新教材方向性电流保护学习教案

1、会计学1第一页，共70页。第1页/共69页第二页，共70页。3.2 3.2 电网电网(dinwng)(dinwng)相间短路的方向性相间短路的方向性电流保护电流保护第2页/共69页第三页，共70页。第3页/共69页第四页，共70页。第4页/共69页第五页，共70页。5612ABCD34EAEBK1AIk1对电流速对电流速(li s)(li s)断保断保护护: :Iset2Ik1IIA k1k1点短路时点短路时, ,若若保护保护2 2误动；误动；BIk1对于多电源对于多电源(dinyun)或环形电网能否满或环形电网能否满足要求？足要求？（1 1）问题）问题(wnt)(wnt)的的提出提出第5页/

2、共69页第六页，共70页。5612ABCD34EAEBAIk2对电流速对电流速(li s)(li s)断保断保护护: :Iset3Ik2IIBk2k2点短路点短路(dunl)(dunl)时时, ,若若保护保护(boh)3(boh)3误动；误动；BIk2对于多电源或环形电网能否满足要求？对于多电源或环形电网能否满足要求？（1 1）问题的提出）问题的提出k2第6页/共69页第七页，共70页。5612ABCD34EAEBk1AIk1对过电流对过电流(dinli)(dinli)保护保护: :32tt k1k1点短路点短路(dunl)(dunl)时要求时要求才能才能(cinng)(cinng)保保证选择

3、性证选择性BIk1（1 1）问题的提出）问题的提出第7页/共69页第八页，共70页。5612ABCD34EAEBAIk2对过电流对过电流(dinli)(dinli)保护保护: :32tt k1k1点短路点短路(dunl)(dunl)时要求时要求才能才能(cinng)(cinng)保保证选择性证选择性BIk2（1 1）问题的提出）问题的提出k2才能保证选择性才能保证选择性k2k2点短路时要求点短路时要求23tt 矛盾第8页/共69页第九页，共70页。5612ABCD34EAEBk1AIk1BIk1（2 2）原因）原因(yunyn)(yunyn)分析分析规定：短路功率规定：短路功率(gngl)的正

4、方向为从母线的正方向为从母线流向线路流向线路 S S S S S S误动误动第9页/共69页第十页，共70页。5612ABCD34EAEBAIk2BIk2（2 2）原因）原因(yunyn)(yunyn)分析分析规定：短路功率规定：短路功率(gngl)的正方向为从母线流的正方向为从母线流向线路向线路 S S S S S S误动误动k2结论：误动的保护其短路电流的方结论：误动的保护其短路电流的方向向(fngxing)总是为反方向总是为反方向(fngxing)。第10页/共69页第十一页，共70页。（3 3）解决）解决(jiju)(jiju)方方法法加装方向元件，规定功率为正加装方向元件，规定功率为

5、正方向时保护方向时保护(boh)(boh)动作；而功动作；而功率为反方向时保护率为反方向时保护(boh)(boh)不动不动作。可以利用功率方向继电器作。可以利用功率方向继电器来判别方向。来判别方向。第11页/共69页第十二页，共70页。+51ABCD3EA第12页/共69页第十三页，共70页。电流(dinli)保护 方向性电流(dinli)保护功率方向(fngxing)判断元件+ 第13页/共69页第十四页，共70页。第14页/共69页第十五页，共70页。k11kINrUU1rkII 1k1 1）工作）工作(gngzu)(gngzu)原理原理ok1rro90IUarg00cosIUPk1rrr

6、I流过保护(boh)的电流短路(dunl)电流第15页/共69页第十六页，共70页。2kI1 1）工作）工作(gngzu)(gngzu)原理原理rIorro270IUarg1800)cos(180IUPk2orrk2NrUU2kI2kk2180 o2rkII 第16页/共69页第十七页，共70页。1 1）工作）工作(gngzu)(gngzu)原理原理 利用判别短路功率利用判别短路功率(gngl)的方向或电流与电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。的方向或电流与电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。 用以判别功率用以判别功率(gngl)方向或测定电流与电压间相位角的继电器称为功率

7、方向或测定电流与电压间相位角的继电器称为功率(gngl)方向继电器。方向继电器。第17页/共69页第十八页，共70页。以正方向三相短路(dunl)时A相的功率方向继电器为例： 909000rrrrrcoscosIUPBUCUAUk1rk1IIA 60krBCUU 30第18页/共69页第十九页，共70页。ksen 90ksen取取3030或或4545rrrrIUarg 为加入(jir)继电器的电压和电流的夹角即 为短路为短路(dunl)阻抗角；阻抗角；为最大灵敏角；为最大灵敏角；：继电器内角；继电器内角；第19页/共69页第二十页，共70页。比相式比相式 动作动作(dngzu)方程：方程：90

