方向过电流保护

1、242016180130ABCDEF1.5s2s1、如图所示网络，、如图所示网络，AB、BC、BD线路上均装设了三线路上均装设了三段式电流保护，变压器装设了差动保护。已知段式电流保护，变压器装设了差动保护。已知段可段可靠系数取靠系数取1.25，段可靠系数取段可靠系数取1.15，段可靠系数段可靠系数取取1.15，自起动系数取，自起动系数取1.5,返回系数取返回系数取0.85，AB线路线路最大工作电流最大工作电流200A，时限级差取，时限级差取0.5s，系统等值阻抗，系统等值阻抗最大值为最大值为18,最小值为最小值为13，其它参数如图示，各，其它参数如图示，各阻抗值均归算至阻抗值均归算至115kV

2、的有名值，求的有名值，求AB线路限时电流线路限时电流速断保护及定时限过电流的动作电流、灵敏度和动作速断保护及定时限过电流的动作电流、灵敏度和动作时间。时间。2.2、双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护1 1、过电流保护的方向性、过电流保护的方向性 2 2、工作原理、工作原理 3 3、功率方向继电器工作原理、功率方向继电器工作原理 4 4、功率方向继电器接线、功率方向继电器接线 5 5、方向电流保护的整定、方向电流保护的整定1K当K1点短路,按选择性，保护1、2动作，断开QF1和QF2，接在A、B、C、D母线上的用户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供电，提高

3、了对用户供电可靠性。一一、过电流保护方向性问题、过电流保护方向性问题）单电源供电时保护的配合单电源供电时保护的配合）双电源一起供电时保护动作情况双电源一起供电时保护动作情况QF1QF2QF3).阶段式电流保护用于双侧电源的网络中，不能完全满足选择性要求。d1处短路，若处短路，若 ，则保护，则保护3误动误动IopdII31d2处短路，若处短路，若 则保护则保护2误动误动IopdII22对对电流速断保护电流速断保护：1K2K当在K1点短路点短路时，按选择性要求2t3t。当当K2点短路点短路时，要求3t2t显然，这两个要求是相互矛盾。 对于对于过电流保护过电流保护而言，利用而言，利用动作时间动作时间

4、是无法满足要求的。是无法满足要求的。当当方向元件方向元件和和电流测量电流测量元件均动作时才启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动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对成针对两个单侧电源两个单侧电源的子系统。的子系统。原因分析原因分析：反方向故障时反方向故障时对侧电源提供的短路对侧电源提供的短路电流引起保护误动。电流引起保护误动。解决办法解决办法：在在可能误动可能误动的保护上加装方向元件的保护上加装方向元件功率方向继电器。功率方向继电器。二二、方向过电流保护工作原理、方向过电流保护工作原理规定：规定：短路功率的方向从母线指向线路母线指向线路为正方向正方向。1K在原有保护上

5、增设一个在原有保护上增设一个功率方向判别元件功率方向判别元件,反向故障时，闭锁保护。反向故障时，闭锁保护。增设增设功率方向判别元件后功率方向判别元件后,短路功率方向短路功率方向从从母线指母线指向线路向线路时，保护才会有选择性动作时，保护才会有选择性动作。 因此，保护保护3的动作时限不需要与保护的动作时限不需要与保护2配合。配合。同理，保护4和5动作时限也不需要配合。 保护保护4与保护与保护2的方向相同，为保证选择性，保护的方向相同，为保证选择性，保护4动作时间要与保护动作时间要与保护2进行配合。进行配合。 当当1点点短路时：短路时：(1)通过保护保护2的短路功率方向是从母线指向线路母线指向线路

6、，符合规定的动作方向，保护保护2正确动作正确动作；(2)通过通过保护保护3的短路功率方向由的短路功率方向由线路指向母线，线路指向母线， 保护保护3不动作不动作。按单侧电源线路过电流保护原则整定参数按单侧电源线路过电流保护原则整定参数1K2K 保护保护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。 保护保护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。结论结论：相同动作方向保护的动作时间仍按阶梯原则进行配合。135ttt642ttt三三.单相式方向过电流保护原理接线：单相式方向过电流保护原理接线：信号接自母线TV由起动元件、方向元件、时间元件起动元件

