方向电流保护

1、互相互相矛盾矛盾一、为什么在电流保护中装设方向性元件？一、为什么在电流保护中装设方向性元件？1K2K图图4-1（a） 两侧电源辐射形电网两侧电源辐射形电网如在如在K1点发生短路，点发生短路，要求保护要求保护3、4动作，断开动作，断开3、4两个断路器。两个断路器。如在如在K2点发生短路，点发生短路，要求保护要求保护1、2动作，断开动作，断开1、2两个断路器。两个断路器。对对K1点短路，为实现选择性，要求：点短路，为实现选择性，要求：3245,tt tt23tt对对K2点短路，为实现选择性，要求：点短路，为实现选择性，要求：图图4-1（b） 单侧电源环网单侧电源环网可见，一般电流保护不能满足保护选

2、择性要求。可见，一般电流保护不能满足保护选择性要求。同样，分析位于其他母线两侧的保护，亦可得出相同的结论。同样，分析位于其他母线两侧的保护，亦可得出相同的结论。1K2K图图4-1（a） 两侧电源辐射形电网两侧电源辐射形电网 由此提出新的保护方式，采用由此提出新的保护方式，采用方向电流保护方向电流保护来解决这来解决这个问题，在原有的电流保护基础上，加装一个能判断故障个问题，在原有的电流保护基础上，加装一个能判断故障方向的元件，即方向的元件，即功率方向继电器功率方向继电器 。 为了解决双侧电源电网对继电保护选择性的要求，需要为了解决双侧电源电网对继电保护选择性的要求，需要进一步分析双侧电源线路上发

3、生短路时电气量变化的特点。进一步分析双侧电源线路上发生短路时电气量变化的特点。2P 在一般电流保护在一般电流保护2和和3上各加一个方向元件（上各加一个方向元件（功率方向继功率方向继电器电器），），3P 方向电流保护方向电流保护是在电流保护基础上加装方向元件的保护。是在电流保护基础上加装方向元件的保护。 它只有当短路功率它只有当短路功率由母线流向线路由母线流向线路时，才允许保护时，才允许保护动作动作，这样就解决了电流保护的选择性问题。，这样就解决了电流保护的选择性问题。 规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K1K1点短路时，点短路时， 流过保护

4、流过保护2 2的功率方向是由线路到母线的功率方向是由线路到母线, ,此时保护此时保护2 2不应动作。不应动作。流过保护流过保护3 3的功率方向是由母线到线路的功率方向是由母线到线路, ,此时保护此时保护3 3应该动作。应该动作。规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K2K2点短路时，点短路时， 流过保护流过保护2 2的功率方向是由母线到线路的功率方向是由母线到线路, ,此时保护此时保护2 2应该动作。应该动作。流过保护流过保护3 3的功率方向是由线路到母线的功率方向是由线路到母线, ,此时保护此时保护3 3不应动作。不应动作。这样，加装方向元件

5、的保护就解决了电流保护的选择性问题。这样，加装方向元件的保护就解决了电流保护的选择性问题。 二、电流方向保护的基本工作原理二、电流方向保护的基本工作原理1.加装方向性元件加装方向性元件1 16 6均为方向过流保护均为方向过流保护, ,其中其中, ,保护保护1 1、3 3和和5 5为一组，为一组，2 2、4 4和和6 6为另一组。为另一组。 1 16 6均为方向过流保护，其中保护均为方向过流保护，其中保护1 1、3 3和和5 5为一为一组，组，2 2、4 4和和6 6为另一组，各同方向保护间的时限配合为另一组，各同方向保护间的时限配合仍仍按阶梯原则按阶梯原则来整定。来整定。1t3t4t5t2tt

