电流保护2-2-修改稿

1、电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理 西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院2-2 2-2 电网相间短路的方向性电流保护电网相间短路的方向性电流保护一、方向性电流保护的工作原理一、方向性电流保护的工作原理v问题的提出问题的提出k1k1点短路点短路保护保护2 2、6 6动作动作选择性选择性保护保护1 1可能误动可能误动若保护若保护1 1为速动保护，且为速动保护，且1.1ksetII若保护若保护1 1为过电流保护，且为过电流保护，且61tt误动产生的原因：误动产生的原因：是由所保护线路反方向发生是由所保护线路反方向发生故障，由对侧电源供给电流引起的。故障，由对侧电源供给电流引起的。特

2、点特点该电流该电流由线路流向母线由线路流向母线与线路故障时短路功率方向（与线路故障时短路功率方向（由母线到由母线到线路线路）相反相反v解决方法解决方法加设一个功率方向闭锁元件加设一个功率方向闭锁元件该元件该元件由母线到线路，动作由母线到线路，动作由线路到母线，不动作由线路到母线，不动作v方向过电流保护的原理接线图方向过电流保护的原理接线图 可见，可见，只有只有方向元件和电流元件方向元件和电流元件同时动作同时动作，保，保护装置才能护装置才能动作于跳闸动作于跳闸。二、功率方向继电器的工作原理二、功率方向继电器的工作原理v对功率方向继电器的基本要求对功率方向继电器的基本要求11argArAkk AU

3、I22arg180ArAkkAUI具有明确的方向性具有明确的方向性,即在正方向发生各种故障即在正方向发生各种故障(包括故包括故 障点有过渡电阻的情况障点有过渡电阻的情况)时能可靠动时能可靠动作，而在反方向作，而在反方向 故障时，可靠不动作。故障时，可靠不动作。故障时继电器的动作有足够的灵敏度。故障时继电器的动作有足够的灵敏度。U1kI1kU2kI2k2kI2180kv功率方向继电器的动作特性功率方向继电器的动作特性A0U存在存在“电压死区电压死区 ”：以以A A相继电器为例，在其相继电器为例，在其 正方向出口附近发生三相短路正方向出口附近发生三相短路,A-B,A-B或或C-AC-A两相接两相接

4、地短路地短路, ,以及以及A A相接地短路时相接地短路时, ,由于由于 或数值或数值很小很小, ,使继电器不能动作。使继电器不能动作。cos0r rrsenU I()功率形式：最大灵敏度角最大灵敏度角0090arg90senjrrU eI 动作方程：动作方程：0090 +arg90 +rrsensenUI 为了减小和消除死区，在实际中广泛采用为了减小和消除死区，在实际中广泛采用 接接线方式（线方式（指在三相对称的情况下，当指在三相对称的情况下，当cos=1时，时，加入继电器的电流和电压相位相差加入继电器的电流和电压相位相差90度度）。）。 cos0rrrU I()9090AUBUCUAIBIC

5、IBCU功率方向继电器的内角功率方向继电器的内角sen 1.kAI060k030090()0090arg90kjrrU eI ()0090arg90rrUI 以以A A相继电器为例，除正方向出口附近发生三相继电器为例，除正方向出口附近发生三相短路时相短路时, , 很小的电压死区外很小的电压死区外, ,在其它在其它任何包括任何包括A A相的不对称短路时，相的不对称短路时， 电流很大电流很大, , 的电压很高的电压很高, ,因此继电器不仅没有死区因此继电器不仅没有死区, ,而且动作而且动作灵敏度很高。灵敏度很高。900BCUAIBCU 适当选择继电器的内角后，对线路上发生的各种适当选择继电器的内角

6、后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。故障，都能保证动作的方向性。（具体分析见参考具体分析见参考书：书：张保会，尹项根张保会，尹项根 ，电力系统继电保护原理，中国电，电力系统继电保护原理，中国电力出版社力出版社,2005.5.,2005.5.P41-43P41-43） 接线方式的优点接线方式的优点三、双侧电源网络中电流保护的应用特点三、双侧电源网络中电流保护的应用特点与相邻线路保护装置的灵敏度的配合：与相邻线路保护装置的灵敏度的配合：使使上一段保护的动作电流大于下一段线路保上一段保护的动作电流大于下一段线路保护装置的动作电流。护装置的动作电流。.3.2.1setsetsetIII.