7、、方向元件、时间元件和和信号元件信号元件组成。 起动元件起动元件电流继电器电流继电器 它反应故障时电流增大而动作。它反应故障时电流增大而动作。方向元件方向元件功率方向继电器功率方向继电器 判别功率方向，当功率方向由判别功率方向，当功率方向由母线流向线路时动作。母线流向线路时动作。时间元件时间元件时间继电器时间继电器 建立选择性所必需的时限建立选择性所必需的时限t。只有只有方向元件方向元件和和电流元件电流元件均动作均动作才能去起动才能去起动时间元件，再经预定的延时后动作于跳闸。时间元件，再经预定的延时后动作于跳闸。对于对于同一母线两侧同一母线两侧的保护：的保护：方向元件的装设方向元件的装设动作时

8、限长者动作时限长者可不装方向元件，可不装方向元件，动作动作时限短时限短和和相等者相等者必须装方向元件。必须装方向元件。135ttt642ttt 四、功率方向继电器工作原理四、功率方向继电器工作原理1K2KresU1KI1k2kI1.1.电流规定方向电流规定方向：从母线流向线路为正方向。电流本身无法判定方向，需要一个基准基准母线电压母线电压。 发生短路故障时，加入发生短路故障时，加入保护保护3 3的电压与电流的电压与电流反映了一次电压和电流的反映了一次电压和电流的相位和大小相位和大小。k1k1处短路处短路 （对保护对保护为正方向为正方向） 111kkreslZIU=k2处短路（对保护处短路（对保

9、护3为反方向）为反方向）212kkreslZIU=-resU1KI1k2kI900270180 11argkkresIU=180arg22+=kkresIU111coskreskkPUI=0 0 122coskkreskIUP-=2.功率方向继电器功率方向继电器动作条件动作条件：kP0 动作；kP0时不动作。 利用判别利用判别短路功率短路功率方向或电流、电压之间的方向或电流、电压之间的相位关系相位关系，就可以判别发生故障的方向。，就可以判别发生故障的方向。 实质是判断加入继电器的电压与电流之间相位差是否在动作范围内3.相位比较式原理相位比较式原理(1)(1)最大灵敏角最大灵敏角：在Ur、Ir幅

10、值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者之间的相位两者之间的相位差的大小差的大小而改变。当输出为最大时的相位差称最大灵敏角最大灵敏角 。sen111coskreskkPUI=(2)为了在为了在最常见的短路情况最常见的短路情况下使动作最灵下使动作最灵敏，采用敏，采用r=UA ，Ir=IA 接线的应做成最大接线的应做成最大灵敏角灵敏角 = 。senk(3)为了保证为了保证正方向故障正方向故障时，在内时，在内变化时都能可靠动作，的动作范围为：变化时都能可靠动作，的动作范围为：k900(4)动作方程：动作方程：90sen 90arg90-rjrIeUsenresU1KI1k2kIsenrrsenIU+-

11、90arg904.动作方程：动作方程：5.电压死区：电压死区：采用这种接线时，若正方向出口处发生采用这种接线时，若正方向出口处发生三相短路或两相接地短路，三相短路或两相接地短路，以及相接地短路，以及相接地短路，由于由于约为或约为或数值很小，不动作数值很小，不动作四四、功率方向继电器接线、功率方向继电器接线要求：应能正确反应故障的方向；正向短路故障时，应使方向元件工作在较灵敏的状态。接线定义90 时，加入继电器的电流超加入继电器的电流超前电压前电压 。1cos=90接自母线TV功率方向继电器电流电压1KPAIBICI2KP3KPBCUCAUABU功率方向继电器的功率方向继电器的90度接线：度接线

