继电保护二 三段式电流保护

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。

浅谈继电保护两段式保护与三段式保护的选择作者：叶广磊来源：《中国科技博览》2017年第01期[摘要]矿井供电是矿井正常生产的命脉，没有供电系统安全运行，就不能保证井下正常安全的生产，所以安全可靠的供电就成为煤矿供电工作中的重中之重。

继电保护中过流保护主要分为无时限速断保护、定时限速断保护以及定时限过负荷保护，本文就矿井中如何选择两段式保护和三段式保护进行简单阐述。

[关键词]矿井供电；安全可靠；继电保护；两段式保护；三段式保护中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0166-01矿井在进入生产阶段后，用电负荷逐步增大，掘进头面用电负荷种类多极易引发越级跳电造成大范围失电，传统的两段式保护在灵敏度上有优秀表现但是在故障选择性上很难准确判断。

三段式保护后，供电系统能够运行稳定性大大提高，同时在故障发生后能够准确切断故障点避免事故扩大化。

一、继电保护原理：继电保护可以保证电力系统的正常运转。

因为当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、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，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。

继电保护整定四大要素：（1）灵敏性（2）可靠性（3）快速性（4）可选择性二、三段式保护与两段式保护优缺点的比较两段式保护：两段式电流保护是由定时限速断保护和定时限过电流保护组成，可以满足大部分场合的使用，但目前因供电线路的延伸，在采用定时限速断保护时必须加设级差以避免越级跳电。

以110kV变电所至中央变电所至采区变电所这一回路为例。

现采区变电所出口馈电开关定时限速断时限均设为0S，可以防止各迎头设备因检修不到位引起所内大面积失电。

采区变电所9206#、9403#进线开关定时限速断时限设为0.1S，在满足NSP751保护器最小级差100ms的同时，避免因下级馈电造成的进线越级失电。

中央变电所带采区变电所9206#、9403#开关定时限速断时限设为0.2S，保留了最小级差。

三段式电流保护的时限一、三段式电流保护的概述在电力系统继电保护中，三段式电流保护是一种常见的保护配置，主要用于切除故障线路，保障电力系统的稳定运行。

三段式电流保护包括瞬时电流速断保护（第Ⅰ段）、限时电流速断保护（第Ⅱ段）和定时限过电流保护（第Ⅲ段）。

这三段保护相互配合，共同构成了完整的主保护、后备保护和辅助保护。

二、三段式电流保护的时限设置1.瞬时电流速断保护（第Ⅰ段）：这是一种无时限或具有很小时限的电流保护。

当线路出现严重故障时，它能够瞬时切断电流，以防止事故扩大。

由于其无时限或时限很短，因此只能作为主保护，不能作为后备保护。

2.限时电流速断保护（第Ⅱ段）：这是一种具有较短时限的电流保护。

与第Ⅰ段保护相比，它的动作时限稍长，可以切除部分线路故障。

作为主保护和后备保护的结合，第Ⅱ段保护能够在第Ⅰ段保护动作后，迅速切除剩余线路的故障。

3.定时限过电流保护（第Ⅲ段）：这是一种具有较长时限的电流保护。

它的动作时限是固定的，通常作为后备保护，在主保护和后备保护拒动时，切除故障线路。

此外，对于某些特定的线路或设备，定时限过电流保护也可以作为主保护或后备保护使用。

三、三段式电流保护的时限配合问题在三段式电流保护的配置中，时限配合是一个关键问题。

为了确保各段保护之间的正确配合，需要遵循以下原则：1.第Ⅰ段与第Ⅱ段保护的配合：第Ⅱ段保护的动作时限应比第Ⅰ段保护的动作时限长一个时间级差Δt，以避免两段保护同时动作。

