線路的定時限過電流保護案例淺析

摘 要：針對局部電力線路做出局部保護，是保證整個電力系統正常運行的基礎。因為整條線路或供電系統局部發生故障都可能引起整個電力系統停電，造成經濟損失。所以我們首先做好局部線路的繼電保護。這里我運用的繼電保護裝置是根據故障電流大小而動作的電流繼電器和其他電器元件構成過電流速斷保護。當故障電流超過我們的整定值時，保護裝置就動作，使斷路器（開關）跳閘，將故障從系統中切除。今天我們以10KV線路，安裝容量為2000KVA的線路變壓器進行研究定時限過電流保護。

關鍵詞：故障電流；定時限過電流保護；時限級差；整定值

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.174

1 線路設計達到的目的和要求

（1）運用定時限過電流保護原理進行線路整定；（2）熟悉定時限保護裝置中信號、時間和中間繼電器的應用與作用及接線要求；（3）理解供配電系統中時限級差和運用；（4） 掌握2000KVA線路運行需配備的一般設備和依據。

2 線路現狀說明

河池學院學院東校區擴建工程需安裝2000KVA的用電容量，2×1000KVA變壓器并列運行，從宜山變10KV941線T接10KV電源，安裝隔離刀閘一套，T接后架10KV設架空線路160米，導線型號為JKYJ-150。 新立12米電桿1基，在桿上裝有智能開關，高壓計量和其他高壓設備。電桿下來就是敷設YJV22-8.7/15KV 3×120電纜共600米至變壓器前分接箱。我們要給電纜線路后的設備作定時限電流保護安裝和整定，以保障整條線路的安全供電。

3 定時限過電流保護簡要說明

首先我們運用兩級時限保護來完成電纜線路的保護。工作原理是指繼電保護的動作時間（時限）固定不變，與故障電流的大小無關。定時限保護的時限由時間繼電器整定，時間整定 的依據是根據電纜短路的發熱條件來整定。我們使用的保護元件通常由電磁型電流繼電器、時間繼電器、中間繼電器和信號繼電器構成。常見電力運行中的線路定時限過電流保護的原理接線如圖1所示。

在圖1中，由兩段時限構成，一段是由電流繼電器l、2、中間繼電器3、信號繼電器7構成無時限過電流瞬動保護，二段由電流繼電器4、5、時間繼電器6、信號繼電器8構成定時限保護，這由我們根據實際情況給定值。電磁電流繼電器作為反映電流變化的起動元件，是接受線路互感器的二次電流。當過載時，電流互感器二次電流I2大于繼電器動作電流時，首先繼電器4或5接通，其次6接通，在給定的時限后8接通，發出信號的同時，最后動作于斷路器的跳閘線圈YR、斷路器QF跳閘，切除故障，等待檢查故障原因。當發生高壓線路或設備短路時，電流互感器二次電流I2大于繼電器動作電流時，繼電器1或2接通，接著3 接通；然后7接通發出信號同時接通于斷路器跳閘線圈TQ、斷路器QF跳閘、停止供電，等待檢修。

