双侧电源短路保护

第二节双侧电源网络相间短路的方向性电流保护.问题的提出为提高供电的可靠性，出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源网络。但在这样的网络种简单的电流保护不能满足要求。针对以下双侧电源供电网络，分析如下：的。对电流速断保护：dl处短路，若‘刁1的。对电流速断保护：dl处短路，若‘刁11d2>1dz2则保护2误动。对过电流保护：d1处短路，要求13“2>'dz3，则保护3误动，d2处短路，若d2处短路，，要求12>t3显然，这种要求是矛盾上述矛盾的要求不可能同时满足。原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。解决办法：加装方向元件一一功率方向继电器。当方向元件和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源的子系统。由上图可见，保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。二、功率方向继电器的工作原理电流规定方向：从母线流向线路为正方向。电流本身无法判定方向，需要一个基准一母线电压。dl处短路（对保护2为正方向） d2处短路（对保护2为反方向）-1d2^Z1ld2UMA9=UMA9=arg—瓯=eI dl1dlA=arg♦NA=9+180。1d1A0。罚<90。180。罚<270。p=p=uAi刊cose>0p=uaiacose<0因此：利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。实现：1、最大灵敏角：在UJ、IJ幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者之间的相位差的大小而改变。当输出为最大时的相位差称最大灵敏角elm2、 动作范围：elm士90。动作方程：—90°Varg—J —V90°IJ或-90°+eVarg1UjV90°+e'J3、 动作特性：当UJ=UA,Ij=IA,ed1=60°,线路发生三相短路所以8=8=60。

lm d1+jA+jA4、死区：当正方向出口短路时，U了=UA牝0,GJ不动——电压死区。消除办法：采用90度接线方式，加记忆回路。三、相间短路功率方向继电器的接线方式：1、 要求：良好的方向性（与故障类型无关）和较高的灵敏性。2、 90°接线方式：指系统三相对称且cose=1时，argL=90。的接线方式。UJJ注：90°接线方式仅为了称呼方便，且仅在定义中成立。采用该接线方式构成的三相式方向过电流保护的原理接线图。3、3、相间短路情况下90°接线功率方向继电器动作行为分析:(1)正方向三相短路：由于三相对称，三只继电器动作情况相同，故以A相为例分析:从图中可见，祖川二祖*—90°为使功率方向继电器动作最灵敏cosSd-90。+a)=1:.a=90。_'d为使pja>0一般0。<、<90。当4=0°,0°<a<180。d当^=90。，-90°<a<90°d所以,在三相短路时，选择0。<a<90。，可保证GJ动作。(2)正方向两相短路，以BC两相短路为例，且空载运行.有两种极限情况:出口和远处ABC①出口短路Z"<<Z

gja：7a=0,gja：7a=0,不动作；GJB：8JB=8d—90。，同三相短路；GJC：8jc=8d-90。，同三相短路。所以应选择0。Vav90。，使得0。<8dV90。时GJ能动作注：出口BC两相短路，Uca、Uab幅值很大，B、C相功率方向继电器动作。该接线方式可消除各种两相短路的死区。远处短路Z&>>ZEc=EBCGJA:Ia=0,不动作；GJB：8jb=8d-120。，所以应选择30。Va<120。，使得B相GJ能动作;GJC：8jc=8d—60。，所以应选择—30。Va<60。，使得C相GJ能动作

综合两种极限情况：在正方向任何地点d⑵:300<a<900GJ:00<GJ:00<a<600同理:d⑵和d⑵时可得到相应的结论，参看P43表2—2。ABCA综上所述:为保证00<中<90。时，GJ在正方向任何相间短路时均能动作：300<a<600（例：a=450或300）总结：优点：①对各种两相短路都没有死区；②适当选择内角后，对线路上各种相间故障保证动作的方向性;缺点：不能清除d（3）死区。顺便指出:在正常运行情况下，位于送电侧的GJ在负荷电流的作用下一般都处于动作状态。六.双侧电源网络中电流保护整定的特点：电流速断保护dlEiId①Ilmin.Ilmin.E2无方向元件：匕i

=Ii=KiIdz2Kdzmax有方向元件：Il=KiIdziKd2maxIi=KiIdz2Kd1max此时保护1不需方向元件。2.限时电流速断保护原则与单侧电源网络中第II段的整定原则相同，与相邻线路I段保护配合。但需考虑保

护安装点与短路点之间有分支的影响，即分支电路的影响。分支电路分两种典型情况：助增，外汲。助增电流、，七C助增：使故障线路电流增大的现象外汲：使故障线路电流减小的现象引入分支系数：KfzI'-^C-IAB故障线路流过的电流

被保护线路流过的电流IIIII助增电流、，七C助增：使故障线路电流增大的现象外汲：使故障线路电流减小的现象引入分支系数：KfzI'-^C-IAB故障线路流过的电流

