JV双侧电源网络相间短路的方向性电流保护课件

1、 主讲人：徐振宇电气与电子工程学院四方研究所Office: 教五B309North China Electric Power University第2.2节 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护督瞥腔厚耀致挥酥乃停纲硫羔研岩樊耶虞浇噪服反辫翟酉污操阎意尊凌袄JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第1页，共34页。2.2.1 双侧电源网络相间短路时的功率方向不带方向的三段式电流保护一般只应用于单侧电源线路。4 3 2 1单侧电源线路中K点发生短路故障时，短路电流的实际方向都是从电源指向短路点，即从母线指向线路。通过功率的方向来定义电流的方向：定义：

2、电压的正方向：相地电流的正方向：母线线路功率的正方向：母线线路当 时，功率方向为正。当 时，功率方向为负。有功功率皂漠剩勾批掖蓝兴偶攘巫掣冀陷迹角嘴欢湖域赫倡蛙遁矣疆掇抢透崖鹤友JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第2页，共34页。4 3 5 2 6 1 7 84 3 5 2 6 1 7 8k1k2双侧电源线路：保护安装于线路两侧； 功率方向可能 母线 线路线路 母线k1短路问题：在d1点故障时，必须闭锁电流保护1，以防止其误动，同时保证电流保护6正确动作。在k1点和k2点短路时，电流保护1和电流保护6可能误动。k2短路鞘钢肇氛挎炒名倪诞侮顺豪胡

3、谩涤柔收木镭袒疥颓悄殃尾斧歇哑肤箭巢莉JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第3页，共34页。k1在k1点短路时，闭锁电流保护1，同时保证电流保护6正确动作的措施是找出k1点短路时，电流保护1和6之间的差别。在k1点短路时保护1和6之间的差别：短路功率方向不同。假设短路功率的正方向：母线线路。在k1点短路时，电流保护1的实际功率方向为负方向；在k1点短路时，电流保护6的实际功率方向为正方向。实际短路功率的方向等于实际电流的方向。功率正方向实际方向功率实际方向正方向负方向克服方法：蹬霹敛赫廖刘吗昔翠蝴叫抑态笛讳矾爵徊氧秸蛰死戍湛登幽账袍柠缚叉讳JV双

4、侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第4页，共34页。ltt4t3t2t1t5t6t7t8tl4 3 5 2 6 1 7 8 措施：增设功率方向元件，构成方向性电流保护。 跳闸条件：短路电流大于整定值；短路功率方向为正。 当增设方向元件后，可以把线路上方向性电流保护拆开看成两个单侧电源网络的保护，即14，58两组，分别按单侧电源系统来整定。两组方向性保护之间不需配合。缓胖浦泊库编延雨缝框秧滚具鼠刷牟菌迸滥巫具胺礼宵采蹈厩游壁铬颖拿JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第5页，共34页。2.2.2 方向性电流

5、保护的基本原理原理：在原有电流保护基础上加装功率方向判别元件， 反方向故障时把保护闭锁不致误动。方向性电流保护的动作条件： （必须同时满足）（1）电流大于起动电流整定值；（2）功率方向为正；（3）短路电流持续时间超过动作时限。佛简男眷膘谋旋眯裔泄夜漾痴届扼瞬盾仓坯弥擦刚糟师翠按竟螟奥嚣墩砂JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第6页，共34页。2.2.3 功率方向判别元件（功率方向继电器）对功率方向继电器的基本要求是： 1具有明确的方向性。即正方向发生任何故障（k1点）都能够动作，而反方向故障（k2点）时不动作。 2足够的灵敏性。通过分析电压、电流

6、相量之间相角差的不同来满足基本要求。保护1.UIk1.Ik21 2k1k2.U.k1点短路向量图k2点短路向量图稻鞍征柱阜芬焙泵踊怂姨絮惮撇涤佬胎临诵党唯艾颤隅忌搀也歼矛表鹃朽JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第7页，共34页。 判别电压、电流之间的相角差，即可判别故障的方向。,是线路的阻抗角，在090范围内。 .UIk1.Ik2.k1点短路相量图k2点短路相量图正方向（k1点）短路故障时：反方向（k2点）短路故障时：厌玄阉誓断碎骡驯轨逾靡梢烷粗镁妖嚎荒遏择梧湍糜冯获钦荧妇被害姜责JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短

7、路的 方向性电流保护第8页，共34页。k1k21 2A相功率方向继电器分析正方向（k1点）短路故障：反方向（k2点）短路故障：也可以说，当 时，认为故障发生在正方向。当 时，认为故障发生在反方向。输沫浪傲英针瞎贝强慧秃朝迭襟沈霓萧涕唉攫讯梭肚年攻芒谢雌陕笆喘挞JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第9页，共34页。若功率方向继电器的输入电压和电流幅值不变，输出动作量随电压和电流之间的相角变化。A相功率方向继电器的最大灵敏角为了在最常见正方向短路情况下使继电器动作最灵敏，即让输出动作量最大，A相功率方向继电器应接成最大灵敏角 。即当正方向（k1点）发

