第2[1][1].2章 双侧电源相间短路的方向性电流保护-90接线

1、2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护 一、问题的提出及解决办法二、功率方向继电器的工作原理三、功率方向继电器的90接线方式接线方式四、方向电流保护的应用特点一、问题的提出及解决办法 电流保护 + 功率方向判断元件 方向性电流保护二、功率方向继电器的工作原理1.工作原理1.工作原理 利用判别短路功率的方向或电流与电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。 用以判别功率方向或测定电流与电压间相位角的继电器称为功率方向继电器。2.功率方向继电器的动作方程以正方向三相短路时A相的功率方向继电器为例：四个角度：?r为加入继电器的电压和电流的夹角即?k为短路阻抗角；?sensen为最大灵敏角；

2、 ：继电器内角 = = ? sensen ，取取3030或或4545；动作方程比相式动作方程： 比幅式动作方程推导过程： 令 令用四边形法则来分析它们之间的关系： 动作 动作边界 不动作比幅式动作方程：3. LG-11整流型功率方向继电器动作方程 （内角） 功率形（二）功率方向继电器的动作区：设 ，即 ，那么（三）功率方向继电器的动作特性 在 中，Ur 、Ir和和 均为变数， 为了阐明继电器的动作特性，通常采用固定其中一个变量来分析其它两个变量之间的关系。1. 角度特性：角度特性：当Ir =常数时， 的关系曲线。2. 伏安特性：伏安特性：伏安特性是当 =常数时(一般取 )，U op= f(Ir

3、 ) 的关系曲线。1. 1. 角度特性：角度特性：当Ir =常数时， 的关系曲线。 继电器的动作范围是以sensen为中心的为中心的9090区域内区域内2. 2. 伏安特性：伏安特性：伏安特性是当 =常数时(一般取 ) )当加入继电器的电压 的关系曲线 不管IrIr多大，继电器多大，继电器都不会动作。从而在保护安装处附近发生三相短路时，由于UrUr太低，保护将拒绝动作，使保护装置出现死区。（四）死区及其消除办法:（五）功率方向继电器的潜动问题功率方向继电器潜动是指继电器仅加入电压或电流一个电量就会动作的现象。只加电流不加电压时所产生的潜动称为电流潜动。只加电压不加电流时所产生的潜动称为电压潜动

4、。产生潜动的原因： 形成 的电路参数不平衡。的电路参数不平衡。 潜动对继电保护的影响： 可能导致继电保护装置误动作。例如：在保护的反方向断路器附近金属性三相短路时，U0，Ir却很大，如果继电器潜动，则会使保护误跳闸，扩大事故。因此，要求功率方向继电器无潜动现象。消除潜动的办法：调整R1用于消除电流潜动；调整R2用于消除电压潜动三、功率方向继电器的9090接线方式接线方式要求：保证选择性和较高的灵敏性。满足 选择性为了有较高的灵敏性，应即满足 广泛采用：9090接线方式接线方式 三相短路 时问题: 有电压死区 功率方向继电器的动作特性 三相短路时 功率方向继电器的动作特性 功率方向继电器的内角9

5、0接线方式是指在三相对称且功率因数的情况下， 超前 的接线方式。的接线方式。 这个定义仅仅是为了称呼方便，没有什么物理意义。 三相式方向过电流保护的原理接线图 采用按相起动接线。所谓按相启动接线是指接入同名相电流的测量元件和功率方向元件的接点串联，而后于其他元件相并联后启动逻辑元件。 三相式方向过电流保护的原理接线图 对功率方向继电器的接线，必须十分注意继 电器电流线圈和电压线圈的极性。正方向三相对称短路 以KWKWA A为例为例 为使PrA0 应选择在各种相间短路时的工作情况分析：（1）正方向三相对称短路 以KWKWA A为例为例 为使此时KWKW动作最灵敏动作最灵敏正方向各种短路时，方向继

6、电器能够正确动作的内角的范围使方向继电器在正方向任何相间短路情况下能够正确动作的条件:为了减少死区范围，三相短路时应使优点：(1)各种两相短路故障都没有死区，因为继电器加入 的是非故障的相间电压，其值很高。(2)适当选择内角后，对线路上各种相间故障 都保证动作的方向性。缺点： 正方向出口三相短路时有死区。三、方向电流保护的应用特点1.电流速断保护2.限时电流速断保护 助增电源 助增电流 助增：使故障线路电流增大的现象2.限时电流速断保护 外汲电流 外汲：使故障线路电流减少的现象2.限时电流速断保护2.限时电流速断保护 当仅有助增时2.限时电流速断保护 当仅有外汲时2.限时电流速断保护 当无分支

7、时2.限时电流速断保护当既有助增又有外汲时，Kb 可能大于1，也可能小于12.限时电流速断保护2.限时电流速断保护 最大分支系数： 最小分支系数：3.过电流保护 同一母线的各电源出线的保护，动作时限较长者可不装设方向元件；动作时限较短者必须装设方向元件；如果动作时限相同，则都必须装设方向元件。3.过电流保护 对同一变电站的电源出线，动作延时长的可不加方向元件，动作延时小的或相等时要加方向元件。 保护2和保护3要加方向元件3.过电流保护 整定原则与单侧电源网络中过电流保护的整定原则相同，但校验远后备灵敏度时需考虑分支系数的影响： 远后备:4.对方向性电流保护的评价a) 在多电源网络及单电源环网中

8、能保证选择性；b) 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电 流保护；c) 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资；d) 出口三相短路时，方向元件有死区，使保 护有死区缺点。习题1下图网络为110kV系统，线路AB、BC均装设三段式电流保护，已知试计算：线路保护1的电流速断保护和限时电流速断保护的动作电流和时间。习题2 根据接线的功率方向继电器的动作方程，结合相量图分析保护远方向发生BC两相短路时各个继电器的动作情况。 取本节学习重点 了解并认识在双侧电源网络中继电保护动作带有方向性的必要性。 熟练掌握功率方向继电器的工作原理、构造及其动作特性。学习中首先要弄清楚电压电流的参考方向是如何规定的，以及参考方向与实际方向之间的关系。其次，要了解并认识电力系统正常运行及发生故障时电压电流之间的相位关系。并掌握有关功率方向继电器的最大灵敏角、内角和死区等基