第五节　电流保护及电压保护

一、电流保护

（一）电流保护

电流保护是一种反应电流上升而动作的保护装置。主要由电流继电器组成。这种保护简单易行所以得到广泛应用。

电流保护原理接线图如图1-22所示。

当K点发生短路时IK↑→IK>IDZ后KA动作常开接点闭合，KT线圈经“+”→KA常开接点→“-”回路受电动作，经一定延时KT延时闭合常开接点闭合，KS、YR经“+”→KT延时接点→KS线圈→QF1→YR→“-”回路受电动作，断路器QF跳闸，切除一次回路故障，信号继电器KS发信号→QF1断开→YR跳闸断电。保护回路返回。

（二）电流保护的接线方式

1.三相完全星形接线

如图1-23（a）所示，优点是：任何相间短路或接地故障时，至少有一个继电器能反应短路电流而动作。但是这种接线的设备多，投资较大，所以只用于某些重要元件的保护。

2.两相两继电器不完全星形接线

如图1-23（b）所示，特点是B相不装设电流互感器和电流继电器，因此不能反应B相接地故障。当变压器为Y，d或d，Y接线时，在变压器后面某两相短路时灵敏度大大降低。但此接线简单又能保护各种相间短路故障，所以在10kV线路广泛应用。

3.两相三继电器不完全星形接线

两相三继电器不完全星形接线中，第三个继电器里的电流是前两个继电器电流的相量和，所以灵敏度比两相两继电器不完全星形接线提高了1倍。

（三）电流保护的分类

电流保护分：过电流保护；瞬时电流速断保护；限时电流速断保护。

1.过电流保护（也称定时限保护）

电流保护的动作电流Iop，动作电流是指根据线路情况给保护装置设定一个整定值，当线路电流超过这个定值，保护就动作。

电流保护的返回电流Ire，在保护装置动作后，如果线路电流下降降到一定值时保护装置返回，此时对应的电流为返回电流，动作电流大于返回电流。

返回电流比上动作电流为返回系数Kre：

过电流保护的动作电流是按躲过线路最大负荷电流进行整定，为可靠起见一般动作电流比最大负荷电流大一个系数。不管在线路的任何一点，只要线路电流超过保护装置的动作电流保护装置就启动。

为保证选择性，避免扩大事故范围，过电流保护的动作时限必须按阶梯形原则整定，如图1-24所示，即每一级保护的动作时间较下一级线路保护的动作时间大一个时限级差Δt，一般Δt取0.5。显然越靠近电源侧，动作时间越长。这个时限由时间继电器来执行。

过电流保护不仅保护本线路还要作为相邻线路的后备保护，所以要求按两种情况校验灵敏度，作为本线路末端发生相间短路时，灵敏系数为：

作为相邻线路末端发生相间短路时，灵敏系数为：

分别是最小运行方式下K1、K2的两相短路电流。

灵敏度若不满足就得采用其他保护。

2.瞬时电流速断保护

可以看出过电流保护在靠近电源侧动作时间很长，很难满足速动性，为此需要和瞬时电流速断保护配合。瞬时电流速断保护就是保护装置动作时间是瞬时的，不设时间继电器不延时。为避免超范围误动作，瞬时电流速断保护的保护范围不能超过本线路80％。最小运行方式时可能会更小，但最小不能小于本线路的15％。

瞬时电流速断保护的动作电流，大于本线路末端最大短路电流1.2～1.3倍。

3.限时电流速断保护

瞬时电流速断保护最多只能保护本线路的80％，剩下的部分线路动作时间还是很长，和限时电流速断保护配合，一般线路既能满足速动性又能保护线路的全长。

限时电流速断保护在线路每个区段的动作时限为固定值，都比瞬时速断的动作时间大一个Δt，不会随着线路的增长时间增加。

限时速断的保护范围延伸至下一段线路一部分，但不超过下一段线路的瞬时速断保护范围。

限时速断的动作电流应大于下一段线路瞬时速断的动作电流1.1～1.2倍。

（四）三段电流保护

由瞬时电流速断、限时电流速断、过电流保护相互配合组成的一套保护称之为三段电流保护。它们的时限配合和保护范围如图1-25所示，瞬时电流速断保护Ⅰ段：动作电流最大，每个区段线路的Ⅰ段动作时限相等为保护固有动作时间。选择性靠整定电流的大小来满足。随着运行方式的不一样Ⅰ段的保护范围在变化。保护范围最大只有本线路（AB线路）的80％左右，最小不能小于AB线路的15％。

限时电流速断保护Ⅱ段：动作电流比Ⅰ段小，每个区段的动作时限为固定值，比Ⅰ段时限大一个Δt，保护范围比Ⅰ段大，为本线路的全长延至相邻线路BC一部分（即Ad之间）。

Ⅲ段：过电流保护，保护范围最大为整个线路的全长，动作时限最长为阶梯形，即线路末端时限最短，离电源最近的保护时限最长。三段保护相互配合就可构成一套完整的保护。

二、电压保护

（一）电压保护的分类

1.过电压保护

过电压保护是一种反应线路电压增高而动作的保护装置。

2.低电压保护

低电压保护是一种反应线路电压降低而动作的保护。低电压保护可以与电流保护配合构成低压启动过电流保护。

（二）低压启动过电流保护

过电流保护是根据线路最大负荷电流进行整定的，动作电流很大，灵敏度很低，为提高灵敏度，可降低电流继电器的动作电流来，动作电流按被保护线路额定电流IN进行整定。为防止负荷电流较大时电流保护误动作，采用了低电压继电器进行闭锁。正常时即使负荷电流大，电流继电器误动，但线路电压正常，电压继电器的常闭接点断开将其闭锁，保护装置不会误动作。短路时电流上升电流继电器动作，电压下降，低电压继电器衔铁返回常闭接点闭合，解除对电流继电器的闭锁，保护装置可靠动作。低压启动过电流保护接线图如图1-26所示。