第22章 双侧电源相间短路的方向性电流保护-90接线

1、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9090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k1k1IIset.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k1k1I对过电流保护:23tt k2对过电流保护:k2I分析:23tt 保护3误动反方向短路时可能误动解决办法：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1 12 23 34 45 56 6+1 13 35 52 24 46

2、6电流保护 方向性电流保护功率方向判断元件+ 二、功率方向继电器的工作原理1kINrUU1rkII 1k1.工作原理ok1rro90IUarg00cosIUPk1rrrI流过保护的电流短路电流2kI1.工作原理rIorro270IUarg1800)cos(180IUPk2orrNrUU2kI2kk2180 o2rkII 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： 909000rrrrrcoscosIUPBU

3、CUAUrk1IIA 60krBCUU 30 四个角度：四个角度：ksen 90ksensen ，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；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比幅式比幅式 动作方程动作方程推导过程：推导过程：9090rr IeUjarg9090r90rk IeUj)(arg9090kr90r jjeIeUarg90arg90rIruIKUKrIruIKDUKC 令9

4、090 DCargrIrurIruIKUKDCBIKUKDCA 令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时继电器动作BArIrurIru IKUKIKUKDCDC比幅式动作方程：比幅式动作方程：rIrurIruIKUKIKUK 3. LG-11整流型功率方向继电器UIrIrUAIKUKU rIrUBIKUKU aibiAUBU（一）构成：rIrurIruIKUKIKUK rU90rIrIIKIrUUKAUBU动作最灵敏动作最灵敏rIrIIKIrUUK

5、AUBU临界动作临界动作（二）功率方向继电器的动作区：设设3060IUI 即60IUarg120rr 那么那么senrI 30sen最大灵敏角最大灵敏角rIrUrIrUIKUKIKUK90arg90rIrUIKUKIU（内角）（内角）9090rrIUarg)( 动作方程功率形式功率形式0rrr)cos(IU （三）功率方向继电器的动作特性在在 中，中， 均为变数，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。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：

6、当当 =常数时，常数时， 的关系曲线。的关系曲线。2. 伏安特性：伏安特性：伏安特性是当伏安特性是当 =常数时常数时(一般取一般取 )， 的关系曲线。的关系曲线。)f(IUroprsenr rI)f(Urop1. 角度特性：角度特性：当当 =常数时，常数时， 的关系曲线。的关系曲线。rI)(ropfU继电器的动作范围是以继电器的动作范围是以 为中心的为中心的90区域内。区域内。sen)(oprUUr06030 120 min.opU伏安特性是当伏安特性是当 =常数时常数时(一般取一般取 )，rsenr 的关系曲线。的关系曲线。)(ropIfU2. 伏安特性：伏安特性：opUrImin.opUm

7、in.opI当加入继电器的电压当加入继电器的电压min.oprUU 不管不管Ir多大，继电器多大，继电器都不会动作。从而在都不会动作。从而在保护安装处附近发生保护安装处附近发生三相短路时，由于三相短路时，由于Ur太低，保护将拒绝动太低，保护将拒绝动作，使保护装置出现作，使保护装置出现死区死区。死区死区（四）死区及其消除办法:GJ0Ul记忆作用，记忆时间不小于记忆作用，记忆时间不小于50msUI（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

8、成 的电路参数不平衡。BAUU和消除潜动的办法：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。三、 功率方向继电器的90接线方式要求：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三相短路 时0

9、1j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9090rrIUarg90接线方式是指在三相对称且功率因数 的情况下， 超前 90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。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三相式方向过电流保护的原理接线图对功率方向继电器

10、的接线，必须十分注意继电器电流线圈和电压线圈的极性。为使此时为使此时KW动作最灵敏动作最灵敏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AUBUCUAIBICIk以以KWA为例为例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP900 应选择为使为使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以以KWA为例为例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP（2）正方向出口BC两相短路SkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk)EE(21EZ2ZEEEZ

11、IEUUCBBssCBBskBCBAAEUAAUEBECEBUCUBCEBIkCI（2）正方向出口BC两相短路AAUEBECEBUCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk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：AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)(rI（2）正方向出口BC两相短路)(rABUUrC对KWC：90krC)co

12、s(90kCABrCIUP900内角的选择范围：（3）正方向远处BC两相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk（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0AIAAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向远处BC两相短路对KWB：120krB)cos(120kBCArBIUP12030内角的选择范围：)(rCAUUkBAAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向远处BC两相短路对KWC：60krC)

13、cos(60kBCArBIUP6030内角的选择范围：)(rABUUkC 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 为了减少死区范围，三相短路时应使1)cos(rk90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

14、kIlIset1IIset2IIEIIE1.电流速断保护k2.maxIrelIset1IKIk1.maxIrelIset2IKI不带方向不带方向kIl)(Iset2带方向IIEIIE1.电流速断保护助增：使故障线路电流增大的现象ABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护助增电源助增电流ABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护外汲：使故障线路电流减少的现象外汲电流ABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护ABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电KABIBCIBI2.限时电流速断保护ABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K12ABC当仅有助增时当仅

15、有助增时1KIIbABBC ABIBCIBCI 2.限时电流速断保护ABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K当仅有外汲时当仅有外汲时1KIIbABBC 12ABCABIBCI2.限时电流速断保护ABBCbII电流被保护线路流过的短路流故障线路流过的短路电K12ABC当无分支时当无分支时1KIIbABBC ABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护ABBCbII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，当既有助增又有外汲时， 可能大于可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1bKABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护minb.Iset2

16、IIrelIIset1KIKIABIBCIBIBCI 2.限时电流速断保护1ZZZKB.minABA.maxb.max 最大分支系数：最小分支系数：1ZZZKB.maxABA.minb.min A.maxZA.minZB.minZB.maxZ3.过电流保护1.5s2.5s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：IIIset.1b.maxdC.minIIIsenIKIK 远后备：3.过电流保护4.对方向性电流保护的评价 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性； 快速性和灵敏性同前述单侧电源