6、6t图图4-2 双侧电源电网线路方向过流保护的时限特性双侧电源电网线路方向过流保护的时限特性 保护保护1 1、3 3、4 4、6 6因短路功率由母线流向线路，因短路功率由母线流向线路，故都能启动，故都能启动，WL2WL2上上K1K1点短路时，点短路时， 而其中按动作方向时限最短的保护而其中按动作方向时限最短的保护3 3和和4 4动作，动作，跳开断路器跳开断路器3 3、4 4，将故障线路，将故障线路WL2WL2切除，保护切除，保护1 1和和6 6便返回，从而保证了动作选择性。便返回，从而保证了动作选择性。 保护保护1 1、2 2、4 4、6 6因短路功率由母线流向线路，因短路功率由母线流向线路，

7、故都能启动，故都能启动，WL1WL1上上K2K2点短路时，点短路时， 其中按动作方向时限最短的保护其中按动作方向时限最短的保护1 1和和2 2动作，跳动作，跳开断路器开断路器1 1、2 2，将故障线路，将故障线路WL1WL1切除，保护切除，保护4 4和和6 6便便返回，从而保证了动作选择性。返回，从而保证了动作选择性。 方向过流保护装置由三个主要元件组成，启动方向过流保护装置由三个主要元件组成，启动元件（电流继电器），功率方向元件（功率方向继元件（电流继电器），功率方向元件（功率方向继电器）和时限元件（时间继电器）。电器）和时限元件（时间继电器）。Q FTVY RQ FK AK WK TTAI

8、PK S去信号 图图4-3 方向过流保护原理接线图方向过流保护原理接线图2.方向过流保护装置方向过流保护装置 工作原理是方向元件工作原理是方向元件KWKW和启动元件和启动元件KAKA构成与门，构成与门，二者同时动作才能启动时间继电器二者同时动作才能启动时间继电器KTKT。 在双侧电源线路上，并不是所有过流保护装置中在双侧电源线路上，并不是所有过流保护装置中都需要装设功率方向元件，只有在仅靠时限不能满足都需要装设功率方向元件，只有在仅靠时限不能满足动作选择性时，才需要装设功率方向元件。动作选择性时，才需要装设功率方向元件。比如比如B B母线上的母线上的P2P2和和P3P3，t2t3 t2t3 。

9、 一般来说，接入同一变电所母线上的双侧电源线一般来说，接入同一变电所母线上的双侧电源线路上的过流保护，动作时限长者可不装设方向元件，路上的过流保护，动作时限长者可不装设方向元件，而动作时限短者或相等者则必须装设方向元件。而动作时限短者或相等者则必须装设方向元件。 按照阶梯原则，保护装置动作时限不仅要与相邻按照阶梯原则，保护装置动作时限不仅要与相邻主干线上保护相配合，而且要与被保护线路对侧母线主干线上保护相配合，而且要与被保护线路对侧母线上，所有出线的保护相配合。上，所有出线的保护相配合。例例4-1 求图示网络方向过电流保护动作时间，时限级差求图示网络方向过电流保护动作时间，时限级差取取0.5s

10、。并说明哪些保护需要装设方向元件。并说明哪些保护需要装设方向元件。（P98）保护保护7 7、1 1、3 3、5 5为同方向为同方向解解：（1 1）计算各保护动作时限）计算各保护动作时限保护保护8 8、6 6、4 4、2 2为同方向为同方向5131 0.51.5ttts 351.50.52ttts 保护保护7 7、1 1、3 3、5 5为同方向，计算动作时限。为同方向，计算动作时限。3111 0.51.5ttts 31220.52.5ttts 取时限长的：取时限长的：32.5ts7130.53.5ttts 132.50.53ttts 1101.50.52ttts 取时限长的：取时限长的：13ts

11、790.50.51ttts 取时限长的：取时限长的：73.5ts保护保护5 5与保护与保护1313配合：配合：保护保护3 3与保护与保护5 5、1111、1212配合：配合：保护保护1 1与保护与保护3 3、1010配合：配合：保护保护7 7与保护与保护1 1、9 9配合：配合：290.50.51ttts 421 0.51.5ttts 保护保护8 8、6 6、4 4、2 2为同方向，计算动作时限。为同方向，计算动作时限。4101.50.52ttts 6420.52.5ttts 取时限长的：取时限长的：42ts862.50.53ttts 61220.52.5ttts 6111 0.51.5ttt