被保护线路流过的电流IIIII=KII^z2dz1KKfz当仅有助增时:7IBC>IAB仅有外汲时:7rBC无分支时：rBC=IABf1既有助增，又有外汲时，可能大于1也可能小于1整定时，应取实际可能的最小值以保证选择性。七.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网络的电流保护接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资出口d⑶时，GJ有死区，使保护有死区——缺点..・力求不用方向元件（如果用动作电流和延时能保证选择性）dz1dz2 1 d1dz1d2故障，Id2＞、2保护2要加GJ②对过流保护d1故障时，12=13<t1 :. 保护2、3要加GJd2故障时，•12=13 .•・保护3要加GJt1>12 保护1可不加GJ即：动作延时长的可不加GJ,动作延时小的或相等的要加GJ。第三节输电线路的接地保护大接地电流系统：系统中主变压器中性点直接接地X0/X1<3在此系统中，当发生接地故障时，通过变压器接地点构成短路通路，使故障相流过很大的短路电流.110KV及以上电网 中性点直接接地系统60KV及以下电网 中性点不接地或不直接接地（小接地电流系统）运行经验表明，在中性点直接接地系统中,d（1）几率占总故障率的70%s90%.所以如何正确设置接地故障的保护是该系统的中心问题之一.而在该系统中发生d（1）,系统中会出现零序分量，而正常运行时无零序分量.故可利用零序分量构成接地短路的保护.一、零序分量的特点（一） 零序电压：故障点U0最高，离故障点越远,U0越低.变压器中性点接地处U0=0（二） 零序电流分布：与中性点接地变压器的位置有关大小：与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关（三） 零序功率

短路点最大（与U0相同）.方向:与正序相反,从线路一母线短路点最大（与U0相同）.方向:与正序相反,从线路一母线七0一L•ZB1O相位差由zb10的阻抗角决定与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关二、零序电流保护三段式或四段式I段:速动段保护II段（ii、m段）应能有选择性切除本线路范围的接地故障，其动作时间应尽量缩短最末一段：后备三段式零序电流保护原理与三段式电流保护是相似的（一）I段<1>躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3IOmaxumax10广K—axKK求3I0max①故障点：本线路末端maX②故障类型：（假设X"=X2/（串）3I（1.1）=3x —e—————x 2« =3x e 0 Z+Z2二Z0, Z2疽' ，+2Z0,DZ2疽Z0,当Z0广Z" I。⑴〉I°E 采用I。⑴当Z0E<Z1z U<"）采用"1）当Z0z=Z1z Io（1）=Io（1-1）任取运行方式各系统最大运行方式ZflZ咨I接地点：保护安装侧”接地点最多Z0mI对侧 接地点最少Z。：I（2）躲短路器三相触头不同时合闸而出现的三倍零序电流3I0bt（并）1"="31馈 Kki=1.1s1.2

（并）求3I0bt求3I0bt①两相先合 一相断线并3I =3x—知_盹_x―E^—=3x_0btZ+Z2LZ0, Z2疽z。£ 九+2Z。£12 Z2£+Z0£②一相先合一一两相断线串3Iob=3x―m 1£ 0£取大者原则(2)所得定值一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低，此时可考虑使I段带一小的延时(0.1s)躲开不同时合闸时间。灵敏性：要求与I段电流保护相同2(15%〜20%)(二)II段与相邻线路零序电流I段配合I"1=KK-yK* "』5.2tii=ti+At=2=0.5"01 02灵敏性校验：K= 0min21.5lm11

0dz若不满足要求：与相邻线I段配合或接地距离保护(三)m段:躲线路末端变压器为另一侧短路时可能出现的最大不平衡电流imaxbp.maxIiii=KinI•- —0dzKbp.maxI=K-K-K-1（3）bp.max fzqtxer dmax*fzq一非周期分量系数t=0s时取L5〜2比0.5s时取1；Kx――同型系数。同型时取0.5、不同型时取1；匕――CT误差取0.1；I⑶一一线末变压器另一侧短路时流过保护的最大短路电流。dmax灵敏性：近后备和远后备时均校验动作时间（限）：从零序网的最末级开始按阶梯原则向电源方向推算三、方向性零序电流保护在多电源的大接地电流系统中，为保证选择性，需要装设零序功率方向继电器，构成方向性零序电流保护（P55图2—55）1、零序功率方向继电器正方向接地故障U/… 、甲=arg—=—（180o一平）edO=70os80o 」.e=—（110。〜100。）.•.祖广—105。左右（Uj=3U0Ij=310）目前，整流型和晶体管型：eim=70。〜85。・.・接线：U=一3U Ij=31J 0 J 0M二J由于越靠近故障点的零序电压越高..・出口短路时GT