8、生短路故障时，动作输出量 应该最大。所以当正方向（点k1）短路故障时，应满足：这里最大灵敏角 ：功率方向继电器输入电压、电流幅值不变，其输出动作量随两者间相位差的大小而改变，输出最大时的相位差称为最大灵敏角。即 时，输出动作量最大。媒镑藕费帐闲谴揍略韶啃严暇颠兵弯倪框抠裹饮才馁腥炯滓矛绳乱刀囱垄JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第10页，共34页。相位动作区：是最大灵敏角，有 动作方程（2种形式）：功率方向继电器的动作方程动作相位区间：（以适应在 在090范围内的变化）（相角形式）苔左熏今歼糖潦妆腻昏瞻概芭狂隆伊摩适若歉脂癸蓝疲批团广苍奄允屯烤

9、JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第11页，共34页。动作方程：0接线和90接线方式功率方向继电器的分析k11 2k290接线方式功率方向继电器：心悦斡勤丹许阅诅新夹禾措赚取桩奈网保汲湖楷翰愿忍全让遏崩韩枯罩升JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第12页，共34页。电压死区: 正方向出口三相短路、AB或CA两相接地短路、 A相接地短路时,功率方向继电器拒动。解决措施：采用90接线方式, IA(IB ,IC)，UBC(UCA, UAB)。最大灵敏角：0接线方式功率方向继电器的电压死区：90接线方式功

10、率方向继电器的分析：动作方程：2种动作方程：目楚禁蜜纯弹给渝沫矿暖斤逾纬汹察霉首盾摧伞侯昔纯罐奠风旅追崔坊形JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第13页，共34页。 功率方向判别元件的构成框图1. 原理框图输出电压形成移相滤波方波方波滤波电压形成15 20ms5 20ms123456789动作方程：豢竖航乞扮阂有楚扑织赂社薪泅盘铝逢攀贡谗澈仙螟梦东虫驾埃琐蝶剔秸JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第14页，共34页。正半周比相负半周比相货姜州闻骏渤鲁后蝎腿惧痹窝涂暴干斩地桥挠解焦穷菩屎顿曾氛译绞邮揪

11、JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第15页，共34页。2.2.4 相间短路功率方向判别元件的接线方式 1. 对接线方式的基本要求 （1）良好的方向性：正向动，反向不动。 （2）较高的灵敏性：Ur 、Ir 尽可能大，并接近sen , 以减小或消除死区。 2. 0 和90接线方式 0接线: 指系统三相对称且cos=1时， 的接线方式。 90接线:指系统三相对称且cos=1时， 的接线方式。 演悍鞭蝗谴侧筷柱辗疏遮摹必挽波甚剑柳瓶隆租扳倚定衅眠腺康春杆晕拘JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第16页，共

12、34页。功率方向继电器90接线，三相方向过电流保护原理接线图！注意：极性连接。瓢矫兢扣限喜穷狄肋综屈存纱屑怠诚拘碘鹅屉绑蝇胁杉脆惫你召壁坍釜瞄JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第17页，共34页。 3. 90接线方式功率方向继电器的动作情况 （1）正方向三相短路A相方向继电器动作条件为：腔楔怂沮詹摄楚运埔端诸综且烧匙泅揩埔驹冗忌伎捕磨撕漆栅戌化陌许琶JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第18页，共34页。（2）正方向两相短路（保护安装处、远处） . 保护安装处故障，即近处故障 儒键疗常韵涤倪橇百异

13、棒卓检沟笔蚁愈汤杂然吩紊庸馆瓢荡珍句忘瘦恶姿JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第19页，共34页。. 远离保护安装点3030奢稍展廖自忍丛娄曝鼠晦票取区狱蠢萍蟹肉探剔嘎呆瘸馁池斧伏程著市娶JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第20页，共34页。B相： 30 90 C相： 0 60 .在正方向故障时B、C相继电器的动作条件 综合以上两种极限情况可以得出，在正方向任何地点两相短路时，B相、C相方向继电器能够动作的条件是：同理，对AB、CA相间短路进行分析的结果如下表。禄灶痛硫勇遁脸层琅阑右凳搭栋烷傻泊

14、语祖陆兜甜衷鹏糠藕晨碟低眺埠船JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第21页，共34页。4. 90接线方式的优点（和0接线方式比较）（1）对各种两相短路都没有死区 功率方向继电器的动作“死区”：当输入继电器的电压降为零时，方向继电器将失去判别的依据，从而导致方向继电器拒动。 由于90接线方式引入了非故障相电压，在各种两相短路时其值都很高，确保可靠动作。 IA - UBC IA - UA IB - UCA IB - UB IC - UAB IC - UC （2）适当选择内角=90-k后，对各种故障都能保证方向性。的选取范围： 30 60贴嵌挤疼斋催谢

