【《电网相间短路的方向电流保护原理分析》2200字】

电网相间短路的方向电流保护原理分析1.1方向电流保护的作用原理下面是一个双侧电源网络的概念图。在上面的图片里所有线路两侧都配有电源,因此为了防止去除那些产生故障的线路,所以就必须要在线路两侧各自安装一个断路器和一个保护单元。假如k1点出现短路时,只应该由保护3和保护4跳闸,以此方式切除线路bc,此时在母线b、c上的两个负荷依旧能够分别从电源g1、g2得到一个点供电;同理,当k2短路时,只需要由保护1与另一个保护2进行跳闸,以此方式切除电缆线路ab。由此可见,该系统的供电可靠度有很大幅度地增强。然而在这种情况下的电网中,一般的电流保护方式并没有完全满足任何一种选择性的要求。在保护2和保护3上再加功率方向闭锁元件之后，可以解决电流保护的选择性问题。例如下图中,1~6都是对于方向性过电流的保护,其规定动作方向如图3-9中箭头所示。在图中所有都是相同的方向和保护之间的时限相互配合还是依据阶梯式的原则进行整定,两组相同的方向和保护之间不需要求具备相互配合的关系。图3-9双侧电源方向性过电流保护的时限特性具有电流方向性过载和电流短路保护性和单相电路原则的开关接线电路结构如下表图3-10所示。图3-10具有一个方向性过载和电流补偿保护的符合单相供电原则的连接线1.2功率方向元件的工作原理1.对功率方向元件的基本要求在这如图3-11所示的短路系统中,设置一条参考母线内部电压流向u为一条参考线的相量,要求一条母线内部短路降压电流的一个正方向值也就是一条母线内部短路电压流向的计算方式。对于方向保护1,当正反反方向k和k1点之间发生直流短路时,故障过程中的直流短路稳压电流对角相量大致滞后于保护母线的短路电压相角0°<<90°,相量方程图显示如下图右表所示,当一个受到短路保护的电源逆变器在电源反馈正方向k和k2点之间发生了直流短路时,电源2供给一个通过方向保护1的直流短路稳压电流,此时短路电压相量滞后于保护母线的相角将可能会大致是180°+(为从保护母线至方向k2点之间的保护线路提供电压阻抗角)它的值为180°<180°+<270°,相量图如图所示。设==,所以当在上述两种情况下短路时和的相位温度之间的相差为180°。图3-11功率方向元件工作原理分析继电保护中对功率方向元件的基本要求如下:要求系统具有很清楚的的方向性,系统的正方向上当发生了各种事故它都能快速地可靠进行动作,但是当相对于逆方向发生故障时就无法进行这些动作。正方向故障时有足够的灵敏度。2.功率方向元件(一种功率方向的继电器)在工况下的动作性质按照在机械和电工技术中用来测量a相功率的概念,在a相的各个功率方向上元件都加入了电压QUOTEUrUr(如QUOTEUAUA)和电流QUOTEIrIr(如QUOTEIAIA)，正方向短路的情况如图3-11b所示。功率短路方向是指元件电路中的输入电流和输出电压它们的的相角分别也就是φ当指向相反的功率方向时会发生功率短路,，如图3-11c所示时，为φ式中，符号arg表示相量QUOTEUAIkAUA如果取QUOTEφkφk=QUOTE60°60°,可画出相量关系如图3-12所示。图3-12三相短路QUOTEφkφk=QUOTE60°60°时的相量关系如果电路发生了正或负方向的漏电故障,要使所有的功率继电器均能可靠地正常进行正确动作,功率在正方向上的继电元件组在进行正确动作时的角度控制范围通常应采取±90°。如图3-13a所示。它的动作方程式可以用下列表示：90φ当选取QUOTEφsen=φkφsen=φk=QUOTE60°60°时，如图3-13a所示。用QUOTEφrφr表示QUOTEUrUr超前于QUOTEIrIrφ中的公式可以简单地写成U减少和消除致命死区可以选择这种特性及其接线功率导致的方向元件。图3-13功率方向元件的动作特性1.3双侧供电系统在网络中采用了电流保护调节整定时间的技术特点在对双侧直流电源输入网络中电路进行电流整定电源线路的输出电流电压保护同时应该还需要特别注意一些几个方面。1.瞬时电流速断保护双侧电源线路以及线路短路电流随距离QUOTEll变化的曲线如图3-14所示。图中，电源QUOTEE1E1与QUOTEE2E2的容量不同，曲线①为由电源QUOTEE1E1供给的电流QUOTEIk•E1Ik•E1，曲线②为由QUOTEE2E2供给的电流QUOTEIk•E2Ik•E2。但是有个问题就是，如果在保护区外kl点短路的话，右侧电源会产生短路电流并且流过两端，但是按照选择性的要求保护1、2都不能动作。与它相似在k2点短路时也是上述的情况，就是两端保护都不能动作。所以想要达到这一要求必须让两个保护动作的电流是相同的。当QUOTEIk2•maxIk2•max>QUOTEIk1•maxc=在保护2处安装方向元件的话，公式是：I如图3-14中虚线所示，其保护范围较前增加了很多。图3-14双侧电源线路以及线路短路电流随距离QUOTEll变化的曲线2.过电流保护对于电流的保护,大多数都很难从电流的完全整定值来避免,它主要取决于动作持续时限。以1.1图中保护4、5为例，如果我们设置它两的动作时间一样，那它两都必须要加装方向元件，不然可能会导致两个保护都动作。但是假如4的动作电流大于5加Δt之和的话4就可以不用方向元件。1.4对方向性电流保护的评价通过上述各种情况分析，在多源的网络接线中我们得加装方向性保护才能满足电网系统网络中所有保护装置他们动作的选择性[9]。这种保护的产生大大提高了电网的运行安全质量，因为用之前旧的保护方法无法满足我们全部的要求，一旦电网过于复杂，之前的保护方法就不能使用了，这样的话就会大大限制我们的