时限的电流速断保护和带时限的过流保护。当过流保护的时限为0.5-0.7s，且没有保护配合上的要求时，可只装过流保护。当采用两段式电流保护，瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时，应装设限时电流速断保护。2、对于带电抗器的线路，由于断路器遮断容量的限制，不应装设电流速断保护，而应由母线保护或其它保护切除电抗器前的故障。一般在电抗器后短路时，母线的残余电压很高，能够保证系统非故障部分的连续运行。故采用简单的过流保护就可以满足要求。3、对于连接发电厂母线和另一电源的电压为10kV的单回线，应装设带方向或不带方向的电流速断保护和过流保护。若选择性、灵敏度不满足要求时，可采用下列保护方式：（1）对于短线路，其长度为12km时，可以采用纵联差动保护。（2）并联的电缆线路，用横联差动保护作为主保护，带方向或不带方向的电流保护作为后备保护。（3）对于并列运行的平行线路，采用横联电流差动保护作主保护，带方向或不带方向的电流保护作后备保护。4、10kV分段母线应配置的继电保护。对于不并列运行的分段母线，在分段断路器处应装设电流速断保护，但只在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除；另外装设过流保护。如采用的是反时限过流保护时，其瞬动部分应解除；对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。对于10kV复杂结构线路（闭合的环形电路等），为了简化保护，可采用故障时先将网络自动解列而后恢复的方法。对于不宜解列的线路，可采用纵差、横差等保护。5、10kV配电变压器应配置的继电保护。（1）当配电变压器容量小于400kVA时，一般采用高压熔断器保护。（2）当配电变压器容量为400630kVA，高压侧采用断路器时，应装设过流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护。对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护。（3）当配电变压器容量为800kVA及以上时，应装设过流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护。（4）油浸式配电变压器还应装设气体保护和温度保护。2.2 反映接地故障的保护当出线不多时，一般装设绝缘监察装置，即当出现一相接地时，利用Tv的开口两端有无零序电压来实现绝缘监察。它可以在Tv柜上通过3块相电压表和1块线电压表（通过转换开关可观察3个线电压）看到“一低、两高、三不变”。接在开口三角形开口两端的过压继电器动作，其常开接点接通信号继电器，并发出预告信号。采用这种装置比较简单，但不能发现是哪条线路故障。为了查找故障线路，需要电气人员按照预先制定的“拉路序位图”依次拉路查找，并随之合上未接地的回路，直到找到接地点为止。可以看出，这种装置适合出线回路少的线路。当出线回线较多时，往往采用零序电流保护方式。该方式是利用接地故障线路零序电流较非接地故障线路零序电流大的特点构成的。零序电流保护一般使用在有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线路上。当在电缆出线上安装零序电流互感器时，其一次侧为被保护电缆的三相导线，铁心套在电缆外，其二次侧接零序电流继电器。当正常运行或发生相间短路时，一次侧电流均为零。二次侧只有因导线排列不对称而产生的不平衡电流。当发生一相接地时，零序电流反映到二次侧，并流入零序电流继电器，使其动作发出信号。在安装零序电流保护装置时，应特别注意的一点是：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心。这是由于被保护电缆发生一相接地时，全靠穿过零序电流互感器铁心的电缆头接地线通过零序电流起作用，否则互感器二次侧也就不能感应出电流，因而继电器也就不可能动作。2.3 本章小结由于l0kV系统中包含一次系统和二次系统。一次系统比较简单、直观，并在考虑和设置上较为容易；而二次系统相对较为复杂，且包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路，所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行的监视、测量、控制和保护。为确保10kV供电系统的正常运行，必须正确的设置继电保护装置。 第三章 10kV配电线路与系统的整定计算3.1 10kV配电线路10kV配电线路结构特点是一致性差，如有的为用户专线，只接带一、二个用户，类似于输电线路；有的呈放射状，几十台甚至上百台变压器T接于同一条线路的各个分支上；有的线路短到几百m，有的线路长到几十km；有的线路由35kV变电所出线，有的线路由110kV变电所出线；有的线路上的配电变压器很小，最大不过100kVA，有的线路上却有几千kVA的变压器；有的线路属于最末级保护，有的线路上设有开关站或有用户变电所等。对于输电线路，由于其比较规范，一般无T接负荷，至多有一、二个集中负荷的T接点。因此，利用规范的保护整定计算方法，各种情况均可一一计算，一般均可满足要求。对于配电线路，由于以上所述的特点，整定计算时需做一些具体的特殊的考虑，以满足保护选择性、快速性、灵敏性、可靠性的要求。3.2 配电线路的整定计算我国的10kV配电线路的保护，一般采用电流速断、过电流及三相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护，不能满足要求时，可考虑增加其它保护（如：保护段、电压闭锁等）。下面的讨论，是针对一般保护配置而言的。1、过电流保护。过电流保护动作电流计算式为： （3-1）式中：过电流保护继电器的动作电流；可靠系数，取1.21.3；返回系数，取0.85；自启动系数，可根据计算、试验、或实际运行数据确定；电流互感器接线系数，对于两相两继电器的接线方式，;对于两相单继电器接线方式；电流互感器变比；最大负荷电流。2、电流速断保护。电流速断保护动作电流计算式为： （3-2）式中：速断保护继电器的动作电流；可靠系数，取1.21.3；电流互感器接线系数；电流互感变比； 被保护线路末端故障时，流过保护出的最大短路电流。3、零序电流接地保护。零序电流保护动作电流计算式为： （3-3）式中： 零序电流互感器变比；可靠系数，瞬时动作时，取45；延时动作，取1.52；电流互感器接线系数；电流互感器变比；线路相电压。