电力系统继电保护第四章演示文稿

电力系统继电保护第四章演示文稿当前第1页\共有32页\编于星期六\8点第四章电网相间短路的方向电流保护当前第2页\共有32页\编于星期六\8点本次课内容及学习要点讲课内容1、4-3相间短路保护中的功率方向继电器的接线方式；2、4-4非故障相电流的影响和按相起动：3、4-5方向过流保护的整定计算。学习要点1、重点掌握功率继电器的90度接线方式，理解继电器内角的确定；2、理解故障相电流带来的影响及按相启动；3、掌握方向过流保护的整定计算。当前第3页\共有32页\编于星期六\8点第三节功率方向继电器的接线方式一、功率方向继电器的90°接线方式对方向继电器的要求：

1、正方向任何形式的短路，继电器都能动作；反方向短路，继电器不动作。

2、故障以后，加入继电器的电流和电压尽可能大，灵敏度尽可能高，并使尽可能接近于最大灵敏角。

反应相间短路的方向继电器广泛采用90º接线。所谓90º接线是假设三相电压对称且功率因数cos=1时，加入方向继电器的电流和电压相位相差为90º的一种接线方式当前第4页\共有32页\编于星期六\8点功率方向继电器的接线方式1KW2KW3KW图4-11功率继电器90度接线方式的接线图和相量图功率继电器90度接线方式的接线图和相量图当前第5页\共有32页\编于星期六\8点功率方向继电器的接线方式表4-190°接线方式电流电压的组合输入电流功率方向继电器序号

输入电压1KW2KW3KW当前第6页\共有32页\编于星期六\8点二、各种相间短路时的变化范围

（一）三相短路三相对称短路时，流入继电器电流Ig=Ia，加入继电器的电压Ug=UbcUg超前Ig的相角为，在一般情况下，

图4-13三相短路时KW的电流、电压向量图以A相为例：当前第7页\共有32页\编于星期六\8点（一）三相短路三相短路时能使继电器动作的内角的取值范围反向三相短路故障时，流经保护的短路电流方向相反，Ia落在动作区外，方向继电器不动作。当前第8页\共有32页\编于星期六\8点(二）两相短路

(1）近处两相短路当前第9页\共有32页\编于星期六\8点当短路故障点靠近保护安装处时，短路阻抗ZK远小于系统阻抗ZS，在极限情况下，取ZK=0，短路电流Ib由电动势Ebc产生，Ib滞后于Ebc的相角为，取决于短路回路的阻抗。电流，Ia=0,保护安装处母线电压为：接入各相继电器的电压分别为:当前第10页\共有32页\编于星期六\8点相BC两相短路时保护安装处电流电压相量图（a）近处故障时相量图（b）远处故障时相量图当前第11页\共有32页\编于星期六\8点（二）两相短路

1.近处两相短路：正方向BC两相短路——设内角为300以B相KW为例：Ib、Ic分别落在最大灵敏线的附近，继电器接近最灵敏状态当前第12页\共有32页\编于星期六\8点1、近处两相短路1KW：，A相继电器不动作2KW：则Ug超前Ig相角为3KW：则Ug超前Ig相角为以上两式同三相短路，故可以得出同三相短路的相同结论。推导如下：当前第13页\共有32页\编于星期六\8点2、远处两相短路当短路点远离保护安装处，且系统容量很大时，ZK＞＞ZS，极限情况取ZS=0，短路电流滞后的相角为，。B相短路点对地电压为，C相短路点对地电压为，保护安装处母线电压为：当前第14页\共有32页\编于星期六\8点2、远处两相短路接入继电器的电压分别为：1KW：1KW不动作。2KW：当前第15页\共有32页\编于星期六\8点2、远处两相短路3KW：，，，

为了满足以上两种极限情况下发生两相短路时，使功率方向继电器均能动作的条件是

30°≤a≤60°

综上所述：LG－１１功率方向继电器提供了内角取30°和45°两种内角，可见能满足上述要求。二、最大灵敏角当前第16页\共有32页\编于星期六\8点第三节、功率方向继电器的接线方式对方向继电器的接线应注意电流线圈和电压线圈的极性，极性接反了就会造成正方向短路拒动，反方向短路误动的后果。90º接线方式的主要优点：

适当选择最大灵敏角，对于线路上各种相间短路都能正确动作，而且对于各两相短路都有较高继电器输入电压，保证了有较高的灵敏性。所以继电器发生两相短路故障时没有死区，当0º<K<90º时，使方向继电器在一切故障情况下都能动作的条件应为：30°≤α≤60°当前第17页\共有32页\编于星期六\8点第四节非故障相电流的影响和按相启动