2.第Ⅱ段与第Ⅲ段保护的配合：第Ⅲ段保护的动作时限应比第Ⅱ段保护的动作时限长一个时间级差Δt，以避免两段保护同时动作。

3.上下级保护的配合：在多级电网中，下一级电网的定时限过电流保护的动作时限应比上一级电网的定时限过电流保护的动作时限短一个时间级差Δt。

通过合理的时限配合，可以避免因误动或拒动导致的事故扩大，确保各段保护能够在合适的时间切除故障线路。

四、结论三段式电流保护作为电力系统的重要保障措施，在电力系统的稳定运行中发挥着至关重要的作用。

电力系统继电保护实验指导书机电工程学院电气工程教研室实验一 电磁型电压电流继电器特性实验1．实验目的1）了解继电器基本分类方法及其结构。

2）熟悉几种常用继电器，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等的构成原理。

3）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数。

4）测量继电器的基本特性。

2．实验内容1）电流继电器特性实验电流继电器动作、返回电流值测试实验。

实验电路原理图如图1所示：图1 电流继电器动作电流值测试实验原理图实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为1A ，使调压器输出指示为0V ，滑线电阻的滑动触头放在中间位置。

（2）查线路无误后，先合上三相电源开关（对应指示灯亮），再合上单相电源开关和直流电源开关。

（3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1亮）时的最小电流值，即为动作值。

（4）继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑下降，记下继电器返回时（指示灯XD1灭）的最大电流值，即为返回值。

（5）重复步骤（2）至（4），测三组数据。

（6）实验完成后，使调压器输出为0V ，断开所有电源开关。

（7）分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。

-（8）计算整定值的误差、变差及返回系数。

误差＝［动作最小值－整定值 ]／整定值变差＝［动作最大值－动作最小值］／动作平均值 100%返回系数＝返回平均值／动作平均值表1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表2）电流继电器动作时间测试实验电流继电器动作时间测试实验原理图如图2所示：图2 电流继电器动作时间测试实验电路原理图实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的常开触点接在多功能表的“输出2”和“公共线”，将开关BK的一条支路接在多功能表的“输入1”和“公共线”，使调压器输出为0V，将电流继电器动作值整定为1.2A，滑线电阻的滑动触头置于其中间位置。

姓名：李鑫学号：32112117班级：电气121成绩：实验四（单侧电源辐射式输电线路）三段式电流保护一、实验目的1、掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。

2、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。

3、掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。

二、实验原理1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。

由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。

图4-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。

例如用于“线路－变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。

又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。

在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图4-1。

XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。

第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II = t2I +△t。

无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。

第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III ，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III = t2III+△t ，t2III 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。

实验三三段式电流保护一、实验目的1.加深了解三段式电流保护的原理。

2.掌握三段式电流保护的参数整定及各段保护之间的配合。

二、实验内容三段式电流保护分电流速断保护（I段保护），限时电流速断保护（II 段保护）和过电流保护（III段保护）：包括以下4个部分：（1）电流保护I段：它是经过傅立叶模块变换的电流与预先设置的继电器电流相比较，若大于预置值则输出0,反之输出1。

其动作电流按躲开线路末端发生三相短路的短路电流整定；因为电流I段是瞬时动作，所以延时时间很小（延时0.05S）。

它只能保护线路的一部分，不能保护全长。

（2）电流保护II段：其动作原理与电流I段相同，其动作电流按与下一级线路的I段或II段配合来整定，整定值小于I段，延时时间0.5S,它能保护本线路的全长。

（3）电流保护I段：其动作原理与电流保护I段相同，其动作电流按躲开最大负荷电流整定，保护经过一个动作延时启动并切出故障，它不仅能保护本线路的全长，而且能保护下级相邻线路的全长。

当满足灵敏度的情况下，它的动作时间应与下一保护的ni段相配合。

（4）保护出口部分，该部分的功能就是将电流I、II和n段的输出信号相与。

模拟单侧电源系统中，线路发生故障时保护的动作情况。

ContinuousThnee-Pha&e Sfluroe 1）三相电源模排，战电压为1MV二A相的相柱南为0：^电内部连接方式为Yg；内部电限力内部也感为0,04比疑问2）格踞殁模块起始状态身close,勾iiA, H,白拜美,不在胃触发：勾逸开、断时间为外部校前方式□・» In1 DirtlSwtKygtem 3Three-PhaseFault5）故障发时4）二相卤端，500KW9.图3-1仿真模型图3-2子系统模型主要模块参数设置如下：(1)三相电源模块：线电压设置为10kV ； A 相的相位角设置参数为0；频 率设置参数为50Hz,内部连接方式设置为Yg ，星形连接；电源的内部电阻 设置参数为3。

