供电线路的电流速断保护

三段式电流保护工作原理、整定计算什么是三段式电流保护三段式电流保护指的是电流速断保护（第一段）、限时电流速断保护（第二段）、定时限过电流保护（第三段）相互配合构成的一套保护、下面我们就来详细介绍一下三段时电流保护的工作原理和整定计算方法。

一、电流速断保护（第I段）简单网络接线示意图对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。

为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。

以上图1所示的网络接线为例，假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A母线处的保护1来讲，其起动电流必须整定得大于d2点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下B母线上三相短路时的电流，即：当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在A母线处的保护1就能起动，最后动作于跳断路器1对保护2来讲，按照同样的原则，其起动电流必须整定得大于d4点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下C母线上三相短路时的电流，即：当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B母线处的保护2就能起动，最后动作于跳断路器2。

后面几段线路的电流速断保护整定原则同上。

电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。

但由于引入的可靠系数，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。

运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85%~90%。

二、限时电流速断保护（第II段）1、工作原理及整定计算的基本原则由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。

由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处（如图1中，对于保护1来说，d2点处）发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短，我们就考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护（如图1中的保护2）的保护范围，而动作时限则比下一条线路速断保护高出一个时间阶段，即如图2（a）所示，由于它能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障，所以我们称它为限时电流速断保护。

摘要:在进行远距离送电时，瞬时电流速断保护经常面临配电变压器励磁涌流、TA饱和等不正确动作状态，为了确保线路正常运行，本文通过阐述励磁涌流、TA饱和对瞬时电流速断保护的影响，同时分析线路中励磁涌流问题、TA饱和问题，并提出相应的政策建议，进而为瞬时电流速断保护提供参考依据。

关键词:励磁涌流TA饱和瞬时电流速断保护1概述1.1励磁涌流对瞬时电流速断保护的影响对于6-10KV配电线路，一般采用两段式电流保护。

两段式保护的第一段瞬时电流速断保护为主保护段，第二段过流保护为后备保护段。

当线路末段有多条出线或多台变压器时，瞬时电流速断保护按躲本线路末端母线故障的最大故障电流整定，即按照最大运行方式下线路末端三相短路电流来整定的，由于考虑到保护区不小于线路全长的20%[1]。

在这种情况下，需要取较小的动作电流值，尤其是系统阻抗较大（线路较长，配电变压器较多）时，其取值通常情况下会更小。

因此，在产生配电变压器空投及外部故障时，对于恢复电压时的变压器励磁涌流产生的影响，在整定过程中没有进行全面的考虑，与瞬时电流速断保护定值相比，励磁涌流的起始值比较大，进一步造成10kV变电站的出线送不出，或者跳闸现象频繁出现在运行过程中。

1.2TA饱和对瞬时电流速断保护的影响近年来，随着经济的不断发展，为了满足市场用电需求，对城网、农网进行了相应的改造，进一步扩大了10kV 系统的规模，在这种情况下，会进一步增加系统出口的短路电流。

通过对现场的故障电流进行测试，其故障电流通常情况下可以达到TA一次额定电流的数百倍，原有的一些变比较小的TA在发生故障时经常出现严重饱和，进而在一定程度上导致故障电流不能正确反应。

发生线路故障后，自身保护不动作的现象在一些出线中经常出现，进而出现母联断路器等越级跳闸的保护方式切除故障。

2线路中励磁涌流问题2.1影响继电保护装置励磁涌流[2]是变压器特有的电磁现象，并且励磁涌流是关于时间的多变量函数，通常情况下励磁涌流仅存于变压器的某一侧。

电流速断保护一、什么是电流速断保护？电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。

它能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事故扩大。

电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。

二、瞬时电流速断保护的整定原则和保护范围瞬时电流速断保护与过电流保护的区别，在于它的动作电流值不是躲过最大负荷电流，而是必须大于保护范围外部短路时的最大短路电流。

即按躲过被保护线路末端可能产生的三相最大短路电流来整定。

从而使速断保护范围被限制在被保护线路的内部，从整定值上保证了选择性，因此可以瞬时跳闸。

当在被保护线路外部发生短路时，它不会动作。

所以不必考虑返回系数。

由于只有当短路电流大于保护装置的动作电流时，保护装置才能动作。

所以瞬时电流速断保护不能保护设备的全部，也不能保护线路的全长，而只能保护线路的一部分。

对于最大运行方式下的保护范围一般能达到线路全长的50%即认为有良好的保护效果；对于在最小运行方式下的保护范围能保护线路全长的15%～20%，即可装设。

保护范围以外的区域称为“死区”。

因此，瞬时电流速断保护的任务是在线路始端短路时能快速地切除故障。

当线路故障时，瞬时电流速断保护动作，运行人员根据其保护范围较小这一特点,可以判断故障出在线路首端，并且靠近保护安装处；如为双电源供电线路，则由两侧的瞬时电流速断保护同时动作或同时都不动作，可判断故障在线路的中。

