电力系统继电保护 双侧电源相间短路的方向性电流保护接线PPT课件

1、上节课重点知识回顾上节课重点知识回顾1 1、问题的提出及解决办法；、问题的提出及解决办法；2 2、功率方向继电器的工作原理。、功率方向继电器的工作原理。第1页/共73页一、问题的提出及解决办法第2页/共73页ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF6k1k1IIset.2k1II若则保护2误动对电流速断保护:Iset.5k2II若则保护5误动k2I分析: 反方向短路时可能误动第3页/共73页ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF6k1k1I对过电流保护:23tt 第4页/共73页ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF6k2对过电流保护:k2I分析:23tt 保护3误动反方向短路时可能

2、误动第5页/共73页解决办法：规定当短路功率方向由母线流向线路(正方向)时保护才能动作，而当短路功率方向由线路流向母线(反方向)时保护不能动作判别短路功率方向的元件功率方向继电器第6页/共73页ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF61 12 23 34 45 56 6+ABDQF1QF3CQF5ABDCQF2QF4QF61 13 35 52 24 46 6第7页/共73页电流保护 方向性电流保护功率方向判断元件+ 第8页/共73页二、功率方向继电器的工作原理第9页/共73页k11kINrUU1rkII 1k1.工作原理ok1rro90IUarg00cosIUPk1rrrI流过保护的电流短

3、路电流第10页/共73页2kI1.工作原理rIorro270IUarg1800)cos(180IUPk2orrk2NrUU2kI2kk2180 o2rkII 第11页/共73页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。第12页/共73页2.2.功率方向继电器的动作方程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： 909000rrrrrcoscosIUPBUCUAUk1rk1IIA 60krBCUU 30第13页/共73页 四个角度：四个角度：ksen 9

4、0ksensen ，取取3030或或4545rrrrIUarg 为加入继电器的电压和电流的夹角即加入继电器的电压和电流的夹角即 为短路阻抗角；为短路阻抗角；为最大灵敏角；为最大灵敏角；：继电器内角；继电器内角；第14页/共73页动作方程动作方程比相式比相式 动作方程：动作方程：9090rr IeUjarg 9090rrIUarg第15页/共73页比幅式比幅式 动作方程动作方程推导过程：9090rr IeUjarg9090r90rk IeUj)(arg9090kr90r jjeIeUarg90arg90rIruIKUK第16页/共73页rIruIKDUKC 令9090 DCargrIrurIru

5、IKUKDCBIKUKDCA 令第17页/共73页用四边形法则来分析它们之间的关系：用四边形法则来分析它们之间的关系：90argDC90argDC90argDCBABABA不动作不动作动动 作作动作边界动作边界DABCDABCDABC第18页/共73页时继电器动作BArIrurIru IKUKIKUKDCDC比幅式动作方程：比幅式动作方程：rIrurIruIKUKIKUK 第19页/共73页3. LG-11整流型功率方向继电器第20页/共73页UIrIrUAIKUKU rIrUBIKUKU aibiAUBU（一）构成：rIrurIruIKUKIKUK 第21页/共73页rU90rIrIIKIr

6、UUKAUBU动作最灵敏rIrIIKIrUUKAUBU临界动作（二）功率方向继电器的动作区：设3060IUI 即60IUarg120rr 那么senrI 30sen最大灵敏角第22页/共73页rIrUrIrUIKUKIKUK90arg90rIrUIKUKIU（内角）9090rrIUarg)( 动作方程功率形式0rrr)cos(IU 第23页/共73页（三）功率方向继电器的动作特性在 中， 均为变数，0)cos(IUrrr rrr和、IU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：当 =常数时， 的关系曲线。2. 伏安特性：伏安特性是当 =常数

7、时(一般取 )， 的关系曲线。)f(IUroprsenr rI)f(Urop第24页/共73页1. 角度特性：当 =常数时， 的关系曲线。rI)(ropfU继电器的动作范围是以 为中心的90区域内。sen)(oprUUr06030 120 min.opU第25页/共73页伏安特性是当 =常数时(一般取 )，rsenr 的关系曲线。)(ropIfU2. 伏安特性：opUrImin.opUmin.opI当加入继电器的电压min.oprUU 不管Ir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Ur太低，保护将拒绝动作，使保护装置出现死区。第26页/共73页死区（四）死区及其消除办

8、法:k(3)GJ0Ul记忆作用，记忆时间不小于50msUI第27页/共73页（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。产生潜动的原因：形成 的电路参数不平衡。BAUU和第28页/共73页消除潜动的办法：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。第29页