本線路保護為兩級定時限過電流保護，其簡化原理示意圖（只示意繼電器動作順序）如圖2所示。從圖2可以看出其保護原理和保護組成的環節所用的繼電器基本上是相同的。

4 整定計算、步驟

用標么值計算短路電流：（1）選基準容量為100VA，基準電壓10KV，計算基準電流為5.774A。（2）經與宜州供電公司征詢，系統電源電抗最大運行方式下為XS.Min為0.10， 系統電源電抗最小運行方式下為XS.Max為0.20，線路電纜的電抗XL=0.6×0.08×100÷（10×10）=0.048，2臺并列變電器電抗XT=4.5/100×100÷1÷2=2.25。（3）計算最大運行方式下的三相短路電流。線路電抗X10.m=0.10+0.048=0.148。線路的三相短路標么電流I10.m=1/0.148=6.757。線路三相短路電流周期分量有效值=5.774×6.757=39.015A。線路三相短路沖擊電流峰值=2.55×39.015=99.488A。線路三相短路沖擊電流有效值=1.52×39.015=59.303A。（4）計算最小運行方式下的兩相短路電流。線路電抗X10.m=0.20+0.048=0.248。線路的三相短路標么電流I10.m=1/0.248=4.032。線路三相短路電流周期分量有效值=4.032×6.757=27.244A。線路兩相短路沖擊電流有效值=0.866×27.244=23.593A。經過以上短路電流的計算分析，我校的2000KVA容量10KV線路允許的最大故障電流為99.488A，其他計算值作為輔助參考。（5）有了電流的計算，我們首先選擇10KV側的電流互感器的變比為100/5，當電流互感器二次側電流為5A時，此電流是通過電流繼電器KA1和KA2的最大負荷電流 I‘Lmax，會觸發電流繼電器KA1和KA2工作，從而使系統保護工作，達到保護線路的作用。這里我們使用電流互感器的接線方式為相電流接線系數，即Kw =l。這里補充一下電流互感器的接線系數。

Kw----------為電流繼電器KA1和KA2的結線系數。接線系數有三種情況：

①兩相兩繼電器式接線屬相電流接線。在一次電路發生任何相間短路時，Kw =l，即保護靈敏度一樣。②兩相一繼電器式接線，即兩相電流差結線或兩相交叉接線，當一次電路發生三相短路時，。③當裝有電流互感器的A、C兩相短路時，。而當A、B兩相或B、C兩相短路時，，這里B相未裝電流互感器。

（7）整定動作時間。我們整定KT1和KT2的動作時間，可以按下面線路（圖3）定時限整定時間來整定。先整定KT2為0.5S，為了保證前后兩級保護裝置動作的選擇性，按“階梯原則”進行整定，前一級保護動作的時間t1，應比后一級保護中整定的時間t2 要大一個時間級差△t。一般△t取0.5～0.7S）。故當t1取0.5S，△t取0.5S時，則KTl整定取t1= t2+△t=0.5+0.5=1.0S。整定時間好以后，就要進行調試，可以用電秒表進行校驗，這里不在詳談。

5 注意事項

（1）在安裝設備時，特別注意各個繼電器的線圈接線端子及其觸點的接線端子，千萬不要弄錯。（2）注意繼電器的觸點端子是串接在哪一個繼電器的動作線圈。（3）接線時要分步完成，并且先接串聯、后并聯。

6 安裝運行結果及分析

（1）定時限過電流保護動作電流、動作時限的整定原則是：①作為無時限的后備保護整定，整條線路可靠系數應為1.1～1.2；②作為輸電線路相間故障的主保護整定，靈敏系數不應低于1.25～1.5。（2）在實際運行線路中，在后一級保護動作使斷路器跳閘后，前一級保護動作不會使其斷路器緊接著跳閘，因為線路電流恢復正常，且前一級保護動作有時限級差。（3）在短路電流達到前一級動作整定值且存續一個時級差時，后一級保護啟動，前一級保護動作也會使其斷路器跳閘。（4）2015年5月3日，新建四棟學生公寓開挖，因開挖掘機的同志粗心大意，無意挖傷電纜，引起短路，導致開關跳閘，這是保護系統起到了保護作用。在搶修現場，因跳閘時間相當短，創傷點沒有擴散，經過做中間接頭就可以了。

7 結語

在定時限過電流保護應用中，我們是作為主保護還是后備保護是有區別的，整定值、可靠系數和靈敏系數都要選擇合理，才能達到我們保護線路的目的。

參考文獻：

[1]王福忠，王玉梅，鄒有明.現代供電技術[J].北京：中國電力出版社，2011.

[2]張根現，鄒有明等.礦山過電流保護技術[J].北京：煤炭工業出版社，2005.

[3]賀家李.電力系統繼電保護原理[J].北京：中國電力出版社，2010.

[4]馬桂榮.工廠供配電技術[J].北京：北京理工大學出版社，2010.

[5]馬大中.變電站綜合自動化技術及應用[J].北京：人民郵電出版社，2014.

作者簡介：楊永清（1972-），男，壯族，廣西河池學院水電中心主任，工程師，研究方向：供配電技術。