电力系统继电保护第4章 输电线路的方向电流保护

1、第四章 输电线路相间短路的方向电流保护教学要求：通过学习要求掌握方向过电流保护的基本工作原理；功率方向继电器工作原理及动作区。消除出口三相短路死区的方法。双侧电源供电目的：是为了提高输电线路供电可靠性。1、方向性问题的提出1K当K1点短路,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，提高了对用户供电可靠性。 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。 以无时限电流速断保护1为例，保护的动作电流为：1.maxIIoprelkBIKI1.maxIIoprelkAIKI为满足选择性要求，定值应取大值，若背侧短路电流大于正向，

2、保护1正向保护灵敏度降低。1K对过电流保护，当在K1点短路时，要求2t3t当K2点短路时，要求3t2t显然，双侧电源不同地点故障时，动作时间的要求是相互矛盾。1K2K对过电流保护，当在K1点短路时，要求2t3t当K2点短路时，要求3t2t显然单电源环形网络利用动作时间是无法满足选择性要求的。1K2K结论：短路功率方向从母线指向线路时，保护动作才具有选择性。2、方向过电流保护工作原理1K规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K1点短路时，保护1、2、4、6为正方向；保护3和5反方向，不应起动。 为了满足选择性要求，保护1、3、5动作时间需进行配合；保护2、4、6动作时间需进行配合。结论：相

3、同动作方向保护的动作时间仍按阶梯原则进行配合。135ttt642ttt单相式方向过电流保护原理接线：由起动元件、方向元件、时间元件和信号元件组成。3、功率方向继电器工作原理1K2KresU1KI1k2kIK1点发生短路故障时，加入保护3的电压与电流反映了一次电压和电流的相位和大小。通过保护3的短路功率为：1K111coskreskkPUI0 当反方向短路时，通过保护3的短路功率为 0 122coskkreskIUP功率方向继电器动作条件：kP0 动作；kP0时不动作。（1）相位比较式原理实质是判断母线电压与电流之间相位角是否在 范围内。 9090动作方程表达式90rrIUarg90事实上是间接

4、比较保护安装处母线电压与流过保护安装处电流的相位。9090a rgu vru rrKUKI当加入继电器电压为零时，无法进行比相。简化后的表达式为：90rrIUarg90uvurKKarg其中：称功率方向继电器内角。（2）幅值与相位比较间关系CDABCDABA称为动作量，B称为制动量。当90时，A B当 90时,A B 90当BA，则当 90时,A B 由上面分析可见，相位比较与幅值比较相互间是可以转换的。DCBDCA比幅关系BADBAC22比相关系rurruvIKUK ruvrurUKIK比幅式动作方程从上式可见，当加入继电器电压为零时，动作量等于制动量，继电器存在动作死区。4、功率方向继电器

5、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前电压 。1cos90功率方向继电器 电流 电压 KP1 KP3 KP3AIBICIBCUCAUABU接 自 母 线 T V动作区画法：最灵敏线rUrI动作区制动区动作区：90sen（1）三相短路aUbUcUbcUaIksen)90(ksen090sen（2）近处两相短路aUbUcUcaUbcEbIk)90(ksen090sen（3）远处两相短路aaUEbEcEbcEbIkcaUbcIcbEkabUc30120b3060c三相短路和近处两相短路灵敏角变化范围为：090sen两相

6、远处短路，B相灵敏角变化范围：30120senC相灵敏角变化范围：3060sen为了使各种相间短路保护都能动作，最大灵敏角范围：6030sen5、非故障相电流的影响与按相起动其中：图b为正确接线，图c错误接线。6、方向电流保护的整定计算方向过电流保护动作电流可按下列两条件整定：(1) (1) 躲过被保护线路中的最大负荷电流躲过被保护线路中的最大负荷电流 在单电源环形电网中，不仅要考虑闭环时线路的最大负荷电流，还考虑开环时负荷电流的突然增加。(2) (2) 同方向的保护同方向的保护的灵敏度应相互配合，即同方向保护的动作电流应从例电源远的保护开始，向着电源逐级增大。 1opI3opI5opI 6o

7、pI4opI2opI以保护4为例，其动作电流为IIIopcIIIopIKI24（2）相继动作：单电源环形电网中，当靠近A母线近处短路，流过保护2的短路电流几乎为零。只有保护1跳开QFl后，保护2才动作跳开OF2。保护装置的这种动作情况，称为相继动作。相继动作的线路长度，称为相继动作区域。3.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，主要取决于电流元件。其方法与不带方向元件的过电流保护相同，但在环网中允许用相继动作的短路电流来校验灵敏度。要求：相继动作区不能动大于全长的50%。4.助增电流的影响NP在保护1和2之间存在一助增电源，在 线路K点发生故障，流过故障线路电流比保护1大。保护1限时电流速断保护的动作电流为IopbIIrelIIopIKKI21KKbIIK分支系数为小结：（1）方向电流保护是为了满足双电源线