三、瞬时电流速断保护的基本原理瞬时电流速断保护的原理与定时限过电流保护基本相同:只是由一只电磁式中间继电器替代了时间继电器。

中间继电器的作用有两点：其一是因电流继电器的接点容量较小，不能直接接通跳闸线圈，用以增大接点容量；其二是当被保护线路上装有熔断器时，在两相或三相避雷器同时放电时，将造成短时的相间短路。

但当放完电后，线路即恢复正常，因此要求速断保护既不误动，又不影响保护的快速性。

利用中间继电器的固有动作时间，就可避开避雷器的放电动作时间。

（1）电流速断保护：故障电流超过保护整定值无时限（整定时间为零），立即发出跳闸命令。

（2）电流延时速断保护：故障电流超过速断保护整定值时，带一定延时后发出跳闸命令。

（3）过电流保护：故障电流超过过流保护整定值，故障出现时间超过保护整定时间后发出跳闸命令。

（4）过电压保护：故障电压超过保护整定值时，发出跳闸命令或过电压信号。

（5）低电压保护：故障电压低于保护整定值时，发出跳闸命令或低电压信号。

（6）低周波减载：当电网频率低于整定值时，有选择性跳开规定好的不重要负荷。

（7）单相接地保护：当一相发生接地后对于接地系统，发出跳闸命令，对于中性点不接地系统，发出接地报警信号。

（8）差动保护：当流过变压器、中性点线路或电动机绕组，线路两端电流之差变化超过整定值时，发出跳闸命令称为纵差动保护，两条并列运行的线路或两个绕组之间电流差变化超过整定值时，发出跳闸命令称横差动保护。

（9）距离保护：根据故障点到保护安装处的距离（阻抗）发出跳闸命令称为距离保护。

（10）方向保护：根据故障电流的方向，有选择性的发出跳闸命令称为方向保护。

（11）高频保护：利用弱电高频信号传递故障信号来进行选择性跳闸的保护称为高频保护。

（12）过负荷：运行电流超过过负荷整定值（一般按最大负荷或设备额定功率来整定）时，发出过负荷信号。

（13）瓦斯保护：对于油浸变压器，当变压器内部发生匝间短路出现电气火花，变压器油被击穿出现瓦斯气体冲击安装在油枕通道管中的瓦斯继电器，故障严重，瓦斯气体多，冲击力大，重瓦斯动作于跳闸（油流速度0.7~1.5m/s），故障不严重，瓦斯气体少，冲击力小，轻瓦斯动作于信号（气体容积250ml~300ml）。

（14）温度保护：变压器、电动机或发电机过负荷或内部短路故障，出现设备本体温度升高，超过整定值发出跳闸命令或超温报警信号。

（15）主保护：满足电力系统稳定和设备安全要求，出现故障后能以最快速度有选择性的切除被保护设备或线路的保护。

用电设备过电流是一种故障形式，当过负荷不严重时，可以不立即切除，另一个长一点延时，如果过负荷再严重一点，延时就短一点，这相当于限时电流速断保护，如果过负荷特别严重，即发生短路了，变必须立即切除故障，这就是瞬时电流速断保护，因此电流速断可以理解为特别大的过电流保护，即过负特别严重，必须立即将用电设备从系统中断开，这就是电流速断保护。

电流速断不能保护线路全长，是因为整定电流速断保护时是按躲过被保护线路未端故障时的电流来整定的，既然是躲过，当然就不能保护全长，按躲过线路未端故障时的电流来整定的目的是为了防止下一级线路首端故障时，保护越级误动，因为下一级首端故障应由下一级的电流速断保护切除。