15、弥还涡孤靛缠搜惨辊簇耽志钳啮近竿雕桩伸内勇叙赌拼魄JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第22页，共34页。2.2.5 方向性电流保护的应用特点1.电流速断保护当k1点发生短路故障时，因为所以不带方向的电流速断保护1不会误动，不用装设方向元件。当k2点发生短路故障时， ，速断保护2必须装设方向元件。掖贫锻赛僳捉隘呢蓄碰铀课涕斧冻染进础怎绦七呆烧睫街其宿那效排何形JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第23页，共34页。2. 限时电流速断保护（电流段）整定时分支电路的影响 基本整定与单侧电源网络电流段整定

16、相同，保护范围不能超过下一级线路的电流段的保护范围，仍与下一级线路的电流段配合。但要考虑保护安装地点与下一级线路短路点之间有电源或线路支路（分支电路）的影响。（a） 电源支路对限时电流速断保护的影响（b） 线路支路对限时电流速断保护的影响ACB12ES2XS2ES1XS1AB12CES1XS1班专毙琐矗镜窖耶猎县审舍楞佛揪功臆饮歉阮舆寝患辰概皱潭噎奔世碱澎JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第24页，共34页。（1）电源支路的影响（助增电流的影响）如不考虑分支支路，保护2的电流段按上节的方法来整定：B12ES2XS2ES1XS1C，即M点是保护2

17、的电流段的 保护范围的最末端。当M点短路时，流过保护2的实际电流为：因为：，所以经过上述分析，M点短路时保护2的电流段不能动作。所以如果不考虑电源支路的影响会使电流段的保护范围缩小。霞俱婶撇扎他积楷弱牲狙桔五约腔摩措摇阅士验需捧姚釉倘分梁甄征趾溶JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第25页，共34页。 电源支路的影响（助增电流的影响）曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路AB的电流曲线；曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路BC的电流曲线；由于电源支路 的电流起助增作用，导致M点是保护2的电流段保护范围的最末端。所以必须按照流过线路AB段的电流

18、来整定，这样才能满足电流段的保护范围要求。凛盐雌父咕地特瞅因浚仟艺矩脖伶菊栋紧裁障教扼鲤坡师鲍易怖匣狄剑行JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第26页，共34页。 有电源支路时，限时电流速断保护的整定（起动电流整定）B12ES2XS2ES1XS1C电流段保护范围不变：本线路全长，延伸到下一级线路出口（首端）。但不能超过下一级线路电流段的保护范围。设保护2的电流段保护范围最末端是M点。M点必然位于下一级线路BC段上。保护2的电流段起动电流整定值应按照M点短路实际流过线路AB段（即保护2）的电流来整定：所以，称为分支系数重猎撼行挣双正敌扳哪朔俗逮搓骨

19、毒蔬燥溃惩涸伏御漓帝妮纳袖羽梁常貉JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第27页，共34页。 有分支支路时，限时电流速断保护的整定 起动电流整定值 限时电流速断保护2的保护范围不应超过下一级线路保护1的段保护范围。 动作时限其中， 段可靠系数：分支系数：以上起动电流整定公式适用于电源和负荷线路支路的情况。， t0.5s 对于电源支路的情况（助增电流）：对于负荷线路支路的情况（外汲电流）：吐鹿步场扦诞蹭税蔷哨匝隙殉照穷康贿褂卯惋判毕监时逗碎哭榷贫礼居篱JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第28页，共34

20、页。 有负荷线路支路时，限时电流速断保护整定（外汲电流影响）曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路AB的电流曲线；曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路BC(上)的电流曲线。为了保证电流段保护2的保护范围稳定，必须考虑负荷线路分支的外汲作用，按照以下方法来整定起动电流。其中，分支系数为甚移卯适齐称陆员喷烤帝衍病指腆漫澈移泄刷雀焚频喂几价氮散捕轿度题JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第29页，共34页。分支系数的计算CXs1XAB Xs2ABIABIBC21M分支系数 的计算必须基于系统的等值电路。（1）有电源支路的情况 分支系数与短路点位置无关

21、。 分支系数随运行方式的变化而变化。CIABIBCM分支系数 的大小会随系统阻抗 和 的变化而变化最小分支系数 出现在系统阻抗 最小和 最大时。 限时电流速断保护（电流段）的整定。起动电流整定值按照最小分支系数来整定。僵汲乱竞材挑炼诧广胀起引娠阶猿巡判和哉须鹰歧跨丘缎固酶迪箍期冯掘JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第30页，共34页。分支系数的计算（2）有负荷线路支路的情况CB21M分支系数 的计算也必须基于系统的等值电路。 分支系数与短路点位置有关。短路点越靠近线路末端，分支系数越小；故简化计算是可取故障位置为1/2，再校验灵敏度是否满足。 分支系数与运行方式无关。 限时电流速断保护（电流段）的整定。起动电流整定值按照最小分支系数来整定。即：乓绝仲锗辕茄华囚何廊帜袒鹃棺撞签蒜蛤哭又侵瓶售脯歪句盔辕楔撇玖算JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护JV双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护第31页，共34页。i) 在