城市轨道交通继电保护技术与测试课件：基本电流保护特性分析与测试

基本电流保护特性分析与测试RAILWAYRelayProtectionTestingDeviceFunctionandUse城轨交通继电保护RAILWAY短路时电流特征01电流速断保护02CONTENT目录限时电流速断保护03定时限过电流保护0401短路时电流特征在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流为最大时称为系统最大运行方式，同样，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流为最小时称为系统最小运行方式。取最大运行方式下三相短路和最小运行方式下两相短路，经计算后绘出流经保护安装处的短路电流随短路点距离变化的两条曲线，如图所示。单侧电源供电网络02电流速断保护区内短路和相邻线路短路存在选择性分析图解决办法:本线路末端短路时保护不能启动按躲开下条线路出口处短路的条件整定保护2整定电流大于下条线路出口处短路的最大短路电流优先保证选择性矛盾分析与保护建立原则1电流速断保护定义2按躲过保护范围末端最大短路电流建立的，不带动作延时（即瞬时动作）的一种电流保护。最小保护范围电流速断保护动作特性分析3保护范围随运行方式、故障类型的不同而不同。在各种运行方式下、发生各种短路时、保护均能切除故障的短路点位置对应的最小范围。电流速断保护动作特性分析图（1）动作电流整定电流速断保护的整定计算原则4I'op>Ik.C.max引入可靠系数

K'rel=1.2-1.3，

I'op=K'relIk.C.max（2）动作时间整定取决于保护装置自身固有的动作时间，一般小于10ms。最小保护范围在系统最小运行方式下两相短路时出现。一般应按这种运行方式和故障类型来校验其保护的最小范围，要求大于被保护线路全长的（15-20）%电流速断保护的构成（单相原理接线）5电流速断保护的主要有优缺点6优点简单可靠、动作迅速缺点不能保护线路全长，保护范围受以下因素影响(1)受系统运行方式变化的影响(2)受短路类型的影响电流速断保护的主要有优缺点6电流速断保护动作特性分析图以保护2电流速断为例：按最大运行方式下保护选择性的条件整定在最小运行方式下没有保护范围不同使用场合所受的影响不同长线路：始/末端短路电流差别大短线路：始/末端短路电流差别小短路电流变化曲线较陡短路电流变化曲线平缓保护范围较大保护范围较小（甚至为0）教材图3-3被保护线路长短不同时，对电流速断的影响长线路短线路致命缺陷无法弥补（当ZAB与Zs相比很小时，其保护范围有可能降到零）03限时电流速断保护保护作用1切除本线路上速断保护动作范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。限时电流速断动作特性保护要求2（1）任何情况下能保护本线路的全长，并且具有足够的灵敏性；（2）力求具有最小的动作时限；（3）在下级线路短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择性要求。限时电流速断动作特性保护整定方法3限时电流速断动作特性为了保护线路全长保护范围须延伸至下一条线路中保护2为了保证选择性动作须带一定时限保护整定方法3限时电流速断动作特性保护2的限时电流速断动作范围不应超出保护1电流速断的范围M点，因此在单侧电源供电时，其启动电流应整定为：I

’’op,2>I’op,1I’op,1-保护1电流速断的启动电流；I’’op,2-保护2的限时电流速断的启动电流引入可靠系数K’’rel，可得I

’’op,2=K’’relI’op,1

K’’rel一般取为1.1-1.2（1）起动电流：与下级电流速断配合保护整定方法3（2）动作时限的选择保护1电流速断范围以内的故障，以t’1时间切除，保护2限时速断虽启动，但△t延时，保证了选择性。限时电流速断动作时限的配合关系t’’2≥t’2+△t

△t的数值为0.35-0.6s，常取为0.5s。保护整定方法3限时电流速断动作时限的配合关系（2）动作时限的选择t’’2≥t’2+△t

△t的数值为0.35-0.6s，常取为0.5s。当校验灵敏系数不满足要求时，达不到保护线路全长的目的，这是不允许的。进一步降低动作门槛，延伸保护动作范围，与下级线路的限时速断配合。t’’2=t’’1+△t

保护整定方法3（3）灵敏性的校验对保护2的限时电流速断而言，即应采取系统最小运行方式下线路AB末端发生两相短路时短路电流作为故障参数的计算值。设此电流为Ik.B.min，代入上式，则灵敏系数为：

Ik.B.minKsen=I’’op,2为保证线路末端短路时保护装置一定能动作，要求Ksen≥1.25

可靠性要求限时电流速断保护优缺点4

电流速断保护和限时电流速断保护联合工作就可以保证全线路的故障在0.5秒内予以切除，一般情况下能够满足速动性的要求，可以作为“主保护”。优点灵敏度好，能保护线路全长。缺点不能做下一段线路的远后备。

限时电流速断保护的单相原理接线图5与电流速断相比，主要区别：增加了时间继电器KTnTAI’set闭锁&KT04定时限过电流保护保护作用1作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷时的保护。其起动电流是按照躲开最大负荷电流来整定的。保护要求2（1）保护范围不仅包括本线路全长，也包括相邻下一线路全长，甚至更远。（2）作为后备保护，为了保证选择性，动作时限一般较长。整定计算3整定值应满足：大于最大负荷电流Il,max外部故障切除后保护装置能够可靠返回，即返回电流要Ire大于自启动时最大电流Iss,max。过电流保护起动电流整定值分析示例（1）动作电流整定值整定计算3过电流保护起动电流整定值分析示例（1）动作电流整定值保护3-5均启动k1短路B母线所接负荷电动机被制动U降低I升高按选择性要求保护3动作切除故障保护4、5返回电动机自启动U恢复Iss,max=KssIl,max

Ire=K’’’relIss,max

=K’’’relKssIl,max

1K’’’relKssI’’’op,4=Ire=Il,max

KreKreK’’’rel——可靠系数，一般取1.15-1.25；Kss——自启动系数，一般大于1；Kre——返回系数，一般取0.85。由Ire>Iss,max，引入可靠系数K’’’rel起动电流为：整定计算3（1）动作电流整定值（2）动作时限整定单侧电源过电流保护动作时限整定示例图保护1：在最末端，M故障，它可瞬时切除，t1为保护装置自身的固有动作时间。保护2：为保证k1短路选择性，其动作时限t2>t1。t2=t1+△t

与相邻下一线路的定时限过电流保护动作时限相配合。阶梯型的时限特性（2）动作时限整定单侧电源过电流保护动作时限整定示例图与相邻下一线路的定时限过电流保护动作时限相配合。以此类推，保护3、4、5的动作时限均应比相邻各元件保护动作时限至少高出一个△t（一般0.5s）定时限过电流保护动作时限分析举例保护4：t4=max｛t1+△t，t2+△t，t3+△t｝

t1为1号（电动机）保护的动作时间；

t2为2号（变压器）保护的动作时间；

t3为3号（线路BC）保护的动作时间。（2）动作时限整定以保护4为例：最小运行方式，本线路（相邻线路）末端相间短路。

作为本线路AB段的后备。Ksen=Ik.B,min/

I’’’op,4≥1.3-1.5

作为相邻下一线