而下一级的首端故障和本线路未端故障时，短路电流大小几乎相等，无法区分。

电流速断就是电流达到这个数就跳闸或延长的时间短，很快就跳闸。

电流速断由于定值取得过大，当线路过长时，由于线路电阻较大，末端短路电流达不到跳闸值，不一定跳闸，所以不能保护线路全长。

过电流保护设置的跳闸电流比电流速断小，达到跳闸值要延长一定时间，如果电流还大就跳闸。

继电保护是一个系统的工程，多种保护配合完成，既要躲开雷电等瞬间大电流，又要能区分发生故障的地点，一定的范围由一定的开关来跳闸；这就需要设置不同的跳闸电流值配合不同的跳闸时间来实现。

下一级和本线路是用断路器来划分，线路经过一个断路器又有了新的设置。

电流速断就是电流达到这个数就跳闸或延长的时间短，很快就跳闸。

电流速断由于定值取得过大，当线路过长时，由于线路电阻较大，末端短路电流达不到跳闸值，不一定跳闸，所以不能保护线路全长。

过电流保护设置的跳闸电流比电流速断小，达到跳闸值要延长一定时间，如果电流还大就跳闸。

继电保护是一个系统的工程，多种保护配合完成，既要躲开雷电等瞬间大电流，又要能区分发生故障的地点，一定的范围由一定的开关来跳闸；这就需要设置不同的跳闸电流值配合不同的跳闸时间来实现。

下一级和本线路是用断路器来划分，线路经过一个断路器又有了新的设置。

继电保护分类1.1过流保护配置：一、电流速断保护（第I段）：对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。

为了保护的选择性,动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定。

仅靠动作电流值来保证其选择性能无延时地保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。

二、限时电流速断保护（第∏段）任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性。

在满足要求前一条的前提下，力求动作时限最小。

因动作带有延时，故称限时电流速断保护。

限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性与第I段共同构成被保护线路的主保护，兼作第I段的近后备保护。

三、定时限过电流保护（第∏I段）作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。

其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。

第HI段的IdZ比第工、II段的IdZ小得多，其灵敏度比第工、∏段更高；在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性；保护范围是本线路和相邻下一线路全长；电网末端第∏I段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保护；末级线路保护亦可简化（I+∏I或∏I）,越接近电源，t∏1越长，应设三段式保护。

1.2电压联锁速断保护电流速断保护具有很好的快速性,但当系统运行方式变化很大时,保护范围可能很小，甚至没有保护区。

为了在不增加保护动作时限的条件下增长保护范围，可以再加一个低电压联锁逻辑。

简而言之，在故障情况下，电流增大，同时电压降低，必须电流大于电流定值，而电压小于电压定值时，还可以出口跳闸。

此外，还有复合电压联锁速断保护，复合电压由低电压元件与负序电压元件构成。

13方向性电流保护双电源多电源和环形电网供电更可靠，但却带来新问题。

背侧与区内短路电流不易区分。

没有选择性。

原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流弓I起误动。

速断保护原理
速断保护原理是指在电力系统中，为了防止故障电流在传输线路中造成损坏，
采取的一种保护措施。

速断保护原理的主要目的是在电力系统发生短路或其他故障时，能够迅速切断故障部分，保护设备和线路的安全运行。

速断保护原理的实现主要依靠保护装置和断路器。

保护装置是通过对电力系统
的参数进行监测和测量，一旦发现异常情况，就会发出信号，通知断路器进行动作。

而断路器则是根据保护装置的信号，迅速切断故障部分，防止故障电流继续传输，从而保护设备和线路。

在速断保护原理中，最重要的参数是故障电流的检测和判断。

保护装置需要能
够准确地检测故障电流的大小和方向，以确定故障的位置和性质。

只有在准确判断了故障的情况后，才能采取正确的措施进行速断保护。

除了故障电流的检测外，速断保护原理还需要考虑电力系统的稳定性和可靠性。

在进行速断保护时，需要尽量减少对正常运行部分的影响，避免误动作或漏动作，以确保电力系统的正常供电。

在实际应用中，速断保护原理需要根据电力系统的特点和要求进行定制化设计。

不同的电力系统可能需要不同类型的保护装置和断路器，以适应不同的工作环境和负载条件。

因此，对于速断保护原理的应用，需要进行充分的分析和评估，确保其能够有效地保护电力系统的安全运行。

总的来说，速断保护原理是电力系统中非常重要的一环，它能够在电力系统发
生故障时，迅速切断故障部分，保护设备和线路的安全运行。

通过对故障电流的准确检测和判断，以及对电力系统稳定性和可靠性的考虑，可以实现速断保护原理的有效应用，确保电力系统的安全供电。

电力系统继电保护仿真实验报告实验名称电力系统故障电流速断保护班级学号姓名2021年 7 月 13 日一、实验背景电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计缺陷等原因会发生如短路、断线等故障。

