三段式电流保护详解：原理、整定原则及应用

三段式电流保护详解：原理、整定原则及应用

三段式电流保护是电力系统中一种重要的保护方式，它由瞬时电流速断、时限电流速断和定时限过电流保护三部分组成。这种保护方式不仅能够快速响应线路故障，还能作为后备保护，确保电力系统的安全稳定运行。本文将详细介绍三段式电流保护的原理、整定原则及其在实际应用中的具体表现。

在三段式电流保护中，瞬时电流速断和时限电流速断保护作为保护的第Ⅲ段，它既是下一线路保护或断路器拒动时的后备，又是本线路主保护拒动时的近后备。所以，三段式电流保护具有作为主保护和后备保护的全部功能，在实际中得到广泛应用。

三段式电流保护是哪三段？

瞬时电流速断和时限电流速断保护配合使用的结果，不仅可使保护装置保护线路的全长，而且尽量地满足了快速动作的要求。但是，这种时限速断保护只能弥补主保护的不足，却不能满足后备保护的要求。因为它的保护范围达不到下一线路的末端。所以，为了对本线路和下一线路起后备保护作用，还须装设一组过流保护。这样就形成了由瞬时电流速断、时限电流速断和定时限过电流保护互相配合的保护装置整体，就是通常所说的三段式电流保护。

瞬时电流速断保护
瞬时速断、时限速断、定时限过电流保护组合构成的保护装置。
瞬时速断、时限速断作为线路的主保护，定时过流保护作为线路的后备保护。

三段式电流保护各段保护范围及时限的配合：

L1首端故障，L1的三段保护均启动，速断保护动作。
L1末端故障，L1的时限速断、定时过流保护均启动，时限速断保护动作。
L2首端故障，L1定时过流保护启动，L2的三段保护均启动，L2速断保护动作。

定时限过电流保护
三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最大负荷电流来整定的。因此，在电网中特别是在35kV及以下的较低电压的网络中获得了广泛的应用。

一二三段保护的整定原则、范围

①距离保护I段为无延时的速动段，应该只反应本线路的故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作。故其测量元件的整定阻抗应该按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。无需与别的保护配合，不受系统运行方式与短路方式影响。
②距离保护II段的整定：
a、应与相邻线路距离保护I段配合。目的是为了保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护处的保护II段不至于越级跳闸，其II段的动作范围不应该超出相邻保护的I段的动作范围。
b、与相邻变压器的快速保护配合：当被保护线路的末端母线接有变压器时，距离II段应与变压器的快速保护(一般是差动保护)相配合，其动作范围不应该超出变压器快速保护的范围。距离保护II段的动作时间应与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差。其中要考虑分支系数的影响，整定值中要用最小分支系数，校验灵敏度要用最大分支系数。
③距离保护第III段的整定：
a、按与相邻下级线路距离保护II或III段配合整定；
b、按与相邻下级变压器的电流、电压保护配合整定；
c、按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定。其中要考虑到电动机自启动的情况。距离保护III段动作时间应比与之配合的相邻设备保护动作时间大一个时间级差，但考虑到距离保护III段一般不经振荡闭锁，其动作时间不应小于最大的振荡周期。

一二三段保护的区别

一段过流保护，即电流速断保护。当电路发生短路或其他过载故障时，电流瞬间增大，此时一段过流保护会通过判断电流是否超过额定值来实现故障的快速断电保护。

二段过流保护，即限时电流速断保护。对于电力系统中的中小故障，一段过流保护已经可以起到很好的作用。但对于大型故障，其过电流幅值超过额定电流的倍数，会导致一段过流保护动作不及时，造成设备损坏。因此，需要增加二段过流保护来加强对故障的保护。二段过流保护的特点是对于较大的过电流故障有较好的保护能力，但在小故障上作用较弱。

三段过流保护，即定时限电流保护。在一段、二段过流保护的基础上，增加三段过流保护是为了对大型故障进行更有效的保护。三段过流保护的特点是其保护范围比二段过流保护更广，能够对系统发生故障的各种情况进行保护。但是，三段过流保护的调试和设置相对较复杂。

响应时间比较：一段过流速断保护0秒跳闸；二段过流保护0.3-0.5秒左右跳闸；三段过流保护带N秒延迟跳闸。