线路的定时限过电流保护案例浅析

摘 要：针对局部电力线路做出局部保护，是保证整个电力系统正常运行的基础。因为整条线路或供电系统局部发生故障都可能引起整个电力系统停电，造成经济损失。所以我们首先做好局部线路的继电保护。这里我运用的继电保护装置是根据故障电流大小而动作的电流继电器和其他电器元件构成过电流速断保护。当故障电流超过我们的整定值时，保护装置就动作，使断路器（开关）跳闸，将故障从系统中切除。今天我们以10KV线路，安装容量为2000KVA的线路变压器进行研究定时限过电流保护。

关键词：故障电流；定时限过电流保护；时限级差；整定值

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

1 线路设计达到的目的和要求

（1）运用定时限过电流保护原理进行线路整定；（2）熟悉定时限保护装置中信号、时间和中间继电器的应用与作用及接线要求；（3）理解供配电系统中时限级差和运用；（4） 掌握2000KVA线路运行需配备的一般设备和依据。

2 线路现状说明

河池学院学院东校区扩建工程需安装2000KVA的用电容量，2×1000KVA变压器并列运行，从宜山变10KV941线T接10KV电源，安装隔离刀闸一套，T接后架10KV设架空线路160米，导线型号为JKYJ-150。 新立12米电杆1基，在杆上装有智能开关，高压计量和其他高压设备。电杆下来就是敷设YJV22-8.7/15KV 3×120电缆共600米至变压器前分接箱。我们要给电缆线路后的设备作定时限电流保护安装和整定，以保障整条线路的安全供电。

3 定时限过电流保护简要说明

首先我们运用两级时限保护来完成电缆线路的保护。工作原理是指继电保护的动作时间（时限）固定不变，与故障电流的大小无关。定时限保护的时限由时间继电器整定，时间整定 的依据是根据电缆短路的发热条件来整定。我们使用的保护元件通常由电磁型电流继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器构成。常见电力运行中的线路定时限过电流保护的原理接线如图1所示。

在图1中，由两段时限构成，一段是由电流继电器l、2、中间继电器3、信号继电器7构成无时限过电流瞬动保护，二段由电流继电器4、5、时间继电器6、信号继电器8构成定时限保护，这由我们根据实际情况给定值。电磁电流继电器作为反映电流变化的起动元件，是接受线路互感器的二次电流。当过载时，电流互感器二次电流I2大于继电器动作电流时，首先继电器4或5接通，其次6接通，在给定的时限后8接通，发出信号的同时，最后动作于断路器的跳闸线圈YR、断路器QF跳闸，切除故障，等待检查故障原因。当发生高压线路或设备短路时，电流互感器二次电流I2大于继电器动作电流时，继电器1或2接通，接着3 接通；然后7接通发出信号同时接通于断路器跳闸线圈TQ、断路器QF跳闸、停止供电，等待检修。