一、非故障相电流的影响BC1、在电网中发生不对称短路时，非故障相仍有电流流过，此电流称为非故障相电流。当线路L2上发生B、C两相短路时，BC两相中有短路电流流向故障点K，而非故障相A相仍有负荷电流Iloa通过保护1，则保护1中A相功率元件可能发生误动作。当前第18页\共有32页\编于星期六\8点2.大电流接地电网中发生单相接地时，非故障相中不仅有负荷电流，还有一部分故障电流，故影响更严重。2、大接地电流电网中发生单相接地时，非故障相中不仅有负荷电流，还有一部分故障电流，故影响更严重。通过故障点的短路电流当前第19页\共有32页\编于星期六\8点大接地电流电网中发生单相接地时非故障相电流向量图当前第20页\共有32页\编于星期六\8点保护1和2各相功率方向继电器所加电压、电流及相角差保护功率方向继电器输入电流Ig输入电压Ug输入角“°”动作情况保护动作行为11KWI00动作能动作2KWI0210不动作3KWI0150不动作21KW-I0180不动作可能误动作2KW-I030动作3KW-I0-30动作当前第21页\共有32页\编于星期六\8点

防止非故障相功率方向继电器不正确动作的措施：①提高电流测量元件的动作值，元件的启动电流使之大于非故障相电流。②电流继电器和功率方向继电器触点采用按相起动接线方向过流保护的整定计算当前第22页\共有32页\编于星期六\8点二、按相启动

按相起动：同名相电流元件与功率方向元件的常开触点串联后再与其他相别回路并联。图4-16方向电流保护的直流回路启动接线（a）按相启动（b）非按相启动当前第23页\共有32页\编于星期六\8点第五节方向电流保护的整定计算一、方向电流速断保护的整定计算在两端供电或单电源环形网络中，同样可构成瞬时方向电流速断保护和限时方向电流速断保护。它们的整定计算可按一般不带方向的电流速断保护整定计算原则进行。当前第24页\共有32页\编于星期六\8点二、方向定时限过电流保护整定计算1、躲开被保护线路中最大负荷电流IL·max，即

（4-28）式中IL·max——考虑电动机自启动最大负荷电流。2、躲过非故障相电流整定（1)在小电流接地电网中，非故障相电流为负荷电流，保护装置的动作电流只需按式（4-28）整定即可。(2)在大电流接地电网中，由于非故障相功率方向继电器不能判故障的方向，为了保证保护装置不误动作，电流元件的动作电流必须大于非故障相电流，即：当前第25页\共有32页\编于星期六\8点第五节方向过流保护的整定计算3.同方向的保护，它们的灵敏度应互相配合。方向过流保护通常做下一段线路的后备保护，应使前一段线路保护的动作电流大于后一段线路保护的动作电流。即沿着同一保护方向，（1）保护的动作电流从远离电源最远处开始逐渐增大。即。

当前第26页\共有32页\编于星期六\8点（2）保护装置的动作时限

方向过流保护的动作时限是按逆向阶梯原则整定的，即同一动作方向的保护装置，其动作时限按阶梯原则来整定。t1t3t5t2t4t6当前第27页\共有32页\编于星期六\8点三、保护的相继动作和灵敏度较验1.相继动作：当短路点靠近A母线时，几乎全部短路电流经过1QF，流向故障点，经过2、3、4、5、6QF流向短路点的电流可忽略不计。故保护2只有在保护1动作断开1QF后，2QF才能动作。保护的这种动作称为相继动作，能产生相继动作的某段区域称为相继动作区。2.方向电流保护灵敏度，主要取决于电流元件的灵敏度，其校验方法与不带方向的过流保护相同。即当作本线路主保护时，在本线路末端发生短路时，电流启动元件的最小灵敏度不应小于1.5，作相邻线路后备保护时，在相邻线路末端短路时最小灵敏度为1.2。当前第28页\共有32页\编于星期六\8点例4-1例4-1求图示网络方向过电流保护动作时间，时限级差取0.5s。并说明哪些保护需要装设方向元件。解（1）计算各保护动作时限保护1、2、4、6为同方向，其动作时限为：当前第29页\共有32页\编于星期六\8点保护3、5、7、8为同方向，其动作时限为：当前第30页\共有32页\编于星期六\8点例4-12、确定应装设方向元件观察母线A由于t2＜t1，故保护2需要装设方向元件；观察B母线，t3=t4,故保护3和保护4均应装设方向元件t11＜t9,故保护11应装设方向元件；观察母线C，t6＜t5,故保护6应装设方向元件；观察母线D，t7＜t8，故保护7应装设方向元件。当前第31页\共有32页\编于星期六\