低电压闭锁的方向电流速断保护

   以下将要学习低电压闭锁的方向电流速断保护的相关内容。
    1. 阶段式（三段式）电流保护
    （1）电流保护多采用三段式：
    第Ⅰ段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护，第Ⅱ段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护，Ⅰ段和Ⅱ段保护作为本线路相间短路的主保护；
    第Ⅲ段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护，Ⅲ段作为本线路相间故障的近后备保护及相邻线路的远后备保护。
    根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可只装设Ⅰ、Ⅱ段，Ⅱ、Ⅲ段或只装设第Ⅲ段保护。
    （2）三段式电流保护：
    Ⅰ段动作电流整定值最大，动作时间最短；Ⅲ段动作电流整定值最小，动作时间最长。三段电流保护的定值呈阶梯特性，故称为阶段式电流保护。当电流超过定值且时间大于整定延时后，装置即出口跳闸，同时发出动作信号。
    （3）阶段式（三段式）电流保护要解决的问题：
    阶段式保护要解决的问题主要是配合问题，即保护范围的配合（由整定值的配合来实现）、动作时间的配合。以下简要说明各段保护间保护范围和动作时间的配合。 
    2. 采用阶段式继电保护：
    以断路器QF1上的保护为分析对象。第Ⅰ段保护又称为瞬时速断保护，其保护范围被限制在被保护线路以内。为了满足选择性，第Ⅰ段保护就不能保护线路的全长，即必须缩短保护范围。为保证选择性第Ⅰ段动作值按躲过相邻线出口短路时流过保护的最大短路电流整定。一般要求第Ⅰ段保护的保护范围应为线路全长的85%左右。

图1阶段式电流保护范围配合说明图

图2阶段式电流保护的构成逻辑框图

     3. 反时限过电流保护 ：
    （1）由于定时限过电流保护（Ⅲ段）愈靠近电源，保护动作时限愈长，对切除故障是不利的。为能使Ⅲ段电流保护缩短动作时限，可采用反时限特性，当故障点愈靠近电源时，流过保护的短路电流I愈大，动作时间t愈短。
    目前中低压微机保护装置都广泛应用反时限电流保护。
    （2）反时限过电流保护
    通过控制字可以选择其中的一种方式。
    一般的反时限电流保护同时含有速断功能，当电流超过速断定值时会瞬时动作。
    实际上就是包括电流速断和反时限特性过电流的两段式保护，保护性能优于传统的两段式保护。
    反时限电流保护广泛用于末端馈线中。
    （3）反时限过电流保护的启动电流定值：
    按躲过线路最大负载电流条件整定，本线路末端短路故障时有不小于1.5的灵敏系数，相邻线路末端短路故障时最好能有不小于1.2的灵敏系数；同时还要较核与相邻上下一级保护的配合情况（电源侧为上一级，负载侧为下一级）。
    （4）反时限过电流保护的配合问题(最主要的)
    ①与相邻上一级（或下一级）反时限过电流保护的配合
    以图3中保护1（上一级）与保护2（下一级）反时限过电流保护间的配合为例。
    保护1反时限过电流保护特性（如图中曲线1）应高于保护2反时限过电流保护特性（如图中曲线2）。即保护电流定值应配合，满足IsetⅢ.1=KrelIset.Ⅲ.2。
    保护2出口三相短路故障（图中k2点），保护1与保护2 的反时限过电流保护通过相同最大短路电流时，所对应的动作时间应配合，配合级差△t2应大于等于0.5~0.7s。

图3

     说明：当保护2的电流速断保护长期投入时，保护2与保护1的反时限过电流保护配合点可选在保护2速断保护区末端（图中k1点）。K1点短路故障时，保护1与保护2通过最大短路电流时，△t1应不小于0.5~0.7s；同时，还应校核在常见运行方式下，k2点短路故障时△t2不小于一个时间级差。
    ②与上一级定时限过电流保护（Ⅲ段）的配合
    以图4中保护2（下一级）反时限过电流保护与保护1（上一级）定时限过电流保护间的配合为例。
    保护1的Ⅲ段与保护2反时限过电流的启动电流定值配合，应符合保护1的定值大于保护2的定值一定是可靠倍数。
    其次，动作时限也要配合。图中阶梯形曲线1为保护1的时限特性。设K3点为保护1第Ⅲ段电流保护范围末端，当在该点短路故障时，流过保护2反时限过电流保护的电流对应的动作时间，应小于保护1过电流保护的动作时间。、