本线路保护为两级定时限过电流保护，其简化原理示意图（只示意继电器动作顺序）如图2所示。从图2可以看出其保护原理和保护组成的环节所用的继电器基本上是相同的。

4 整定计算、步骤

用标么值计算短路电流：（1）选基准容量为100VA，基准电压10KV，计算基准电流为5.774A。（2）经与宜州供电公司征询，系统电源电抗最大运行方式下为XS.Min为0.10， 系统电源电抗最小运行方式下为XS.Max为0.20，线路电缆的电抗XL=0.6×0.08×100÷（10×10）=0.048，2台并列变电器电抗XT=4.5/100×100÷1÷2=2.25。（3）计算最大运行方式下的三相短路电流。线路电抗X10.m=0.10+0.048=0.148。线路的三相短路标么电流I10.m=1/0.148=6.757。线路三相短路电流周期分量有效值=5.774×6.757=39.015A。线路三相短路冲击电流峰值=2.55×39.015=99.488A。线路三相短路冲击电流有效值=1.52×39.015=59.303A。（4）计算最小运行方式下的两相短路电流。线路电抗X10.m=0.20+0.048=0.248。线路的三相短路标么电流I10.m=1/0.248=4.032。线路三相短路电流周期分量有效值=4.032×6.757=27.244A。线路两相短路冲击电流有效值=0.866×27.244=23.593A。经过以上短路电流的计算分析，我校的2000KVA容量10KV线路允许的最大故障电流为99.488A，其他计算值作为辅助参考。（5）有了电流的计算，我们首先选择10KV侧的电流互感器的变比为100/5，当电流互感器二次侧电流为5A时，此电流是通过电流继电器KA1和KA2的最大负荷电流 I‘Lmax，会触发电流继电器KA1和KA2工作，从而使系统保护工作，达到保护线路的作用。这里我们使用电流互感器的接线方式为相电流接线系数，即Kw =l。这里补充一下电流互感器的接线系数。

Kw----------为电流继电器KA1和KA2的结线系数。接线系数有三种情况：

①两相两继电器式接线属相电流接线。在一次电路发生任何相间短路时，Kw =l，即保护灵敏度一样。②两相一继电器式接线，即两相电流差结线或两相交叉接线，当一次电路发生三相短路时，。③当装有电流互感器的A、C两相短路时，。而当A、B两相或B、C两相短路时，，这里B相未装电流互感器。

（7）整定动作时间。我们整定KT1和KT2的动作时间，可以按下面线路（图3）定时限整定时间来整定。先整定KT2为0.5S，为了保证前后两级保护装置动作的选择性，按“阶梯原则”进行整定，前一级保护动作的时间t1，应比后一级保护中整定的时间t2 要大一个时间级差△t。一般△t取0.5～0.7S）。故当t1取0.5S，△t取0.5S时，则KTl整定取t1= t2+△t=0.5+0.5=1.0S。整定时间好以后，就要进行调试，可以用电秒表进行校验，这里不在详谈。

5 注意事项

（1）在安装设备时，特别注意各个继电器的线圈接线端子及其触点的接线端子，千万不要弄错。（2）注意继电器的触点端子是串接在哪一个继电器的动作线圈。（3）接线时要分步完成，并且先接串联、后并联。

6 安装运行结果及分析

（1）定时限过电流保护动作电流、动作时限的整定原则是：①作为无时限的后备保护整定，整条线路可靠系数应为1.1～1.2；②作为输电线路相间故障的主保护整定，灵敏系数不应低于1.25～1.5。（2）在实际运行线路中，在后一级保护动作使断路器跳闸后，前一级保护动作不会使其断路器紧接着跳闸，因为线路电流恢复正常，且前一级保护动作有时限级差。（3）在短路电流达到前一级动作整定值且存续一个时级差时，后一级保护启动，前一级保护动作也会使其断路器跳闸。（4）2015年5月3日，新建四栋学生公寓开挖，因开挖掘机的同志粗心大意，无意挖伤电缆，引起短路，导致开关跳闸，这是保护系统起到了保护作用。在抢修现场，因跳闸时间相当短，创伤点没有扩散，经过做中间接头就可以了。

7 结语

在定时限过电流保护应用中，我们是作为主保护还是后备保护是有区别的，整定值、可靠系数和灵敏系数都要选择合理，才能达到我们保護线路的目的。

参考文献：

[1]王福忠，王玉梅，邹有明.现代供电技术[J].北京：中国电力出版社，2011.

[2]张根现，邹有明等.矿山过电流保护技术[J].北京：煤炭工业出版社，2005.

[3]贺家李.电力系统继电保护原理[J].北京：中国电力出版社，2010.

[4]马桂荣.工厂供配电技术[J].北京：北京理工大学出版社，2010.

[5]马大中.变电站综合自动化技术及应用[J].北京：人民邮电出版社，2014.

作者简介：杨永清（1972-），男，壮族，广西河池学院水电中心主任，工程师，研究方向：供配电技术。