9、/共73页三、 功率方向继电器的90接线方式第30页/共73页要求：保证选择性和较高的灵敏性。广泛采用：90接线方式9090rrIUarg)(1r)cos(满足选择性为了有较高的灵敏性，应即满足0r第31页/共73页三相短路 时01j动作区不动作区ksenAICUAUBU)(rI)(rUk60k问题: 有电压死区功率方向继电器的动作特性第32页/共73页三相短路 时01j动作区不动作区60kAICUAUBUk)(rBCUU90k90ksen)(rI功率方向继电器的动作特性k90功率方向继电器的内角9090rrIUarg第33页/共73页90接线方式是指在三相对称且功率因数 的情况下， 超前 9

10、0的接线方式。1cosrIrUKWCKWBKWA继电器rIrUAIBICIBCUCAUABUAUBUCUAIBICI)(rI)(rBCUU这个定义仅仅是为了称呼方便，没有什么物理意义。第34页/共73页采用按相起动接线。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第35页/共73页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。第36页/共73页为使此时KW动作最灵敏190k)cos( k90 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

11、AUBUCUAIBICIk以KWA为例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP第37页/共73页900 应选择为使PrA0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AUBUCUAIBICIk以KWA为例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP第38页/共73页（2）正方向出口BC两相短路SkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk第39页/共73页)EE(21EZ2ZEEEZIEUUCBBssCBBskBCBAAEUAAUEBECEBUCUBCEBIkCI第40页/共73页（2）正方向出口BC两相短路AAUEB

12、ECEBUCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk第41页/共73页对KWA：当忽略负荷电流时继电器不动作0AIAAUEBECEBUCUBCEBIkCI（2）正方向出口BC两相短路第42页/共73页AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)(rI（2）正方向出口BC两相短路)(rCAUUrB对KWB：90krB)cos(90kBCArBIUP900内角的选择范围：第43页/共73页AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)(rI（2）正方向出口BC两相短路)(rABUUrC对KWC：90krC)cos(90kCABrCIUP900内角的选择范围：第44页/共73页

13、（3）正方向远处BC两相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk第45页/共73页（3）正方向远处BC两相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI对KWA：当忽略负荷电流时继电器不动作0AI第46页/共73页AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向远处BC两相短路对KWB：120krB)cos(120kBCArBIUP12030内角的选择范围：)(rCAUUkB第47页/共73页AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向远处BC两相短路对KWC：60k

14、rC)cos(60kBCArBIUP6030内角的选择范围：)(rABUUkC第48页/共73页 故障类型继电器三相AB两相BC两相CA两相KWAKWBKWC900 900 900 9003 600 9003 600 600 9003 正方向各种短路时，方向继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：6003 第49页/共73页 为了减少死区范围，三相短路时应使1)cos(rk90第50页/共73页优点：(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。

15、缺点： 正方向出口三相短路时有死区。第51页/共73页三、方向电流保护的应用特点第52页/共73页12MNkIlIset1IIset2IIEIIEk2k11.电流速断保护k2.maxIrelIset1IKIk1.maxIrelIset2IKI不带方向第53页/共73页12MNkIl)(Iset2带方向IIEIIEk2k11.电流速断保护第54页/共73页助增：使故障线路电流增大的现象12ABCABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护k助增电源助增电流第55页/共73页12ABCABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护外汲：使故障线路电流减少的现象k外汲电流第56页/共73页12ABCA

16、BIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护kABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K第57页/共73页ABIBCIBI2.限时电流速断保护kABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K12ABC当仅有助增时1KIIbABBC 第58页/共73页ABIBCIBCI 2.限时电流速断保护kABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K当仅有外汲时1KIIbABBC 12ABC第59页/共73页ABIBCI2.限时电流速断保护kABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K12ABC当无分支时1KIIbABBC 第60页/共73

17、页12ABCABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护kABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K当既有助增又有外汲时， 可能大于1 1，也可能小于1 1bK第61页/共73页12ABCABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护kminb.Iset2IIrelIIset1KIKI第62页/共73页12ABCABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护k1ZZZKB.minABA.maxb.max 最大分支系数：最小分支系数：1ZZZKB.maxABA.minb.min A.maxZA.minZB.minZB.maxZ第63页/共73页3.过电流保护ABDQF1QF3CQ

18、F5QF2QF4QF6k2k11.5s2.5s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。2s2s第64页/共73页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.过电流保护第65页/共73页 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：IIIset.1b.maxdC.minIIIsenIKIK 远后备：3.过电流保护第66页/共73页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