最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路。

在发生短路时可能产生以下后果：（1）通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。

（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，会使其的损坏或缩短其使用寿命。

（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品。

（4）破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使系统瓦解。

各种类型的短路包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。

不同类型短路发生的概率不一样，不同类型短路电流大小也不同，一般为额定电流的几倍到几十倍。

大量的现场统计数据表明，在高压电网中，单相接地故障发生概率最大。

为了保证电力系统运行的功能和质量，在设计、分析和研究时必须保证系统的静态和动态特性。

现代电力系统是一个超高压、大容量和跨区域的巨大的联合系统，电力系统事故具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，因而使得事后对故障原因分析、查找变得尤其困难。

由于在实际系统上进行试验和研究比较困难，因此借助各种电力系统动态仿真软件电力系统的设计和研究已成为有效途径之一。

当线路发生短路时，重要特征之一是线路中的电流急剧增大，当电流流过某一预定值时，反应于电流升高而动作的保护装置叫过电流保护。

电流保护分为：电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护，称为电流三段式保护。

当供电网络中任意点发生三相和两相短路时，流过短路点与电源间线路中的短路电流包括短路工频周期分量、暂态高频分量和衰减直流分量。

其短路工频周期分量近似计算为：k k s E E I K Z Z Z ϕϕϕ∑==+。

MATLAB 是一种适用于工程应用各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks 公司于1984年正式推出，1988年推出3.X(DOS)版本，1992年推出4.X(Windows)版本；1997年推出5.1(Windows)版本，2000年下半年，Mathworks 公司推出了MATLAB6.0版本。

35KV输电线路继电保护设计作者：鄢凯指导教师：陕春玲教学单位：三峡大学葛洲坝集团电力有限责任公司摘要：35KV输电线路继电保护主要是阶段式电流保护，即第Ⅰ段为电流速断保护，第Ⅱ段为限时电流速断保护，第Ⅲ段为过电流保护。

它以第Ⅰ段和第Ⅱ段作为主保护，以第Ⅲ段作为辅助保护。

当第Ⅰ、Ⅱ段灵敏系数不够时，可采用电流、电压联锁速段保护。

第Ⅰ段保护动作时间短，速动性好，但其动作电流较大，不能保护线路全长，保护范围最小;第Ⅱ段保护有较短的动作时限，而且能保护线路全长，却不能作为相邻元件的后备保护；第Ⅲ段保护的动作电流较前两段小，保护范围大，既能保护本线路的全长又能作为相邻线路的后备保护，灵敏性最好，但其动作时限较长，速动性差。

使用Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段组成的阶段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且在一般情况下能够满足快速切除故障的要求。

阶段式电流保护，在灵敏系数能满足要求时，用于35KV中性点非直接接地电网的线路上，作为相间短路的保护。

在35KV线路继电保护的设计中，还用到了单相接地保护，一般采用无选择性的绝缘监视信号装置。

关键词：35KV线路阶段式电流保护单相接地保护整定计算原理接线图评价及应用前言电力系统继电保护技术，是随电力系统的发展而发展起来的一门专业技术。

电力系统的发展，使发电设备容量和供电范围不断扩大，电压等级不断提高，电力系统的网络也越来越复杂。

这对于保证电力系统安全、可靠、稳定运动必不可少的继电保护技术，便提出了越来越高的要求，从而也就有了电力系统继电保护原理和装置从简单到复杂的发展过程。

再次我们所介绍的继电保护原理及装置主要用于35KV输电线路中。

35KV电力系统属中性点非直接接地系统，其中性点或经消弧线圈接地或不接地；对于相间短路和单相接地，由于接地电流小，三相电压仍能保持平衡，对用户没有很大的影响。

因此，单相接地保护一般动作于信号，但单相接地对人身和设备的安全产生危害时，就应动作于断路器跳闸，故均应装设相应的继电保护装置，一般由具有阶梯时限特性的多段式保护构成。

答读者问【编者按】山西省临县电业局高宁奎给本刊作者苏玉林致信（见下文），询问有关继电保护的三个问题，很有代表性、自本期开始，我们以“答读者问” 的形式请苏玉林高工逐一解答，以满足高宁奎同志的要求.希望广大读者也感兴趣。

