第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护

1、第四章第四章 双侧电源线路相双侧电源线路相间短路方向电流保护间短路方向电流保护泸州职业技术学院继电保护2教学要求： 掌握方向电流保护的原理，理解功率方向继电器的工作原理，掌握功率方向继电器的接线，影响其正确动作的因素及采取的措施，掌握其整定计算的特点。 4.1 电流保护方向性问题的提出4.2 功率方向继电器4.3 功率方向继电器的接线方式4.4 非故障相电流对功率方向继电器动作行为影响4.5 方向电流保护的整定计算 第四章第四章 双侧电源线路相间短路方向电流保护双侧电源线路相间短路方向电流保护泸州职业技术学院继电保护34.1 电流保护方向性问题的提出4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题 1

2、.问题的提出:图4-1(1)瞬时电流速断保护（段）保护无选择性动作 当d1点短路时，应由保护2和保护6动作切除故障,但 由电源E供给的短路电流I Id1可通过保护1。如果I Id1I Idz.1时，则保护1的电流速断就要误动 (2)限时电流速断保护（段） 与母线所有出线段配合，可能使灵敏系数降低(3)定时限过电流保护(段)保护动作时限无法整定 d1点短路时：t6t1 d2点短路时：t6t1 4 图4-1 双侧电源供电网络泸州职业技术学院继电保护52.原因：图4-1 某一保护（如保护1）的误动误动是在所保护的线路（如 CD线路）反方向发生故障反方向发生故障时，由另一个电源（如电源E）供给的短路电

3、流所引起的，并且这种引起误动的电流是由线路向母线的，与内部故障时的短路功率方向相反。 保护误动时的短路功率方向是由线路流向母线。4.1.2 解决方法： 加装方向元件 正方向（正向故障时）：母线线路动作 反方向（反向故障时）：线路母线不动作4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题泸州职业技术学院继电保护61.短路功率：指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率。在不考虑串联电容和分布电容在线路上短路时，短路功率从电源流向短路点。 2.故障方向：指故障发生在保护安装处的那一侧，通常有正向故障和反向故障之分，它实际上是根据短路功率的流向进行区分的。 3.功率方向继电器：用于判别短路功率方向或测定

4、电压电流间的夹角的继电器，简称方向元件。由于正反向故障时短路功率方向不同，它将使保护的动作具有一定的方向性。 4.方向性电流保护：加装了方向元件的电流保护。4.1.3 4.1.3 几个概念几个概念泸州职业技术学院继电保护71.定义： 是利用功率方向元件与过电流保护配合使用的一种保护装置，以保证在反方向故障时把保护闭锁起来而不致误动作。主要由方向元件、电流元件和时间元件组成。只有电流元件和功率方向元件同时动作时，保护装置才能动作于跳闸。 2.特点： 在原有保护上增设一个功率方向判别元件，反向故障时，闭锁保护。3.接线：原理接线图展开接线图4.1.4 4.1.4 方向过电流保护方向过电流保护泸州职

5、业技术学院继电保护8图4-2 方向电流保护原理接线图泸州职业技术学院继电保护94.动作原理： 短路（正向）时：KA、KPR均动作,保护动作 短路（反向）时：KA动作，KPR不动闭锁保护装置5.动作参数的整定： 根据动作方向将保护分成两组。例：在图4-1将1、2、3、4分成一组；5、6、7、8分成一组再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定参数，保证动作的选择性。6.方向元件的装设原则：对于同一母线两侧的保护：动作时限长者可不装方向元件，动作时限短和相等者必须装方向元件。4.1.4 4.1.4 方向过电流保护方向过电流保护泸州职业技术学院继电保护104.2 4.2 功率方向继电器功率方向继电

6、器4.2.1 功率方向继电器KPR的原理 1.作用：判断正、反方向故障。 2.要求：（1）应具有明确的方向性，即在正方向发生各种故障时，能可靠动作；而在反方向故障时，可靠不动作。（2）灵敏度高（动作功率小）。（3）动作时间短 3.接线： 图4-3方向继电器工作原理的分析泸州职业技术学院继电保护11 4.原理：正方向故障：动作 反方向故障：不动作当d1、d2点短路时，保护1所反映的短路功率分别为：d1点短路：4.2.1 4.2.1 功率方向继电器功率方向继电器KPRKPR的原理的原理d2点短路：泸州职业技术学院继电保护121.类型： LG11：用于相间短路保护。 LG12：用于接地保护。2.结构

7、：图4-4 输入：（5、6端子） （7、8端子） （5、7为同极性端）输出：KPR接点（11、12端子）电压形成回路（电抗变换器UR，电压变换器UV）比较回路（整流桥1U，2U）执行元件（极化继电器KPR）4.2.2 4.2.2 电磁型功率方向继电器电磁型功率方向继电器泸州职业技术学院继电保护13泸州职业技术学院继电保护143.工作原理：（1）电压形成回路。 转移阻抗角: 继电器内角:（谐振电路使超前） 动作电压 制动电压 （2）比较回路。 4.动作区图和灵敏角。动作条件： 动作区：能使KP动作的与之间的夹角d4.2.2 4.2.2 电磁型功率方向继电器电磁型功率方向继电器泸州职业技术学院继电