图4

    ③与下一级定时限过电流保护（Ⅲ段）的配合：
    以图5中保护2（上一级）反时限过电流保护与保护3（下一级）定时限过电流保护间的配合为例说明。
    保护2的反时限过流的启动电流与保护3的Ⅲ段定值配合，应符合保护2的定值大于保护3的定值一定的可靠倍数，与式（3 - 5）类似。
    动作时限也要配合。保护2反时限过电流保护特性如图中曲线2，当保护2出口三相短路故障（图中k2点），保护2与保护3通过相同最大短路电流时，保护2与保护3第Ⅲ段时间t3的级差△t2应大于等于0.5~0.7s。

图5

    说明：当保护3的电流速断保护长期投入时，保护2与保护3配合点可选在保护2速断保护区末端（图 中k1点）。K1点短路故障时，保护3与保护2通过最大短路电流时，△t1应不小于0.5~0.7s;同时，在常见运行方式下，k2点短路故障时△t2不小于一个时间级差。
   4. 电压闭锁的方向电流保护：
    在双侧电源线路上，电流保护应增设方向元件以构成方向电流保护，增设方向元件后，只反映正向短路故障。对电流保护Ⅱ段，装设方向元件后，可不与反方向上的保护配合，有时可以提高灵敏度。同时，将低电压元件引入方向电流保护，可提高方向电流保护的工作可靠性，有时也可提高过电流保护的灵敏度，低电压闭锁元件的动作电压一般去60%~70%的额定电压。
    （1）功率方向元件及动作区域：
    ①传统的相间短路功率方向继电器，采用的接线方式是90度接线。
    ②微机保护中方向元件判断方向所根据的电压、电流也被称为接线方式。
    ③为保证各种相同短路的方向元件能可靠灵敏动作，反映相间短路故障的方向元件也多采用90度接线。
    ④微机保护中方向元件可以有控制字（软连接片）选择正方向、反方向动作方式。
    （2）按相启动：
    因方向元件动作十分灵敏，在负载电流作用下就能动作，所以路线发生短路故障时，只有故障相的方向元件能正确判别故障方向，而非故障相方向元件负载电流（中性点接地电网中非故障相中还有故障分量电流）的作用不能正确判别方向。（http://www.diangon.com/版权所有）为此，故障相电流元件应与该相方向元件串联（即相“与”）后启动该段时间方向，这就是按相启动。
    （3）低电压闭锁的方向电流保护：
    ①与常规保护相同，微机电流保护也设计成三段式。三段均可选择带方向用于线路保护或不带方向用于馈线保护。为了提高过流保护的灵敏度及提高整套保护动作的可靠性，线路电流保护可经低电压闭锁。
    对微机线路保护设置电压闭锁不需要增加任何硬件，完全采用软件来实现。
    在微机保护中有两种定值：
    开关型定值：开关型定值常用定值控制字KG表示，KG=1为保护投入；KG=0为保护退出。
    数值型定值。
    ②低电压闭锁的方向电流速断保护逻辑框图：

 图6 低电压闭锁的方向电流速断保护逻辑框图

     说明：在图中，当控制字KG1.1、KG1.2、KG1均为“1”时（Ⅱ段、Ⅲ段相类似），就构成了带低电压闭锁的方向电流保护，其中低电压元件反映的是带有故障相的相间电压，即低电压元件在所在相（如A相）相关的低电压元件（KVU12，KVU31）任一个动作时，即解除闭锁。为防止在线路发上短路故障时，非故障相的方向元件误动作而导致方向电流保护误动，采用方向元件与电流元件相“与”，即采用按相启动加以避免。
    在一般情况下，电压元件作闭锁元件，电流元件作测量元件。对I段电流保护电压元件应保证线路末端故障有足够的灵敏度；对Ⅱ段电流保护电压元件应保证保护区末端短路故障时有足够的灵敏度；对Ⅲ段电流保护，电流元件应躲过最大负载电流，但是在考虑最大负载电流时，只需考虑正常情况下可能出现的严重情况（双回线之一断开、备用电源自投、环网解环、由调度方式部门提供的事故过负载等），可以不考虑负载自启动电流的影响。因此，带低电压闭锁的电流保护灵敏度可以提高。电压元件应躲过保护安装处的最低运行电压。
    另外，在中性点直接接地电网中，第Ⅲ段电流元件的电流定值应躲过单相接地时非故障相故障分量电流与负载电流之和，以保证方向过电流保护正确判断故障方向。而在中性点不直接接地电网中，无需考虑这点。
    低电压闭锁元件引入方向电流保护，可提高方向电流保护的工作可靠性，有时也可提高过电流保护的灵敏度。低电压闭锁元件的动作电压一般取60%~70%的额定电压即可。