继电保护知识，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。

考点 2：阶段式电流保护配合原理、构成和整定计算2.1、阶段式电流保护配合原理、构成 保护功能由各段电流保护相互配合完成，通常为三段式电流。

三段分别为： ①第 I 段：瞬时电流速断保护； ②第 II 段：限时电流速断保护； ③第 III 段：定时限过电流保护。

在实施时，也可以根据需要配置为两段式电流保护，两段式电流保护即只配置第 II 段和第 III 段。

①瞬时电流速断保护即第Ｉ段保护： 1、为实现快速性，同时又要保证选择性，所以抬高整定值， 牺牲了保护范围。

2、第Ｉ段的整定值， 是按大于被保护线路末端最大的短路电流的原则来整定。

3、保护范围受系统运行方式、 故障类型影响大。

第Ｉ段保护范围通常比较小，为线路全长的 15~50%。

4、由于灵敏度不够， 所以第Ｉ段保护通常不能单独使用，要有带时限的电流速断保护配合。

②限时电流速断保护即第 II 段，目的是为了弥补第Ｉ段保护的缺陷。

1、只有降低整定值，保护范围才能延长，保护范围不可避免地延伸到了相邻下一线路，需要与 相邻下一线路的保护相配合，整定值大于相邻下一线路第 I 段的定值。

2、为保证选择性，通常要延时，为了缩短延时时间，要求保护范围不能延伸太长，不能超出下 一线路第 I 段的保护范围。

3、时限级差一般为 0.5 秒。

③定时限过电流保护即第 III 段。

1、保护范围较大，通常作为本线路的近后备保护以及作为相邻下一线路的远后备保护 。

2、整定值是按大于最大的负荷电流来确，即在最大负荷电流作用下不能起动，且在装置动作以 后故障切除后在最大负荷电流作用下能可靠返回。

3、动作延时按阶梯形时限配合原则来确定。

2.2、三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式：式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端 B 母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。

实验三三段式电流保护一、实验目的1.加深了解三段式电流保护的原理。

2.掌握三段式电流保护的参数整定及各段保护之间的配合。

二、实验内容三段式电流保护分电流速断保护（Ⅰ段保护），限时电流速断保护（Ⅱ段保护）和过电流保护（Ⅲ段保护）：包括以下4个部分：（1）电流保护Ⅰ段：它是经过傅立叶模块变换的电流与预先设置的继电器电流相比较，若大于预置值则输出0，反之输出1。

其动作电流按躲开线路末端发生三相短路的短路电流整定；因为电流Ⅰ段是瞬时动作，所以延时时间很小（延时0.05S）。

它只能保护线路的一部分，不能保护全长。

（2）电流保护Ⅱ段：其动作原理与电流Ⅰ段相同，其动作电流按与下一级线路的I段或II段配合来整定，整定值小于I段，延时时间0.5S，它能保护本线路的全长。

（3）电流保护Ⅲ段：其动作原理与电流保护Ⅰ段相同，其动作电流按躲开最大负荷电流整定，保护经过一个动作延时启动并切出故障，它不仅能保护本线路的全长，而且能保护下级相邻线路的全长。

当满足灵敏度的情况下，它的动作时间应与下一保护的Ⅲ段相配合。

（4）保护出口部分，该部分的功能就是将电流Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ段的输出信号相与。

模拟单侧电源系统中，线路发生故障时保护的动作情况。

图3-1 仿真模型图3-2 子系统模型主要模块参数设置如下：（1）三相电源模块：线电压设置为10kV ；A 相的相位角设置参数为0；频率设置参数为50Hz ，内部连接方式设置为Yg ，星形连接；电源的内部电阻设置参数为3Ω；电源内部电感设置参数为0.04H 。

（2）断路器模块：断路器的起始状态设置为closed ，闭合状态，断三相，即A 、B 、C 开关打勾；开、断时间为外部控制，在前面打勾。

（3）三相故障模块：通过对参数的设置，可以选择故障类型、控制信号、开关状态等。

设置起始状态为闭合，故障时间为0.4～1.6S 。

（4）线路：此模块用于模拟线路，线路长度100公里，其余取默认值。

（5）三相负载：按电压10KV ，频率50HZ ，功率500KW 设置。