电力系统继电保护 2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护

杨静711yangjing@163.co力系统

继电保护22

电网的电流保护2.1单侧电源网络相间短路的电流保护2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护2.3中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方

向保护2.4中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护2.2.1双侧电源网络相间短路时的功率方向3问题的提出对电流速断保护反方向短路时可能发生误动！44352617843526178k1k2问题的提出对过电流保护k1点短路，要求t6<t1k2点短路，要求t1<t654352617843526178k1k2规律:短路功率(短路电流)流向k1点短路，保护6：母线----线路，保护1：线路----母线k2点短路，保护6：线路----母线，保护1：母线----线路问题的提出对过电流保护k1点短路，要求t6<t1k2点短路，要求t1<t6反方向短路时可能发生误动！64352617843526178k1k2解决办法加判别短路功率方向的元件（功率方向继电器）当功率方向由母线流向线路（正方向）时才动作。

方向性电流保护=电流保护+方向元件参考方向的一般规定电流参考方向：由母线指向被保护线路为正电压参考方向：线路指向大地，即相对地功率的参考方向：母线指向线路72.2.2方向性电流保护的

基本原理8双侧电源网络上的电流保护装设方向元件后，可看成是两个单侧电源网络的保护。两组方向性保护之间不需配合。9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。

方向过电流保护的单相原理接线图

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方向过电流保护的单相原理接线图方向性电流保护的动作条件：（同时满足）电流大于起动电流整定值+功率方向为正；短路电流持续时间超过动作时限。

112.2.3功率方向判别元件12功率方向继电器的工作原理正方向（k1点）短路1312k1k2.UIk1..U反方向（k2点）短路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之间相位角的元件称为功率方向元件。基本要求：应具有明确的方向性。即正方向发生任何故障都能可靠动作，而反方向故障时可靠不动作。正方向故障时有足够的灵敏度。14动作特性0º接线：使用同名相电压和电流的接线方式

对A相：电压，电流，正方向短路时，元件电压电流间相角反方向短路时方向继电器动作方程15

16动作特性和动作方程17电压死区：正方向出口附近三相短路、AB或CA两相接地短路及A相接地短路时，UA很小，功率方向继电器拒动（相角形式）（功率形式）为了减小和消除死去，实用中广泛采用非故障的相间电压作为参考量去判别故障相电流的相位。90º接线：所用电压落后于同名相电压90º。

最大灵敏角

18功率方向继电器的内角动作方程 A相：19电压死区：仅正方向出口附近三相短路时具有。措施：电压记忆回路动作特性角度特性：

Ir不变，继电器动作电压Uop.r＝f(

φr

)的关系曲线伏安特性φr=φsen不变时，继电器动作电压Uop.r＝f(Ir

)的关系曲线20构成框图动作方程：21电压形成移相滤波方波方波滤波电压形成＆≥1＆520ms520ms123456789输出22相位比较回路比相原理：测量两个电压瞬时值同时为正（负）的持续时间。若两者相差<90°,则瞬时值同时为正（负）的持续时间必然>5ms，此时功率方向继电器动作。

措施：将同时为高电平（和低电平）的方波延时5ms，判断方波是否依然存在。

动作时间：最快10ms，一般情况20ms。

加速方法：正负半周比相，或门输出（原为与门输出）23功率方向元件的潜动问题

242.2.4相间短路功率方向判别

元件的接线方式25对功率方向判别元件的要求良好的方向性：正向任何类型的短路故障抖能动，反向则不动。较高的灵敏性：Ur、Ir尽可能大，并使φk接近φsen,以减小或消除死区。2690º接线方式2790º接线方式2890º接线方式

2990º接线方式正方向发生两相短路3090º接线方式正方向发生两相短路31

3290º接线方式的优点对各种两相短路都没用死区；因为继电器加入的非故障的相间电压，在各种两相短路时其值都很高，确保可靠动作。选择合适的继电器内角后，对各种故障都能保证动作的方向性。3330<<602.2.5方向性电流保护的

应用特点34方向性电流保护的应用特点优点：适用于多电源系统，可保证各保护之间动作的选择性。缺点：接线复杂化，投资增加降低可靠性：保护出口正方向三相短路时，整套保护拒动。35功率方向继电器的应用原则若不用方向元件就可以满足选择性要求，则尽可能的不用方向元件。在应用中根据电网实际情况，电流保护定值和时间定值情况，合理配置方向元件。36电流速断保护37方向元件配置原则能用电流整定值保证选择性的，尽量不加方向元件。能在一端装方向元件后满足选择性要求的，不在两端装设（一般装于弱电源侧）。整定方法：优先保证区外不误动，并有足够的灵敏度。电流速断保护设区外故障时保护1，2均应可靠不动作保护1不装保护2必须装方向元件。38限时电流速断保护整定原则：电流定值整定原则与无方向元件时相同：不超过下一级电流速断保护范围。多个电源或环网存在的特殊问题：分支电流限时电流速断与下一级线路配合时，本线路测量电流可能与下一级线路测量电流不同，如何整定？39限时电流速断保护助增电流(电源支路)分支电源使故障线路电流增大的现象。整定：保护范围不变，本线路全长，延伸到下一级线路出口。但不能超过下一级线路电流Ⅰ段的保护范围。4041启动电流整定值：如果不考虑助增电流的影响：

，使电流Ⅱ段的保护范围缩小。限时电流速断保护外汲电流（负荷线路支路）使故障线路电流减小的现象4243启动电流整定值：限时电流速断保护限时电流速断灵敏度的校验由于其保护范围为线路全长，其灵敏度检验点与单电源网络相同，灵敏度校验方法不变。最小运行方式下线路末端，两相金属线短路时的电流值/整定值如果灵敏度不满足要求，与下级II段配合。44分支系数的计算必须基于系统的等值电路。助增电流的影响Kb与短路点位置无关。Kb随运行方式(系统阻抗)变化而变化，存在最大、最小值。电流II段启动电流整定值按最小分支系数来整定45CXs1XABXs2ABIABIBCM分支系数的计算必须基于系统的等值电路。外汲电流的影响Kb与短路点位置有关，短路点越靠近线路末端越小；Kb与运行方式无关。电流II段启动电流整定值按最小分支系数来整定46CBM过电流保护特点：动作定值无法保证选择性，靠动作时限满足选择性要求。配置方法：在双侧电源网络中，母线两侧的过电流保护中时限短者加方向，长者不加。时限相同则都加