3.2.1 重合闸10kV配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸，由于安装于末级保护上，所以不需要与其他保护配合。重合闸所考虑的主要为重合闸的重合成功率及缩短重合停电时间，以使用户负荷尽量少受影响。重合闸的成功率主要决定于电弧熄灭时间、外力造成故障时的短路物体滞空时间（如：树木等）。电弧熄灭时间一般小于0.5s，但短路物体滞空时间往往较长。因此，对重合闸重合的连续性，重合闸时间采用0.81.5s；农村线路，负荷多为照明及不长期运行的小型电动机等负荷，供电可靠性要求较低，短时停电不会造成很大的损失。为保证重合闸的成功率，一般采用2.0s的重合闸时间。资料证明，将重合闸时间由0.8s延长到2.0s，将使重合闸成功率由40%以下提高到60%左右。3.2.2有关保护选型10kV线路保护装置的配置虽然较简单，但由于线路的复杂性和负荷的多变性，保护装置的选型还是值得重视的。根据诸城电网保护配置情况及运行经验资料，建议在新建变电所中应采用保护配置全面的微机保护。微机保护在具备电流速断、过电流及重合闸的基础上，还应具备低压（或复压）闭锁、时限速断等功能，以适应线路及负荷变化对保护方式的不同要求。3.3 本章小结有关10kV继电保护的一些问题：励磁涌流对变电所10kV线路保护的影响电流速断保护作为10kV配电线路的主要保护，是按照最大运行方式下线路末端三相短路电流来整定的，由于考虑到灵敏度大于1.2，因此动作电流值往往取得较小，特别是在线路较长，配电变压器较多时，即系统阻抗较大时，动作电流取值会更小。因此在整定时没有考虑到配电变压器投入时的励磁涌流对无时限电流速断保护的影响，即励磁涌流的起始值远超过无时限速断保护定值，造成一些变电所的10kV出线在检修后恢复送电时，开关合上即保护动作跳闸或运行过程中频繁跳闸的情况发生。这些容易出现的问题相关工作人员需要了解继电保护的相关重要性，同时也要掌握解决常见问题的方法，这需要不断的学习新知识同时也要不断的请教有资历的老师傅才能得以解决问题。第四章 10kV供电系统中的继电保护4.1 10kV供电系统的继电保护运行状况1、供电系统的正常运行这种状况是指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作；各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行；2、 供电系统的故障这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行，并有可能使事态进一步扩大的运行状况；3、 供电系统的异常运行这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏，但尚未构成故障时的运行状况。4.2 10kV供电系统继电保护装置的任务 1、在供电系统中运行正常时，它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；2、如供电系统中发生故障时，它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；3、当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时地、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理；不难看出，在10kV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不间断。可以想象，在10kV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善，熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足，甚至有使故障进一步扩大的可能；同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此，在10kV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。4.3 对继电保护装置的基本要求 对继电保护装置的基本要求有四点：即选择性、灵敏性、速动性和可靠性 1、选择性当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性；否则就称为没有选择性。主保护和后备保护：10kV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护；而动作比较慢的就称为后备保护。即：为满足系统稳定和设备的要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，就称为主保护；当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保护。后备保护不应理解为次要保护，它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外，它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性，从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说，出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。近后备和远后备： 当主保护或断路器拒动时，由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护；由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护，就叫近后备保护；辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。2、灵敏性灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行。灵敏系数为被保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流与保护装置一次动作电流的比值，即:   （4-1）灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护，取两相短路电流最小值;对于10kV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值;3、速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。