电力系统继电保护第四章 4-3,4-4.ppt

继电保护原理 中国电力出版社 教材配套电子教案 第四章电网相间短路的方向电流保护 本次课内容及学习要点 讲课内容1 4 3相间短路保护中的功率方向继电器的接线方式 2 4 4非故障相电流的影响和按相起动 3 4 5方向过流保护的整定计算 学习要点1 重点掌握功率继电器的90度接线方式 理解继电器内角的确定 2 理解故障相电流带来的影响及按相启动 3 掌握方向过流保护的整定计算 第三节功率方向继电器的接线方式 一 功率方向继电器的90 接线方式对方向继电器的要求 1 正方向任何形式的短路 继电器都能动作 反方向短路 继电器不动作 2 故障以后 加入继电器的电流和电压尽可能大 灵敏度尽可能高 并使尽可能接近于最大灵敏角 反应相间短路的方向继电器广泛采用90 接线 所谓90 接线是假设三相电压对称且功率因数cos 1时 加入方向继电器的电流和电压相位相差为90 的一种接线方式 功率方向继电器的接线方式 1KW 2KW 3KW 图4 11功率继电器90度接线方式的接线图和相量图 功率继电器90度接线方式的接线图和相量图 功率方向继电器的接线方式 表4 190 接线方式电流电压的组合 输入电流 二 各种相间短路时的变化范围 一 三相短路 三相对称短路时 流入继电器电流Ig Ia 加入继电器的电压Ug UbcUg超前Ig的相角为 在一般情况下 图4 13三相短路时KW的电流 电压向量图 以A相为例 一 三相短路 三相短路时能使继电器动作的内角的取值范围 反向三相短路故障时 流经保护的短路电流方向相反 Ia落在动作区外 方向继电器不动作 二 两相短路 1 近处两相短路 当短路故障点靠近保护安装处时 短路阻抗ZK远小于系统阻抗ZS 在极限情况下 取ZK 0 短路电流Ib由电动势Ebc产生 Ib滞后于Ebc的相角为 取决于短路回路的阻抗 电流 Ia 0 保护安装处母线电压为 接入各相继电器的电压分别为 相 BC两相短路时保护安装处电流电压相量图 a 近处故障时相量图 b 远处故障时相量图 二 两相短路1 近处两相短路 正方向BC两相短路 设内角为300 以B相KW为例 Ib Ic分别落在最大灵敏线的附近 继电器接近最灵敏状态 1 近处两相短路 1KW A相继电器不动作2KW 则Ug超前Ig相角为3KW 则Ug超前Ig相角为 以上两式同三相短路 故可以得出同三相短路的相同结论 推导如下 2 远处两相短路 当短路点远离保护安装处 且系统容量很大时 ZK ZS 极限情况取ZS 0 短路电流滞后的相角为 B相短路点对地电压为 C相短路点对地电压为 保护安装处母线电压为 2 远处两相短路 接入继电器的电压分别为 1KW 1KW不动作 2KW 2 远处两相短路 3KW 为了满足以上两种极限情况下发生两相短路时 使功率方向继电器均能动作的条件是30 a 60 综上所述 LG 功率方向继电器提供了内角取30 和45 两种内角 可见能满足上述要求 二 最大灵敏角 第三节 功率方向继电器的接线方式 对方向继电器的接线应注意电流线圈和电压线圈的极性 极性接反了就会造成正方向短路拒动 反方向短路误动的后果 90 接线方式的主要优点 适当选择最大灵敏角 对于线路上各种相间短路都能正确动作 而且对于各两相短路都有较高继电器输入电压 保证了有较高的灵敏性 所以继电器发生两相短路故障时没有死区 当0 K 90 时 使方向继电器在一切故障情况下都能动作的条件应为 30 60 第四节非故障相电流的影响和按相启动一 非故障相电流的影响 B C 1 在电网中发生不对称短路时 非故障相仍有电流流过 此电流称为非故障相电流 当线路L2上发生B C两相短路时 BC两相中有短路电流流向故障点K 而非故障相A相仍有负荷电流Iloa通过保护1 则保护1中A相功率元件可能发生误动作 2 大电流接地电网中发生单相接地时 非故障相中不仅有负荷电流 还有一部分故障电流 故影响更严重 2 大接地电流电网中发生单相接地时 非故障相中不仅有负荷电流 还有一部分故障电流 故影响更严重 通过故障点的短路电流 大接地电流电网中发生单相接地时非故障相电流向量图 保护1和2各相功率方向继电器所加电压 电流及相角差 防止非故障相功率方向继电器不正确动作的措施 提高电流测量元件的动作值 元件的启动电流使之大于非故障相电流 电流继电器和功率方向继电器触点采用按相起动接线 方向过流保护的整定计算 二 按相启动 按相起动 同名相电流元件与功率方向元件的常开触点串联后再与其他相别回路并联 图4 16方向电流保护的直流回路启动接线 a 按相启动 b 非按相启动 第五节方向电流保护的整定计算 一 方向电流速断保护的整定计算在两端供电或单电源环形网络中 同样可构成瞬时方向电流速断保护和限时方向电流速断保护 它们的整定计算可按一般不带方向的电流速断保护整定计算原则进行 二 方向定时限过电流保护整定计算 1 躲开被保护线路中最大负荷电流IL max 即 4 28 式中IL max 考虑电动机自启动最大负荷电流 2 躲过非故障相电流整定 1 在小电流接地电网中 非故障相电流为负荷电流 保护装置的动作电流只需按式 4 28 整定即可 2 在大电流接地电网中 由于非故障相功率方向继电器不能判故障的方向 为了保证保护装置不误动作 电流元件的动作电流必须大于非故障相电流 即 第五节方向过流保护的整定计算 3 同方向的保护 它们的灵敏度应互相配合 方向过流保护通常做下一段线路的后备保护 应使前一段线路保护的动作电流大于后一段线路保护的动作电流 即沿着同一保护方向 1 保护的动作电流从远离电源最远处开始逐渐增大 即 2 保护装置的动作时限 方向过流保护的动作时限是按逆向阶梯原则整定的 即同一动作方向的保护装置 其动作时限按阶梯原则来整定 t1 t3 t5 t2 t4 t6 三 保护的相继动作和灵敏度较验 1 相继动作 当短路点靠近A母线时 几乎全部短路电流经过1QF 流向故障点 经过2 3 4 5 6QF流向短路点的电流可忽略不计 故保护2只有在保护1动作断开1QF后 2QF才能动作 保护的这种动作称为相继动作 能产生相继动作的某段区域称为相继动作区 2 方向电流保护灵敏度 主要取决于电流元件的灵敏度 其校验方法与不带方向的过流保护相同 即当作本线路主保护时 在本线路末端发生短路时 电流启动元件的最小灵敏度不应小于1 5 作相邻线路后备保护时 在相邻线路末端短路时最小灵敏度为1 2 例4 1 例4 1求图示网络方向过电流保护动作时间 时限级差取0 5s 并说明哪些保护需要装设方向元件 解 1 计算各保护动作时限保护1 2 4 6为同方向 其动作时限为 保护3 5 7 8为同方向 其动作时限为 例4 1 2 确定应装设方向元件观察母线A由于t2 t1 故保护2需要装设方向元件 观察B母线 t3 t4 故保护3和保护4均应装设方向元件t11 t9 故保护11应装设方向元件 观察母线C t6 t5 故保护6应装设方向元件 观察母线D t7 t8 故保护7应装设方向元件 布置作业 1 99页习