电力系统继电保护第二章(2)课件

第二章电网的电流保护《电力系统继电保护》第二节双侧电源网络相间短路的

方向性电流保护

（针对双端或者多端供电网络）

双电源及多电源系统具有更高的供电可靠性。如下图，即使断路器1、2跳开（无论何原因），则变电站M、N、P、Q的供电情况受到的影响较小。发现差异：保护2的方向与的方向相反；保护3的方向与的方向相同。规定继电保护中的“正方向”：

由继电保护安装处指向被保护元件。（教材：由母线指向线路——仅针对线路）误动作的保护都是在自己所保护的线路反方向发生故障时，由对侧电源供给的短路电流引起的。为此，如果设计一个方法能够区分“正方向”和“反方向”(差异)，问题就迎刃而解了。双电源问题归结为：如何区分短路的方向？二、方向性电流保护工作原理

在原有电流保护基础上增加方向判别元件，反方向故障时把保护闭锁不致误动。

无方向元件的电流保护（延时可以为0）有方向元件的电流保护(方向性电流保护)三、功率方向判别元件d1点短路向量图d2点短路向量图对功率方向继电器的基本要求

⑴具有明确的方向性

即在正方向发生各种故障(包括故障点有过渡电阻的情况)时，能可靠动作，而在反方向故障时，可靠不动作。

⑵正向故障时可靠动作且有足够的灵敏性。

应当比电流元件的灵敏度更高，否则会影响保护的灵敏度反向故障时，电压电流之间的夹角为：

功率方向继电器接入电压和电流的幅值不变时，其输出随两者间相位差的大小而改变，输出为最大时的相位差称为继电器的最大灵敏角。也可以按照有功功率表理解该继电器工作原理及最大灵敏角！

功率方向继电器的主要任务：判断短路功率的方向。

接线方式要求：

⑴正方向任何型式的故障都能动作，而反方向故障则不动作。

⑵故障后加入继电器的电流和电压应尽可能地大一些，并尽可能使接近于最灵敏角，以便消除和减小方向继电器的死区。因此，功率方向继电器广泛采用是900接线方式。

900接线方式：在三相对称的情况下，当时，加入继电器的电流如和电压相位差900。

该接线方式下，线路上发生各种故障时动作情况，讨论：三、相间短路功率方向继电器的接线方式

90°接线方式（称呼方便）：三相对称、且cosφ=1时，引入的电流与电压的夹角。即:此时，继电器的最大灵敏角应设计为动作方程为：

上式可变为：

称为功率方向继电器的内角几个角度的含义输入继电器的电压、电流之间的夹角被保护线路的阻抗角，架空线路一般为60°，电缆线路一般为45°最大灵敏角，对应着功率方向继电器动作最为灵敏的角度功率方向继电器的内角A相极性连接示意图注意：1）极性连接。2）按相连接。三相连接示意图（极性、按相）

电力系统中任何电缆或架空线路的阻抗角(包括含有过渡电阻短路的情况)都位于之间，为使方向继电器在任何的情况下均能动作，就必须要求上式始终大于0，为此需要选择一个合适的内角才能满足要求：

当时

必须选择

当时

必须选择

（2）正方向发生两相短路BC两相短路分两种情况进行讨论

①短路点位于保护安装地点附近

短路阻抗（保护安装处到电源间的系统阻抗），极限时取，短路电流由电势产生，滞后的角度为，电流，短路点电压为：②短路点远离保护安装地点，且系统容量很大

，极限时取，电流仍由电势产生，并滞后一个角度，保护安装地点电压为：

BC两相短路BC两相短路Ｂ相继电器：A相继电器：不动作。C相继电器：动作条件：动作条件为：

当当EAB

综合以上两种极限情况可得出，在正方向任何地点两相短路时，B相继电器能够动作的条件是，C相继电器为。

因此，当时，方向继电器在一切故障情况下都能动作的条件为：

用于相间短路的功率方向继电器提供和两个内角，满足上述要求。

以上讨论只是继电器在各种情况下可能动作的条件，而不是动作最灵敏的条件。为了减小死区电压范围，继电器动作最灵敏的条件，应根据三相短路时使来决定，对某一确定了阻抗角的输电线路，采用，以便获得最大的灵敏度。四、双侧电源网络中电流保护整定

短路电流分布曲线①为由电源E1供给的电流；②为E2供给的电流，两端电源容量不同，电流大小不同。⑴电流速断保护

当任一侧区外相邻线路出口处短路时，如图和，短路电流和同时流过两侧的保护1和2。按选择性要求，两个保护不应动作，因此两个保护起动电流选得相同，并按较大一个整定，如当，取

使位于小电源侧保护２的范围缩小；当两端电源容量差距越大，对保护2影响越大。为解决该问题，需在保护2处装设方向元件，使只当电流从母线流向被保护线路时才动作，保护2的起动电流就可按躲开点短路来整定，选择保护范围较前增加了很多。上述情况下，保护1无需装设方向元件，从定值上已可靠躲开反向短路时流过保护的最大电流⑵限时电流速断保护

与下一级保护的电流速断相配合，需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。

分为两种情况：

①助增电流的影响引入分支系数

整定配合点M的分支系数为

与单侧电源线路公式相比，分母多一个大于１的分支系数影响

②外汲电流的影响

分支电路为一并联的线路，此时故障线路中电流小于，关系这种使故障线路中电流减小的现象—外汲，分支系数。分析同于有助增电流的情况。

③当变电所B线上既有电源又有并联的线路时，其分支系数可能大于１也可能小于１，此时应根据实际可能的运行方式，选取分支系数的最小值进行整定。尤其是分布式电源接入后，此结构更为普遍。⑶过电流保护

已经介绍内容的要点归纳：1、继电保护的作用2、继电保护的基本要求3、判别什么情况下属于有选择性？什么情况下属于误动？拒动？4、继电特性5、大电流接地系统？小电流接地系统？6、最大运行方式？最小运行方式？7、电流1段的整定原则？最小保护范围计算8、可靠系数的考虑因素

9、2段、3段的整定原则？灵敏度校验的公式10、延时的选择11、近后备？远后备？12、TA接线方式13、方向元件为什么能够判别短路方向？14、方向元件的接线方式15、最大灵敏角16、方向元件的动作特性（动作区域）17、配置方向元件的原则18、何谓方向元件的死区？1）保护1在何种情况下出现短路电流最大？最小呢？保护1短路电流最大：S系统为最大运行方式；

MN为单回线；

W系统为最小运行方式；…1）保护1在何种情况下出现短路电流最大？最小呢？保护1短路电流最小：S系统为最小运行方式；