7、7.6.5setsetsetIII目的：保证选择性，防止越级跳闸。目的：保证选择性，防止越级跳闸。.7.6.6(1.11.15)setrelsetsetIKII灵敏度校验：灵敏度校验：与不带方向的过电流保护相同与不带方向的过电流保护相同动作时限：动作时限：将动作方向一致的保护，按逆向将动作方向一致的保护，按逆向阶梯原则进行。阶梯原则进行。作本线路的近后备保护时作本线路的近后备保护时1.251.5senK作下一线路的远后备保护时作下一线路的远后备保护时1.2senKl1t2t3t4t5t6t7t8ttlv电流速断保护电流速断保护2.max1.maxkkII当 时.1.22maxIIIsetset

8、relkIIKI取.1.2IIsetsetII1kI2kI.2Is e tIkI2k1k为增大小电源侧的保护范围在2处设置方向元件，则：.21maxIIsetrelkIKIv限时电流速断的整定限时电流速断的整定 考虑保护安装地点与短路点之间有电源或线考虑保护安装地点与短路点之间有电源或线路（通常称为分支电路）的影响。路（通常称为分支电路）的影响。助增电流的影响助增电流的影响 .2.setrelA B MIK I引入分支系数引入分支系数 ，定义为：，定义为： bKbK 故障线路流过的短路电流前一级保护所在线路上流过的短路电流.1.B C MsetbA B MA B MIIKII.2.1relse

9、tsetbKIIK.2.setrelA B MIKIG注意：注意： 分支系数受运行方式影响，整定时用分支分支系数受运行方式影响，整定时用分支系数的最小值。系数的最小值。v若保护装置在起动值、动作时限整定后，能够若保护装置在起动值、动作时限整定后，能够满足选择性要求，可以不用方向性元件。满足选择性要求，可以不用方向性元件。对速断保护可以从整定值上躲开反方向短路对速断保护可以从整定值上躲开反方向短路对于过电流保护可以从时限上躲开反方向短路对于过电流保护可以从时限上躲开反方向短路1.1IksetI52tt如：如：保护保护1不加方向性元件不加方向性元件保护保护5不加方向性元件不加方向性元件四、四、 对

10、方向性电流保护的评价对方向性电流保护的评价v优点优点 在具有在具有两个以上电源的网络两个以上电源的网络接线中，采用方向接线中，采用方向性保护能性保护能保证各保护之间的选择性保证各保护之间的选择性。v缺点缺点 在保护安装地点附近发生三相短路时，在保护安装地点附近发生三相短路时， 有有“死区死区”。35kV及及110kV辐射型电网辐射型电网，常与电流速断保，常与电流速断保护配合使用，构成三段式方向电流保护，作护配合使用，构成三段式方向电流保护，作为为相间短路相间短路的整套保护。的整套保护。v应用应用35kV以下以下的两侧电源辐射型电网和单电源的两侧电源辐射型电网和单电源环网中作为主要保护环网中作为

11、主要保护例例1：如图所示网络，已知电源如图所示网络，已知电源 EE、的阻抗参数分别为：的阻抗参数分别为： 1 .min1s.max2 .min2 .max231520sssXXXX ，；，。试对保护试对保护1进行进行、段电流保护的整定计算。段电流保护的整定计算。 .1.111.1.1.1setsetsensensenIIttKKK远近（ 求，）1.31.11.20.851.5relrelrelressKKKKK已知：，线路阻抗为线路阻抗为0.4/km。 解：解：1 1、对保护、对保护1 1进行限时电流速断的整定进行限时电流速断的整定1 1）动作电流动作电流.min.1.3rsetbelsetI

12、KKI1.3setI求求单相等值电路单相等值电路1 .miminn2 .min()/(0.4 202) 15 6( )0.4 202 15AssBXXXX(3).3. .maxmin3 1151.32.27(kA) rsetlBCk CeIIXKX.minbK求求1.2.115115()()33ABsAB MsBC MAB MXXIXII.12.2BC MABssbAB MsIXXXKIX1 .min.min2 .max(1)1.5sABbsXXXK.3.min.11.66(kA)srelseetbtKIIK2 2）动作时限动作时限120.50.5(s)tt3 3）灵敏度校验灵敏度校验1(3)

13、. .min.1.11.max.115/33.14933221.5k BABsensestsetXIXKII满足要求。满足要求。2 2、对保护、对保护1 1进行过电流保护的整定进行过电流保护的整定1 1）动作电流动作电流.1.max1.2 1.5170360(A)0.85relsssetLreKKIIK2 2）动作时限动作时限140.5 22(s)tt3 3）灵敏度校验灵敏度校验作近后备保护作近后备保护1(3). .min.1.a1.m1x.3322115/314.51.5k BABsensetsetsKXIXII近满足要求。满足要求。作远后备保护作远后备保护(3).C.minmaxC.1.1

14、.1115/334.11.5322kBsensensenIXIXKI远满足要求。满足要求。例例2： 在如图所示的双侧电源网络中，拟定在在如图所示的双侧电源网络中，拟定在各断路器上装设过电流保护。已知时限级各断路器上装设过电流保护。已知时限级差为差为0.5s0.5s。试决定过电流保护。试决定过电流保护1 18 8的动作的动作时限，并指出哪些保护应装设方向元件？时限，并指出哪些保护应装设方向元件？解：解：1 1、计算各保护的时限、计算各保护的时限保护保护7 7、1 1、3 3、5 5为同方向为同方向，其动作时限：，其动作时限：5131 0.51.5(s)ttt 351112max ,20.52.5(s)tt ttt 1310max ,2.50.53(s)tt tt 719max , 30.53.5(s)tt tt 保护保护8 8、6 6、4 4、2 2为同方向为同方向，其动作时限：，其动作时限：290.50.51(s)ttt 4210max ,1.50.52(s)tt tt 641112max ,