所谓故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02s以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。4、 可靠性 保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。 4.4 继电保护的常见类型1、反时限过电流保护 （1）什么是反时限过电流保护 继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。 （2）继电器的构成 反时限过电流保护是由GL-15（25）感应型继电器构成的。这种保护方式广泛于一般工矿中，感应型继电器兼有电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）和电磁式中间继电器（作为出口元件）的功能，用以实现反时限过电流保护；另外，它还有电磁速断元件的功能，又能同时实现电流速断保护。采用这种继电器,就可以采用交流操作，无须装设直流屏等设备；通过一种继电器还可以完成两种保护功能（体现了继电器的多功能性），也可以大大简化继电保护装置。但这种继电器虽外部接线简单，但内部结构十分复杂，调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。（3）反时限过电流保护的基本原理图4-2反时限展电流展开图图4-1 反时限过电流原理图当供电线路发生相间短路时，感应型继电器KA1或（和）KA2达到整定的一定时限后动作，首先使其常开触点闭合，这时断路器的脱扣器YR1或（和）YR2因有KA1或（和）KA2的常闭触点分流（短路），而无电流通过,故暂时不会动作。但接着KA1或（KA2）的常闭触点断开，因YR1或（和）YR2因“去分流”而通电动作，使断路器跳闸，同时继电器本身的信号牌掉下，给出信号。在这里应予说明，在采用“去分流”跳闸的反时限过电流保护装置中，如继电器的常闭触点先断开而常开触点后闭合时，则会出现下列：继电器在其常闭触点断开时即先失电返回，因此其常开触点不可能闭合，因此跳闸线圈也就不能通电跳闸；继电器的常闭触点如先断开,CT的二次侧带负荷开路，将产生数千伏的高电压、比差角差增大、计量不准以及铁心发热有可能烧毁绝缘等，这是不允许的。（4）反时限过电流保护。反时限过电流保护整定计算式为： （4-2）式中：反时限过电流保护继电器的动作电流；可靠系数，取1.251.3；返回系数，取0.8；负荷自动系数，一般取1.251.3；电流互感器接线系数；电流互感器变比；变压器额定电流。2、定时限过电流保护 （1） 什么是定时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。（2）继电器的构成 定时限过电流保护是由电磁式时间继电器（作为时限元件）、 电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性，上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据后获取的参数来整定，动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。这种保护方式一般应用在1035kV系统中比较重要的变配电所。（3）定时限过电流保护的基本原理图4-3 两相两继电器的定时限过电流保护的原理接线图10kV中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护的原理接线图。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。当被保护线路只设有一套保护，且时间继电器的容量足大时，可用时间继电器的触点去直接接通跳闸回路，而省去出口中间继电器。当被保护线路中发生短路故障时，电流互感器的一次电流急剧增加，其二次电流随之成比例的增大。当CT的二次电流大于电流继电器的起动值时，电流继电器动作。由于两只电流继电器的触点是并联的，故当任一电流继电器的触点闭合，都能接通时间继电器的线圈回路。这时，时间继电器就按照预先整定的时间动作使其接点吸合。这样，时间继电器的触点又接通了信号继电器和出口中间继电器的线圈，使其动作。出口中间继电器的触点接通了跳闸线圈回路，从而使被保护回路的断路器跳闸切断了故障回路，保证了非故障回路的继续运行。而信号继电器的动作使信号指示牌掉下并发出警报信号。由上不难看出，保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。（4）定时限过电流保护的整定计算躲过变压器最大负荷电流整定计算式为： （4-5）式中：返回系数，取0.80.85；负荷自动系数，一般取1.21.5；电流互感器接线系数；电流互感器变比；变压器额定电流。（5）过电流保护动作时限的整定原则为使过电流保护具有一定的选择性，各相临元件的过电流保护应具有不同的动作时间。图4-4 元件动作示意图在线路L1、L2、L3的靠近电源端分别装有过电流保护装置1、2、3。当D1点发生短路时，短路电流由电源提供并流过保护装置1、2、3，当短路电流大于它们的整定值时，各套保护装置均启动。但按选择性的要求，应只由保护装置3（离故障点最近）动作于跳闸。在故障切除后，保护装置1、2返回。因此就必须使保护装置1的动作时间较保护装置2长一些；而保护装置2又要比保护装置3长一些，并依次类推，即：即：t1> t2>t3不难看出，各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。也就是越靠近电源端，保护的动作时限越长，有如阶梯一样，故称为阶梯性时限特性。各级之间的时限均差一个固定的数值，称其为时限级差Dt。对于定时限过电流保护的时限级差Dt 一般为0.5s;对于反时限的时限级差Dt 一般为0.7s。可是，越靠近电源端线路的阻抗越小，短路电流将越大，而保护的动作时间越长。 也就是说过电流保护存在着缺陷。这种缺陷就必须由电流速断保护来弥补不可。（6）过电流保护的保护范围 过流保护可以保护设备的全部，也可以保护线路的全长，还可以作为相临下一级线路穿越性故障的后备保护。3、电流速断保护（1）电流速断保护的概念电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一