8、90rr IeUjarg 9090rrIUarg第20页/共69页第二十一页，共70页。比幅式比幅式 动作方程动作方程：推导推导(tudo)过过程：程：9090rr IeUjarg9090r90rk IeUj)(arg9090kr90r jjeIeUarg90arg90rIruIKUK第21页/共69页第二十二页，共70页。rIruIKDUKC 令9090 DCargrIrurIruIKUKDCBIKUKDCA 令第22页/共69页第二十三页，共70页。用四边形法则用四边形法则(fz)来分析它们之间的关系：来分析它们之间的关系：90argDC90argDCBABABA不动作不动作(dngzu)

9、(dngzu)AAABBBCCCCDDD动动 作作动作动作(dngzu)边界边界第23页/共69页第二十四页，共70页。时继电器动作BArIrurIru DCIKUKIKUKDC 比幅式动作比幅式动作(dngzu)方程方程：rIrurIruIKUKIKUK 第24页/共69页第二十五页，共70页。LG-11整流型功率整流型功率(gngl)方向方向继电器继电器第25页/共69页第二十六页，共70页。UIrIrUAIKUKU rIrUBIKUKU aibiAUBU（一）构成（一）构成(guchng)：第26页/共69页第二十七页，共70页。rU90rIrIIKIrUUKAUBU动作最灵敏动作最灵敏

10、rIrIIKIrUUKAUBU临界动临界动作作（二）功率（二）功率(gngl)方向继电器的动作区：方向继电器的动作区：设设3060IUI 即60IUarg120rr 那么那么(n me)senrI 30sen最大灵敏角最大灵敏角第27页/共69页第二十八页，共70页。（三）功率方向（三）功率方向(fngxing)继电器的动作特性继电器的动作特性在在 中，中， 均为变数均为变数(binsh)，0)cos(IUrrr rrr和、IU为了阐明继电器的动作特性，通常采用固定其中为了阐明继电器的动作特性，通常采用固定其中(qzhng)一个变量来分析其它两个变量之间的关系。一个变量来分析其它两个变量之间的

11、关系。1. 角度特性：角度特性：当当 =常数时，常数时， 的关系曲线。的关系曲线。2. 伏安特性：伏安特性：伏安特性是当伏安特性是当 =常数时常数时(一般取一般取 )， 的关系曲线。的关系曲线。)f(IUrdz rsenr rI)f(Urdz 第28页/共69页第二十九页，共70页。1. 角度角度(jiod)特性：特性：当当 =常数常数(chngsh)时，时， 的关系的关系曲线。曲线。rI)f(Urdz 继电器的动作范围继电器的动作范围(fnwi)是以是以 为中心的为中心的90区域区域内。内。sen)(UUdzrr06030 120 min.dzU第29页/共69页第三十页，共70页。伏安伏安

12、(f n)特性是当特性是当 =常数时常数时(一般取一般取 )，rsenr 的关系的关系(gun x)曲曲线。线。)f(IUrdz 2. 伏安伏安(f n)特性：特性：dzUrImin.dzUmin.dzI当加入继电器的电压当加入继电器的电压dz.minrUU 不管不管Ir多大，继电器都多大，继电器都不会动作。从而在保护不会动作。从而在保护安装处附近发生三相短安装处附近发生三相短路时，由于路时，由于Ur太低，太低，保护将拒绝动作，保护将拒绝动作，使保护装置出现使保护装置出现死区死区。第30页/共69页第三十一页，共70页。死区死区死区及其消除死区及其消除(xioch)办法办法:k(3)GJ0Ul

13、记忆记忆(jy)作用，记忆作用，记忆(jy)时间不小于时间不小于50msUI第31页/共69页第三十二页，共70页。（四）功率方向（四）功率方向(fngxing)继电器的潜继电器的潜动问题动问题功率方向继电器潜动是指继电器仅加入电压或电流功率方向继电器潜动是指继电器仅加入电压或电流(dinli)一个电量就会动作的现象。一个电量就会动作的现象。电流电流(dinli)潜动潜动: 只加电流只加电流(dinli)不加电压时所产生不加电压时所产生的潜动。的潜动。电压潜动电压潜动: 只加电压不加电流时所产生的潜动。只加电压不加电流时所产生的潜动。第32页/共69页第三十三页，共70页。（四）功率（四）功率

