相间短路的阶段式电流保护

本文将要学习中低压线路阶段式电流保护以及低电压闭锁的方向电流速断保护。
一、中低压线路阶段式电流保护
以下将要学习阶段式（三段式）电流保护的相关内容。
1. 10/35kV线路一般为小电流接地电网中线路，主要为馈电线路。对馈电线路，一般设置三段式电流保护、低频减载、三相一次重合闸和后加速保护以及对负载保护，并具有小电流接地选线功能。
每个保护通过控制字可投入和退出。
为了增大电流速断保护区，可引入电压元件，构成电流电压联锁速断保护。
在双电源线路上，为满足保护选择性，电流保护中引入方向元件控制，构成方向电流保护，其中各段电流保护的方向元件通过控制字可投入和退出。
在三段式电流保护中，为缩短动作时限，第Ⅲ段可整定为反时限。通过控制字可选用反时限特性形式。
需要指出，末端馈线保护一般只需设置两段式电流保护或反时限电流保护就可以满足要求。
2. 电流保护主要反映相间短路故障：两相相间短路故障；两相接地短路故障；三相短路故障：异地不同名相两点接地故障。
为使异地不同名相两点接地故障有尽可能多的机会切除一个故障点，保护装置采用两相式接线，并装设在同名的两相上，通常装设在A、C相上（异地不同名相两点接地时有2/3的机会切除一个接地点）。
二、低电压闭锁的方向电流速断保护
以下将要学习低电压闭锁的方向电流速断保护的相关内容。
1. 阶段式（三段式）电流保护
（1）电流保护多采用三段式：
第Ⅰ段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护，第Ⅱ段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护，Ⅰ段和Ⅱ段保护作为本线路相间短路的主保护；
第Ⅲ段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护，Ⅲ段作为本线路相间故障的近后备保护及相邻线路的远后备保护。
根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可只装设Ⅰ、Ⅱ段，Ⅱ、Ⅲ段或只装设第Ⅲ段保护。
（2）三段式电流保护：
Ⅰ段动作电流整定值最大，动作时间最短；Ⅲ段动作电流整定值最小，动作时间最长。三段电流保护的定值呈阶梯特性，故称为阶段式电流保护。当电流超过定值且时间大于整定延时后，装置即出口跳闸，同时发出动作信号。
（3）阶段式（三段式）电流保护要解决的问题：
阶段式保护要解决的问题主要是配合问题，即保护范围的配合（由整定值的配合来实现）、动作时间的配合。以下简要说明各段保护间保护范围和动作时间的配合。
3. 采用阶段式继电保护：
以断路器QF1上的保护为分析对象。第Ⅰ段保护又称为瞬时速断保护，其保护范围被限制在被保护线路以内。为了满足选择性，第Ⅰ段保护就不能保护线路的全长，即必须缩短保护范围。为保证选择性第Ⅰ段动作值按躲过相邻线出口短路时流过保护的最大短路电流整定。一般要求第Ⅰ段保护的保护范围应为线路全长的85%左右。

图1阶段式电流保护范围配合说明图

图2阶段式电流保护的构成逻辑框图
4. 反时限过电流保护 ：
（1）由于定时限过电流保护（Ⅲ段）愈靠近电源，保护动作时限愈长，对切除故障是不利的。为能使Ⅲ段电流保护缩短动作时限，可采用反时限特性，当故障点愈靠近电源时，流过保护的短路电流I愈大，动作时间t愈短。
目前中低压微机保护装置都广泛应用反时限电流保护。
（2）反时限过电流保护
通过控制字可以选择其中的一种方式。
一般的反时限电流保护同时含有速断功能，当电流超过速断定值时会瞬时动作。
实际上就是包括电流速断和反时限特性过电流的两段式保护，保护性能优于传统的两段式保护。
反时限电流保护广泛用于末端馈线中。
（3）反时限过电流保护的启动电流定值：
按躲过线路最大负载电流条件整定，本线路末端短路故障时有不小于1.5的灵敏系数，相邻线路末端短路故障时最好能有不小于1.2的灵敏系数；同时还要较核与相邻上下一级保护的配合情况（电源侧为上一级，负载侧为下一级）。
（4）反时限过电流保护的配合问题(最主要的)
①与相邻上一级（或下一级）反时限过电流保护的配合
以图3中保护1（上一级）与保护2（下一级）反时限过电流保护间的配合为例。
保护1反时限过电流保护特性（如图中曲线1）应高于保护2反时限过电流保护特性（如图中曲线2）。即保护电流定值应配合，满足IsetⅢ.1=KrelIset.Ⅲ.2。
保护2出口三相短路故障（图中k2点），保护1与保护2 的反时限过电流保护通过相同最大短路电流时，所对应的动作时间应配合，配合级差△t2应大于等于0.5~0.7s。

图3
说明：当保护2的电流速断保护长期投入时，保护2与保护1的反时限过电流保护配合点可选在保护2速断保护区末端（图中k1点）。K1点短路故障时，保护1与保护2通过最大短路电流时，△t1应不小于0.5~0.7s；同时，还应校核在常见运行方式下，k2点短路故障时△t2不小于一个时间级差。
②与上一级定时限过电流保护（Ⅲ段）的配合
以图4中保护2（下一级）反时限过电流保护与保护1（上一级）定时限过电流保护间的配合为例。
保护1的Ⅲ段与保护2反时限过电流的启动电流定值配合，应符合保护1的定值大于保护2的定值一定是可靠倍数。
其次，动作时限也要配合。图中阶梯形曲线1为保护1的时限特性。设K3点为保护1第Ⅲ段电流保护范围末端，当在该点短路故障时，流过保护2反时限过电流保护的电流对应的动作时间，应小于保护1过电流保护的动作时间。

图4