尊敬的苏高工：您好。

提笔先问您身体健康，一切均好，万事如意。

我是您忠实的读者，您在《农村电气化》杂志1987年第一期至1988年第二期上所刊的“电力系统短路电流实用计算”，和1990年第一期到1991年第一期所刊的“二次回路阅读法”，我全部看完，并做了笔记，感到很好，很有实用性。

现去信，我有一事相求，敬请您在百忙中，抽时间给介绍一下；一、线路（35kV级以下）的电流速断保护经计算灵敏度达不到要求时，应采取什么措施？如何计算？二、变压器（35kV、5000kVA以下）电流速断保护经计算灵敏度达不到要求后，采用“差动保护”时，如何计算？电流互感器的变比如何选择？三、电力电容器（10kV以下）馈线保护的计算原则、方法和步骤是什么？敬请在百忙中，抽时间回信为盼。

谢谢您。

山西省临县电业局高宁奎1991 年5月26日答问题1线路的过流、速断保护定值计算方法苏玉林北京供电局（100031）在10〜35kV的输电线路中，一般配置有过流、速断及三相一次重合闸。

现就这类保护定值的简便、可行的计算方法举例说明，以便全国同行交流经验。

一条线路带一台变压器，（如图1）甲乙t图1 一欢系统图（一）给定条件1•系统的最大及最小运行方式下的标么电抗值（以1000M VA为基准容量）分别为：X 大=3 X小=52 .线路X L 的线号为LGJ-150,长度为10km3 .变压器 B : S e =3200kVA U D % =7. 5% I e =53A（二）线路及变压器阻抗参数标么值计算2. 十 —dtl 十：JO . 37.甸公肛的么值为*台产己厂 Q < 0.2 I J0.37 ） /土腭， f 17 H-Jo .3金线标么（HL 抗直为；^=<0,17 十 JO H — 了十 j 手―交压懿标么电抗徂 盘歸巒 R 7.5^ X 苇舞亠 務线跻艮型压:器朽氏么阻舒工于EM 2M ，侧D 1点三相短路最大方式下:（四）变压器的过流及速断定值计算在辐射型的电力系统中，继电保护定值计算过程应遵循 方法，即：首先计算电网末端设备的保护定值，然后再计算上 以上原则，在图1的系统中，应首先计算变压器的定值。

电流速断的保护范围电流速断是一种电力系统中常见的保护措施，主要用于检测电路中的异常电流，并及时切断电路以保护设备和人身安全。

电流速断器通常由电流传感器、断路器和控制装置组成，能够在电路中出现过载、短路等故障时快速切断电流，防止事故的发生。

本文将从不同角度描述电流速断的保护范围。

电流速断的保护范围涵盖了电力系统中的各个环节。

无论是输电线路、配电线路还是终端设备，都需要安装电流速断器以提供保护。

这是因为在电力系统中，电流的异常变化可能会导致设备的损坏，甚至引发火灾等严重事故。

因此，通过在各个环节安装电流速断器，能够有效地保护电力系统的安全运行。

电流速断的保护范围还包括了不同电力负载的保护。

电力负载可以分为电动机、电炉、照明设备等各种设备，而每一种负载都有其特定的电流工作范围。

电流速断器需要根据不同负载的特性进行调整，使其能够在负载电流超过额定值时及时切断电路。

这样可以避免负载设备因电流过大而受损，同时也能保护供电系统的安全运行。

电流速断的保护范围还包括了对电力系统中的人身安全的保护。

电流速断器能够快速切断电路，有效防止触电事故的发生。

当人体接触带电部位时，电流会通过人体流动，造成电击伤害甚至死亡。

而电流速断器能够在电流超过安全范围时立即切断电路，避免人体受到电流的伤害。

因此，安装电流速断器是保障人身安全的重要手段之一。

在电流速断的保护范围中，还需要考虑到不同故障类型的保护。

电力系统中的故障类型多种多样，包括过载、短路、接地故障等。

每一种故障类型都有其特定的电流特征，因此电流速断器需要能够识别并判断不同故障类型，以提供有效的保护。

例如，对于过载故障，电流速断器需要能够快速切断电路以防止电流超过设备的额定值；对于短路故障，电流速断器需要能够迅速切断电路以防止电流过大而引发火灾等事故。

电流速断的保护范围涵盖了电力系统中的各个环节和各种负载设备，同时也包括了对人身安全和不同故障类型的保护。

通过安装电流速断器，能够有效地保护电力系统的安全运行，预防事故的发生。