电网电流保护第4讲1

1、 问题的引出问题的引出在单电源供电的网络中，阶段式电流保护靠动作定在单电源供电的网络中，阶段式电流保护靠动作定值和时限的配合关系可以实现正向故障的选择性动值和时限的配合关系可以实现正向故障的选择性动作；同时在被保护线路反方向故障时，不会出现误作；同时在被保护线路反方向故障时，不会出现误动现象。（为什么？）动现象。（为什么？）但实际电网包含多个电源，尤其是输电网络和部分但实际电网包含多个电源，尤其是输电网络和部分配电网络大多是由双端电源供电的。在这样的电网配电网络大多是由双端电源供电的。在这样的电网中，单靠定值和动作时间是无法满足选择性跳闸的中，单靠定值和动作时间是无法满足选择性跳闸的要求。要求

2、。 多电源网络的特点：两侧均装设断路器多电源网络的特点：两侧均装设断路器 双侧电源网络电流保护动作分析双侧电源网络电流保护动作分析CASE1：动作时间不配合引起误动动作时间不配合引起误动K1故障时，继电器故障时，继电器6和继电器和继电器1，若动作电流定值，若动作电流定值相同，而继电器相同，而继电器1动作时间短，则继电器动作时间短，则继电器1误动，变误动，变电站电站C母线失电。母线失电。 双侧电源网络电流保护动作分析双侧电源网络电流保护动作分析 CASE2：动作电流无法配合引起误动动作电流无法配合引起误动K1故障时，继电器故障时，继电器1速断动作电流小于继电器速断动作电流小于继电器6限限时电流速

3、断动作电流，则线路时电流速断动作电流，则线路BC在在B侧出口故障时侧出口故障时继电器继电器1仍会误动。仍会误动。 双侧电源网络电流保护动作分析双侧电源网络电流保护动作分析 可见在多电源网络中，可见在多电源网络中，仅靠动作电流大小和动作时仅靠动作电流大小和动作时间的配合，可能不能满足选择性的要求间的配合，可能不能满足选择性的要求，造成保护，造成保护的区外误动的区外误动 解决方案解决方案 加装方向元件加装方向元件 （一）保护电流电压参考方向的规定（一）保护电流电压参考方向的规定一般规定一般规定电流参考方向：电流参考方向：取由母线指向被保护线路为正取由母线指向被保护线路为正电压参考方向：电压参考方向

4、：为由线路指向大地为由线路指向大地 （二）（二）K1故障时各保护元件的功率方向分析故障时各保护元件的功率方向分析对保护对保护2、3和和6、7而言，故障发生在被保护线路的而言，故障发生在被保护线路的正方向上，正方向上，保护测量的电压超前电流保护测量的电压超前电流 （为线路阻（为线路阻抗角）。功率为正（性质为感性）。抗角）。功率为正（性质为感性）。 （二）（二）K1故障时各保护元件的功率方向分析故障时各保护元件的功率方向分析对保护对保护4、5和和1、8而言，故障发生在被保护线路的而言，故障发生在被保护线路的反方向上，反方向上，保护测量的电压滞后电流保护测量的电压滞后电流 （为（为线路阻抗角）。功率

5、为负（性质为容性）。线路阻抗角）。功率为负（性质为容性）。因此利用故障功率的正负或者电压电流的相位关系因此利用故障功率的正负或者电压电流的相位关系可以判别故障是发生在正方向还是发生在反方向，可以判别故障是发生在正方向还是发生在反方向，从而构成方向判别元件。从而构成方向判别元件。180 （一）方向元件与电流元件的配合关系（一）方向元件与电流元件的配合关系 假设所有保护均装设了方向判别元件，其正方向规定如图所示。 所有电流元件按单侧电源工作时进行保护整定和配置。 只有当故障发生在正方向时，才允许电流保护动作。即方向元件和电流元件与门出口跳闸。 方向元件仅判别故障方向，并不作为故障判别元件，故障判别

6、是靠电流元件实现的，这种作用称之为闭锁。 （二）工作逻辑（注意与图5.25的区别） （一）对功率方向元件的基本要求 有明确的方向性有明确的方向性（理论上能严格区分正反向故障）（理论上能严格区分正反向故障） 方向性不受故障类型、运行方式、系统状态的影响方向性不受故障类型、运行方式、系统状态的影响 故障时可靠动作并有足够灵敏度故障时可靠动作并有足够灵敏度（应用中满足工程要（应用中满足工程要求）求） 正反向要有较大的差别正反向要有较大的差别 （二）功率方向的实现（二）功率方向的实现正反向故障电流电压向量图正反向故障电流电压向量图正向三相短路：电流滞后于电压正向三相短路：电流滞后于电压反向三相短路：电