12、：例如：对相的功率继电器，采用度例如：对相的功率继电器，采用度接线，加入接线，加入r=U ，Ir=IArAargABCIUrAk90 (1).正方向短路时：正方向短路时：(2).反方向短路时：反方向短路时：rAk90180 senk=- 90为了在最常见的短路情况下为了在最常见的短路情况下使动作最灵敏：使动作最灵敏：(3)为了保证正方向故障时，在内为了保证正方向故障时，在内变化时都能可靠动作，的动作范围为：变化时都能可靠动作，的动作范围为：90senk90090arg90-rjrIeU(90 -Fk) (4)动作方程：动作方程： 90arg90-rjrIeUsensenk=- 90ka-=90

13、令：继电器的内角90arg90-rjrIeU(90 -Fk) rrIU-90arg90消除死区方法：消除死区方法：（1）引进）引进记忆电路记忆电路的目的是消除的目的是消除正正向出口三相短路向出口三相短路的死区；的死区；90（2）采用）采用 接线接线的目的是消除的目的是消除两相短路两相短路的死区。的死区。006030a为保证为保证 时，时，GJ在正方向任在正方向任何相间短路时均能动作：何相间短路时均能动作：00900k045=a030或或一般 对各种两相短路都没有死区；对各种两相短路都没有死区； 顺便指出：在正常运行情况下，位于送电侧的顺便指出：在正常运行情况下，位于送电侧的GJ在负荷电流的作用

14、下一般都处于在负荷电流的作用下一般都处于动作状态动作状态 )3(d 缺点缺点：不能清除 死区优点优点：适当选择内角后，对线路上各种相间故适当选择内角后，对线路上各种相间故障保证动作的方向性障保证动作的方向性；1 1）躲过被保护线路中的躲过被保护线路中的最大负荷电流最大负荷电流； 五、方向过电流保护整定计算五、方向过电流保护整定计算 按下列条件确定动作电流：按下列条件确定动作电流：KKmaxfrestrelIK=opI2）躲过非故障相电流）躲过非故障相电流fg。在在中性点直接接地系统中性点直接接地系统中，当相邻中，当相邻反方向线路反方向线路发发生不对称短路时，在生不对称短路时，在非故障相中非故障

15、相中仍有电流流过仍有电流流过.方向过流保护的动作电流要躲过非故障相电流。方向过流保护的动作电流要躲过非故障相电流。opI=KrelIfg3 3）同方向的保护，应进行灵敏度间的配合。）同方向的保护，应进行灵敏度间的配合。 即即上一段上一段线路保护的动作电流线路保护的动作电流大于下一段大于下一段线路线路保护的动作电流，也就是沿同一动作方向的保保护的动作电流，也就是沿同一动作方向的保护，其护，其动作电流应该从离电源最远处逐渐变大动作电流应该从离电源最远处逐渐变大。目的：防止无选择性越级跳闸。目的：防止无选择性越级跳闸。 灵敏度的配合用配合系数灵敏度的配合用配合系数K Kphph来表示，来表示，1.1

16、1.11.151.15 = =K Kphphop4Iop2I方向过电流保护灵敏系数的校验：方向过电流保护灵敏系数的校验：电流元件：与不带方向元件的过电流保护相同。电流元件：与不带方向元件的过电流保护相同。方向过电流保护动作时限：方向过电流保护动作时限：同一动作方向的保护按逆向阶梯原理进行。同一动作方向的保护按逆向阶梯原理进行。方向元件：不须校验。方向元件：不须校验。六六.双侧电源网络中电双侧电源网络中电流速断流速断保护整定：保护整定：max21d2IrelIopIopIKII=max21dIrelIopIKI=max12dIrelIopIKI=无方向元件：无方向元件：有方向元件：有方向元件：此时保护此时保护1不需方向元件。不需方向元件。但但需考虑保护安装点与短路点之间有分支需考虑保护安装点与短路点之间有分支的影响的影响，即分支电路的影响。，即分支电路的影响。七七双侧电源网络中双侧电源网络中限时电流速断保护限时电流速断保护与与单侧电源网络中第单侧电源网络中第段段的整定原则相同，的整定原则相同，与相邻线路与相邻线路段保护配合。段保护配合。分支电路分两种典型情况：分支电路分两种典型情况：助增，外汲助增，外汲。助增助增：使故障线路电流增大的现象：使故障线路电流增大的现象外汲外汲：使故障线路电流减小的现象：使故障线路