三段式电流保护原理分析及整定计算步骤详解
三段式电流保护原理分析及整定计算步骤详解
三段式电流保护是电力系统中常用的保护方式，包括电流速断保护（第一段）、限时电流速断保护（第二段）和定时限过电流保护（第三段）。本文将详细介绍这三种保护的工作原理和整定计算方法。
一、电流速断保护（第I段）
对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。
电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。但由于引入的可靠系数，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85%~90%。
二、限时电流速断保护（第II段）
工作原理及整定计算的基本原则
由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处（如图1中，对于保护1来说，d2点处）发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短，我们就考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护（如图1中的保护2）的保护范围，而动作时限则比下一条线路速断保护高出一个时间阶段，即
保护装置灵敏性的校验
为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力，这个能力通常用灵敏系数来衡量。对反应于数值上升而动作的过量保护装置，灵敏系数的含义是：
对于限时电流速断保护应要求。如果灵敏系数因为各种原因不能满足要求时，通常可以考虑进一步延伸限时电流速断保护的保护范围，使之与下一条线路的限时电流速断保护相配合，如图2（b）所示，这样其动作时限就应该选择得比下一条线路的限时电流速断保护的时限再高一个，一般取为1~1.2s，此时
三、定时限过电流保护（第III段）
过电流保护通常是指其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时不起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流增大而动作，它不仅能保护线路的全长，也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。
工作原理及整定计算的基本原则
为保证在正常运行时过电流保护绝不动作，保护装置的起动电流必须整定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流，并且在实际中确定起动电流时，还必须考虑在外部故障切除后，保护是否能够返回的问题。
动作时限的整定
过电流保护的动作时限要按照选择性的要求来整定，如图4所示，假定在每个电气元件上均装有过电流保护，各保护装置的起动电流均按照躲开被保护元件上各自的最大负荷电流来整定。这样当d1点短路时，保护2、3、4、5在短路电流的作用下都可能起动，但要满足选择性的要求，应该只有保护1动作切出故障，其他保护在故障切除之后应立即返回。这个要求只有依靠使各保护装置带有不同的时限来满足。
这种保护的动作时限，经整定计算确定后，即由专门的时间继电器予以保证，起动作时限与短路电流的大小无关，因此称之为定时限过流保护。
四、总结
由于电流速断保护不能保护线路的全长，而限时电流速断保护又不能完全作为相邻线路的后备保护，因此，为了保证迅速而又选择性地切出故障，常常将电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，可以只采用电流速断保护加定时限过电流保护，或者限时电流速断保护加定时限过电流保护，也可以三者同时采用。