14、(gngl)方向继电器的潜动问题方向继电器的潜动问题产生潜动的原因：产生潜动的原因：形成形成 的电路参数不平衡。的电路参数不平衡。BAUU和潜动对继电保护的影响：潜动对继电保护的影响：可能可能(knng)导致继电保护装置误动作。例如：在导致继电保护装置误动作。例如：在保护的反方向出口金属性三相短路时，保护的反方向出口金属性三相短路时，U0，Ir却很却很大，如果继电器潜动，则会使保护误跳闸，扩大事故大，如果继电器潜动，则会使保护误跳闸，扩大事故。因此，要求功率方向继电器无潜动现象。因此，要求功率方向继电器无潜动现象。消除潜动的办法：消除潜动的办法：调整调整R1用于消除电流用于消除电流(dinli

15、)潜动；调整潜动；调整R2用于消除电用于消除电压潜动压潜动第33页/共69页第三十四页，共70页。第34页/共69页第三十五页，共70页。第35页/共69页第三十六页，共70页。90接线方式是指在三相对称且功率因数接线方式是指在三相对称且功率因数 的情的情况下，况下， 超前超前 90的接线方式。的接线方式。1cosrIrUKWCKWBKWA继电器rIrUAIBICIBCUCAUABUAUBUCUAIBICI)I (r)U(UrBC（二）、（二）、9090接线接线(ji (ji xin)xin)方式方式第36页/共69页第三十七页，共70页。分析正方向出口分析正方向出口(ch ku)两相短路（以

16、两相短路（以BC两相短路两相短路为例）为例）AEBECEBICI)EE(21EZ2ZEEEZIEUUCBBssCBBskBCB AAEUBCEBIkCIAAUEBECEBUCU第37页/共69页第三十八页，共70页。分析正方向分析正方向(fngxing)出口两相短路（以出口两相短路（以BC两相短两相短路为例）路为例）AAUEBECEBUCUBCEBIkCIAEBECEBICI 60,30k取取动作动作(dngzu)方程：方程： 60IUarg12090IUarg90rrrr第38页/共69页第三十九页，共70页。KWA：0IIAr 分析正方向出口分析正方向出口(ch ku)两相短路（以两相短路

17、（以BC两相短路为两相短路为例）例）AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)I (rrCAUU rBAEBECEBICI)(rI)U(UrABrC0UUBCr 不动作不动作(dngzu)KWB： 30IUarg,UU,IIBCArBCArBr动作动作KWC： 30IUarg,UU,IICABrCABrCr动作动作第39页/共69页第四十页，共70页。KWC：分析正方向远方分析正方向远方(yunfng)两相短路（以两相短路（以BC两相短路为例两相短路为例）AEBECEBICIrBCUUKWA：0IIAr 不动作不动作KWB： 60IUarg,UU,IIBCArBCArBr动作动作 0IUarg

18、,UU,IICABrCABrCr动作动作(dngzu)AAUEBBUE CCUE BCEBIkCI)(rI)U(UrCArB)I (r)U(UrABrC第40页/共69页第四十一页，共70页。第41页/共69页第四十二页，共70页。第42页/共69页第四十三页，共70页。dIlIset1IIset2I )(IIset2带方向IEIIEk1.maxIKIset1IKI k1.maxIKIset2IKI 不带方向不带方向(fngxi(fngxing)ng)带方向带方向(fngxi(fngxing)ng)k2.maxIKIset2IKI 第43页/共69页第四十四页，共70页。同一线路同一线路(xi

19、nl)两侧，定值小者加方向元件两侧，定值小者加方向元件，定值大者可不加方向元件。，定值大者可不加方向元件。IEIIEIset2Iset1II 保护保护1 1可不加方向可不加方向(fngxing)(fngxing)元件元件 电流速电流速(li s)断保护方向元件的装设断保护方向元件的装设原则原则第44页/共69页第四十五页，共70页。外汲：使故障线路电流减少外汲：使故障线路电流减少(jinsho)的现象。的现象。ABIBCIBIBCI 助增：使故障线路助增：使故障线路(xinl)电流增大的现象。电流增大的现象。助增电源助增电源助增电流助增电流外汲电流外汲电流第45页/共69页第四十六页，共70页