7、流超前于电压反向三相短路：电流超前于电压180由此可见利用故障时，电流、由此可见利用故障时，电流、电压的相位关系可以实现方向电压的相位关系可以实现方向的判别的判别 （三）功率方向元件的动作特性功率方向继电器一般特性功率方向继电器一般特性其中：其中：Ur，Ir：继电器输入电压和电流：继电器输入电压和电流 ：方向元件最大灵敏角。其含义为输入电流电压：方向元件最大灵敏角。其含义为输入电流电压幅值一定时，功率方向继电器输出功率最大时电流幅值一定时，功率方向继电器输出功率最大时电流电压之间的相角差。电压之间的相角差。其输出功率与最大灵敏角的关系为其输出功率与最大灵敏角的关系为为使线路故障时，功率方向继电

8、器最灵敏，就必须为使线路故障时，功率方向继电器最灵敏，就必须使这时功率方向继电器输出功率最大。从而使这时功率方向继电器输出功率最大。从而 线线路阻抗角，此时输出功率为最大路阻抗角，此时输出功率为最大90arg90senjrrU eI sencos()senUIsen （三）功率方向元件的动作特性（三）功率方向元件的动作特性最大灵敏角和内角最大灵敏角和内角的关系的关系工程上更多的采用内角工程上更多的采用内角表示功率方向继电器的动作表示功率方向继电器的动作特性，它与最大灵敏角的关系如下：特性，它与最大灵敏角的关系如下：sen （三）功率方向元件的动作特性（三）功率方向元件的动作特性功率方向继电器输

9、入电压和电流功率方向继电器输入电压和电流Ur，Ir的选择的选择功率方向继电器的实质是利用一个参考电压来确定功率方向继电器的实质是利用一个参考电压来确定故障电流的方向故障电流的方向理论上讲任何可以判断故障电流方向的电压相量都理论上讲任何可以判断故障电流方向的电压相量都可以作为参考电压可以作为参考电压 由前面分析最直接的实现方案如下：由前面分析最直接的实现方案如下：90arg90IeUsenj符合该动作方程的功率方向继电器称为符合该动作方程的功率方向继电器称为0接线功率方向继电器（？）接线功率方向继电器（？） （三）功率方向元件的动作特性（三）功率方向元件的动作特性 （四）（四） 0接线功率方向继

10、电器方向死区接线功率方向继电器方向死区何谓方向死区：何谓方向死区：由于用于确定方向的参考相量电压两由于用于确定方向的参考相量电压两支量值过小，导致比相误差太大（指针效应），可能支量值过小，导致比相误差太大（指针效应），可能引起方向元件误判方向称为方向元件存在死区引起方向元件误判方向称为方向元件存在死区出口三相短路，出口三相短路， 0接线功率方向继电器存在方向死区接线功率方向继电器存在方向死区 （四）（四） 解决方向死区的方法解决方向死区的方法 方向死区产生的根本原因是由于比相的参考电压量值方向死区产生的根本原因是由于比相的参考电压量值太低太低 引入非故障相相电压消除方向死区（引入非故障相相电压

11、消除方向死区（90接线功率方接线功率方向元件，序分量方向元件），向元件，序分量方向元件）， 采用记忆电压消除方向死区采用记忆电压消除方向死区 （五）（五） 方向元件的实现方向元件的实现模拟式实现方法：模拟式实现方法：方波方波滤波滤波移相电压形成1&ms205ms205电压形成123456789rUjrUeRIJ图 229 集成电路型功率方向继电器框图rI （五）（五） 方向元件的实现方向元件的实现数字式实现方法数字式实现方法 （六）（六） 功率方向家电器的潜动问题功率方向家电器的潜动问题 所谓潜动就是指在只加入电流或只加入电压的情况下，所谓潜动就是指在只加入电流或只加入电压的情况下，继电器就能够动作的现象。发生潜动的最大危害是在反方继电器就能够动作的现象。发生潜动的最大危害是在反方向出口处三相短路时，此时电压