第三章输电线路相间短路电流、电压保护第一节无时限电流速断保护根据对继电保护速动性的要求，在简单、可靠和保证选择性的前提下，原则上力求装设快速动作的保护。无时限电流速断保护（又称Ⅰ段电流保护）就是这样的保护，它是反应电流升高而不带时限动作的一种电流保护。其工作原理可用图3-1所示单侧电源线路的无时限电流保护为例来说明。图3-1单侧电源线路无时限电流保护作用原理当线路上发生三相短路时，流过保护1的短路电流为IK(3)EMEM（3—1）ZZMZK式中EM——系统等效电源的相电动势；ZM——系统等效电源到保护安装处之间的正序阻抗；ZK——保护安装处至短路点之间的正序阻抗。由式（3-1）可见，当系统运行方式一定时，EM和ZM是常数，则流过保护的三相短路电流，是短路点至保护安装处间距离L的函数。短路点距电源越远流过保护的三相短路电流越小。图3-1中曲线1
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示，系统在最大运行方式下三相短路时，流过保护的最大三相短路电流IK(3)随L的变化曲线。曲线2，是系统在最小运行方式下两相短路时，流过保护的最小两相短路电流IK(2)随L的变化曲线。对于反应电流升高而动作的电流保护装置而言，能使保护装置起动的最小电流称82为保护装置的动作电流，以Ioper表示。当流过保护装置的电流达到这个值时，保护装置就能起动。显然，仅当通过被保护线路的电流Ik≥Ioper时，保护装置才会起动。在图3-1中，以M处保护为例，当本线路（LMN）末端发生短路故障时，希望M处无时限电流速断保护能瞬时动作切除故障，而当相邻线路首端（或称出口处）发生短路故障时，按照选择性要求，M处保护不应动作，应由N处保护动作切除故障。但实际上，本线路末端和相邻线路首端发生短路故障时，流经M处保护的短路电流是一样的，M侧保护无法区分这两处的短路故障。为了保证选择性，电流速断保护的动作电流应躲过下一线路首端（或本线路末端）短路故障时流过本保护的短路电流，即取Ioper﹥IKNmax写成等式，则有Ioper=KrelIK(3)Nmax（3—2）式中IK(3)Nmax——最大运行方式下，被保护线路末端N发生金属性三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。Kre——l可靠系数，它是考虑短路电流计算误差、继电器动作电流误差、短路电流中非周期分量的影响和必要的裕度而引入的大于1的系数，一般取Krel=1.2–1.3在图3-1中，通过动作电流画一平行于横坐标的直线3，此直线3与曲线1和2各有一个交点，在交点至保护安装处的线路上发生短路故障时，由于流经保护的短路电流均大于动作电流，所以保护装置处于动作状态，而在两交点以后短路时，流经保护的短路电流小于动作值，保护不动作。对应这两点，保护有最大和最小保护范围，即Lmax和Lmin。这说明无时限电流速断保护，不能保护线路全长，且保护范围受运行方式的影响。无时限电流速断保护的选择性是靠动作电流来保证的，灵敏性是用其最小保护范围来衡量的，最小保护范围不应小于线路全长的15%~20%。无时限电流速断保护的保护范围可以用解析法求得。忽略系统各元件阻抗的电阻分量，按式（3-2）计算出保护的动作电流为：3EMIoper=X1Lmin2XMmax83解得最小保护范围为13EMXMmax（3—3）Lmin2IoperX1式中X1——被保护线路单位长度的正序电抗；XMmax——M侧系统等值的最大系统电抗。图3-2无时限电流速断保护单相原理接线无时限电流速断保护单相原理接线，如图3—2所示，它是由电流继电器KA、中间继电器KC和信号继电器KS组成。正常运行时，负荷电流流过线路，反应到电流继电器中的电流小于KA的动作电流，KA不动作，其常开触点是断开的，KC常开触点也是断开的，信号继电器线圈和跳闸线圈TQ中无电流，断路器主触头闭合处于正常送电状态。当线路短路时，短路电流超过保护动作电流，KA常开触点闭合起动中间继电器，中间继电器常开触点闭合将正电源接入KS线圈，并通过断路器的常开辅助触点QF1，接到跳闸线圈TQ构成通路，断路器跳闸后切除故障线路。中间继电器的作用，一方面是利用中间继电器的常开触点代替电流继电器小容量触点，接通TQ线圈；另一方面是利用带有0.06—0.08s延时的中间继电器，以增大保护的固有动作时间，躲过管型避雷器放电引起保护误动作。信号继电器KS的作用是用以指示该保护动作，以便运行人员处理和
分析
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故障。QF1用以代替中间继电器常开触点，断开跳闸线圈TQ中的电流，以防KC触点断弧而烧坏。84
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