12、s 取时限长的：取时限长的：62.5ts8131 0.51.5ttts 取时限长的：取时限长的：83ts保护保护2 2与保护与保护9 9配合：配合：保护保护4 4与保护与保护2 2、1010配合：配合：保护保护6 6与保护与保护4 4、1111、1212配合：配合：保护保护8 8与保护与保护6 6、1313配合：配合：51.5ts32.5ts13ts73.5ts（1 1）计算各保护动作时限）计算各保护动作时限21ts42ts62.5ts83ts（2 2）确定应装设方向元件的保护）确定应装设方向元件的保护母线母线A A： 由于由于t t9 9 t t1 1t t7 7，母线母线B B：母线母线C

13、 C：母线母线D D：由于由于t t2 2 t t1010t t3 3，所以保护，所以保护2 2需要装设方向元件；需要装设方向元件；由于由于t t1111 t t5 5t t12 12 = t= t4 4 ，由于由于t t1313 t t6 6t t8 8，所以保护，所以保护6 6需要装设方向元件。需要装设方向元件。所以保护所以保护1 1需要装设方向元件；需要装设方向元件；所以保所以保5 5、4 4需要装设方向元件；需要装设方向元件； 习例习例4-11： 求图示网络方向过电流保护动作求图示网络方向过电流保护动作时间，时限级差取时间，时限级差取0.5s。并说明哪些保护需要。并说明哪些保护需要装设

14、方向元件。装设方向元件。解解：6130.50.51ttts （1 1）计算各保护动作时限）计算各保护动作时限保护保护1 1、2 2、4 4、6 6为同方向，其动作时限为：为同方向，其动作时限为：4641241 0.51.50.50.511.5tttstttss 取时限长的t2421121.50.5220.52.52.5tttstttsts 取1211012.50.531 0.51.53tttstttsts 取3105351157571278710.51.51.50.52.520.522.52.50.530.50.51330.53.5tttstttstttststttstttssttts 取取时

15、限长的t 保护保护3 3、5 5、7 7、8 8为同方向，为同方向，其动作时限为：其动作时限为：6130.50.51ttts 例例4-1939491191.5 0.5 21.5 0.5 22 0.5 2.52.5tttstttstttsts 取观察母线观察母线A A，由于，由于t2t2t1t1，故保护，故保护2 2需要装设方向元件；需要装设方向元件；（2 2）确定应装设方向元件）确定应装设方向元件观察观察B B母线，母线，t3=t4,t3=t4,故保护故保护3 3和保护和保护4 4均应装设方向元件；均应装设方向元件；观察观察C C母线，母线，t6t6t5,t5,故保护故保护6 6应装设方向元件

16、；应装设方向元件；观察观察D D母线，母线，t7t7t8t8，故保护，故保护7 7应装设方向元件。应装设方向元件。52.5ts31.5ts13ts73ts22.5ts41.5ts61ts83.5ts92.5ts 无时限电流速断保护在原理上用于双侧电源线无时限电流速断保护在原理上用于双侧电源线路时，其动作电流要按同时躲过线路首端和末端短路时，其动作电流要按同时躲过线路首端和末端短路的最大短路电流，才能保证动作的选择性。路的最大短路电流，才能保证动作的选择性。 但是，由于线路两侧电源的容量和系统阻抗不但是，由于线路两侧电源的容量和系统阻抗不同，当在线路发生短路时，两侧电源供给的短路电同，当在线路发生短路时，两侧电源供给的短路电流大小并不相同，甚至数值相差很大，这时安装在流大小并不相同，甚至数值相差很大，这时安装在小电源一侧的电流速断保护范围就不能满足灵敏度小电源一侧的电流速断保护范围就不能满足灵敏度的要求，甚至可能没有保护范围。的要求，甚至可能没有保护范围。 在这种情况下，小电源一侧需要采用方