20、。ABIBCIBI引入分支引入分支(fnzh)(fnzh)系数系数当仅有助增时当仅有助增时1KIIbABBC ABBCbII 电流电流被保护线路流过的短路被保护线路流过的短路流流故障线路流过的短路电故障线路流过的短路电K第46页/共69页第四十七页，共70页。引入分支引入分支(fnzh)(fnzh)系数：系数：ABIBCIBIA.maxZA.minZB.minZB.maxZ1ZZZKB.minABA.maxb.max 最大分支(fnzh)系数：最小分支系数：1ZZZKB.maxABA.minb.min 第47页/共69页第四十八页，共70页。引入分支引入分支(fnzh)(fnzh)系系数数当仅

21、有外汲时当仅有外汲时1KIIbABBC ABIBCIBCI ABBCbII 电流电流被保护线路流过的短路被保护线路流过的短路流流故障线路流过的短路电故障线路流过的短路电K第48页/共69页第四十九页，共70页。引入分支引入分支(fnzh)(fnzh)系数系数当无分支当无分支(fnzh)(fnzh)时时ABIBCI1KIIbABBC ABBCbII 电流电流被保护线路流过的短路被保护线路流过的短路流流故障线路流过的短路电故障线路流过的短路电K第49页/共69页第五十页，共70页。ABIBCIBIBCI 引入分支引入分支(fnzh)(fnzh)系系数数当既有助增又有外汲时，当既有助增又有外汲时，

22、可能可能(knng)(knng)大于大于1 1，也可能，也可能(knng)(knng)小于小于1 1bKABBCbII 电流电流被保护线路流过的短路被保护线路流过的短路流流故障线路流过的短路电故障线路流过的短路电K第50页/共69页第五十一页，共70页。ABIBCIBIBCI 引入分支引入分支(fnzh)(fnzh)系数系数b.minIset2IIrelIIset1KIKI 第51页/共69页第五十二页，共70页。( (三三) )过电流保护方向过电流保护方向(fngxing)(fngxing)元件元件的装设原则的装设原则 整定原则与单侧电源网络中过电流保护的整定原则相同，但校验远后备(hubi

23、)灵敏度时需考虑分支系数的影响：IIIset.1b.maxdC.minIIIsenIKIK 远后备：第52页/共69页第五十三页，共70页。对同一变电站的电源出线，动作延时长的可不加方向元件对同一变电站的电源出线，动作延时长的可不加方向元件(yunjin)，动作延时小的或相等时要加方向元件，动作延时小的或相等时要加方向元件(yunjin)。 ( (三三) )过电流保护方向元件的装设过电流保护方向元件的装设(zhun sh)(zhun sh)原则原则保护2和保护3要加方向(fngxing)元件第53页/共69页第五十四页，共70页。方向电流保护的功能方向电流保护的功能(gngnng)(gngnn

24、g)逻辑框图逻辑框图第54页/共69页第五十五页，共70页。第55页/共69页第五十六页，共70页。下图网络为110KV系统(xtng)，线路AB、BC均装设三段式电流保护，已知线路AB的负荷(fh)电流为170A，试计算：保护1各段的动作电流、动作时间及灵敏度校验。1.251.15IIIIIIrelrelrelKKKt4=1s第56页/共69页第五十七页，共70页。 3max.111KBrelopIKI 3.max.min11032.93620sKBsAABEIkAXX 3111.max1.25 2.933.66oprelKBIK IkA1、定值计算(j sun)：第57页/共69页第五十八

25、页，共70页。2、时间：10Its3、灵敏度校验(xio yn)：minS.maxIABset.113131103%()(10)25.14%22023.66ElZlZI第58页/共69页第五十九页，共70页。解：II段1、定值计算(j sun)：min13221boprelopKIKI 13113.max.min.min/1.25 11034.446204186204reloprelKCsAABsBBCKEIKIXXXXkAminminmax6 20114.258sAABbsBXXKX 第59页/共69页第六十页，共70页。解：II段1、定值计算(j sun)：2、时间(shjin)：II10.5ts3、灵敏度校验(xio yn)：22113min1.15 4.44 4.251.2oprelopbIKIKkA 2.minmax221133 11032210 201.531.2sIIKBsAABsenopopEIXXKII第60页/共69页第六十一页，共70页。解：III段：1、定值计算(j sun)：2、时间(shjin)：31max1.15 1.50.170.3450.85IIIrelssopLreK KIIkAK 1410.50.52IIIIIItttts 第61页/共69页第六十二页，共70页。解：III段3、灵敏度校验(xio yn