8、保护155.电压死区及其消除 电压死区：无法动作 解决方法：在电压回路采用记忆电路。（串接构成串联谐振记忆回路） 缺点：记忆串联方向限时电流速断和过电流保护 6.潜动现象 只加电压时继电器动作电压潜动 只加电流时继电器动作电流潜动 原因：比较回路元件参数不对称。 正潜动：误动 负潜动：拒动或灵敏系数降低。 消除：电流潜动/电压潜动 4.2.2 4.2.2 电磁型功率方向继电器电磁型功率方向继电器泸州职业技术学院继电保护164.3 功率方向继电器的接线方式4.3.1 定义： 是指功率方向继电器与电流互感器和电压互感器的连接方式,即加入继电器的电压U Uj j和电流I Ij j是线(相间)的还是相

9、的一定组合方式。4.3.2 要求：1.能正确反应故障方向：正方向故障,继电器动作 反方向故障继电器不动作2.灵敏系数高：故障以后加入继电器的电流和电压 应尽可能地大一些 。泸州职业技术学院继电保护174.3.3 4.3.3 接线方式接线方式功率方向继电器IjUj906030(KWA)GJAIaUbc-Uc+Uac(KWB)GJBIbUca-Ua+Uba(KWC)GJCIcUab-Ub+Ucb常用90接线方式:采用90接线目的是:消除近处两相短路的动作死区。 注意事项：加入功率方向继电器的电压与电流的极性必 须正确。否则，将导致保护拒动或误动。 泸州职业技术学院继电保护18时设1cos1.接相间

10、电压，不对称短路时动作灵敏。2.可消除正向出口两相短路的电压死区。3.不能消除正向出口三相短路的电压死区。4.接线应注意KP电压电流线圈极性与TA、TV极性的正确连接。 90 900 0接线的特点接线的特点泸州职业技术学院继电保护194.3.3 4.3.3 接线方式接线方式泸州职业技术学院继电保护204.4 非故障相电流对功率方向继电器动作行为影响4.4.1 非故障相电流的影响 ：d点BC相短路，保护1可能误动泸州职业技术学院继电保护214.4.2 4.4.2 克服措施克服措施1.接线采用按相起动： 是指接入同名相电流的电流继电器和方向元件的触点直接串联，而后再接入时间继电器线圈的接线。2.提

11、高起动元件的动作电流 IdzIfg 即：按大于非故障相电流整定 d(2)：Ifg=Ifh d(1)：Ifg=Ifh+I0泸州职业技术学院继电保护224.5 4.5 方向电流保护的整定计算方向电流保护的整定计算解网：与前述单侧电源供电网相同4.5.1 方向过电流保护动作电流的整定 1.躲过被保护线路中的最大负荷电流。 2.与相邻线路过电流保护动作电流配合。 取两者中较大者。4.5.2 方向过电流保护灵敏系数的校验 方向元件：不须校验。 电流元件：与不带方向元件的过电流保护相同。4.5.3 方向过电流保护动作时限的整定 同一动作方向的过电流保护：按阶梯原则。 装设方向元件的原则：同一母线两侧，动作

12、时限短且相等须装方向元件;动作时限长者不须装方向元件。4.5.4 保护装置的相继动作。泸州职业技术学院继电保护23【例题】在下图所示双电源中，拟在各线路上装设定时限过电流保护，已知时限级差t=0.5秒，为了保证动作的选择性，试确定过电流保护16的动作时间，哪些保护应装设方向元件。4.5 4.5 方向电流保护的整定计算方向电流保护的整定计算泸州职业技术学院继电保护24解：解网成两个单端电源网络st5 . 25 . 025st35 . 05 . 23st5 . 35 . 031st5 . 15 . 012st5 . 25 . 024st35 . 05 . 26根据方向元件的装设原则：保护2、4、5

13、应装设方向元件4.5 4.5 方向电流保护的整定计算方向电流保护的整定计算泸州职业技术学院继电保护25第第4 4章章 作作 业业1.功率方向元件的正方向是什么？2.请分别作出功率方向继电器的900接线和方向过电流保护的按相起动接线。3.在下图所示双电源中，拟在各线路上装设定时限过电流保护，已知时限级差t=0.5秒，为了保证动作的选择性，试确定过电流保护16的动作时间，哪些保护应装设方向元件。泸州职业技术学院继电保护26第第4 4章章 作作 业业4.网络如图所示，保护1-7为电流保护，系统参数为： G1电源的 ， ，G2电源的 ， ， ， ，线路阻抗0.4 ， ， ， 。试：1.确定保护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。2.整定保护3的