新教材第三章方向性电流保护-2.ppt

1、电力系统继电保护原理,主讲教师： 刘青,电自教研室,3. 电网的相间电流保护和方向性相间电流保护,3.2 电网相间短路的方向性电流保护,主要内容,问题的提出及解决办法 功率方向继电器 相间短路功率方向继电器接线方式 方向性电流保护整定计算特点 对方向性电流保护的评价,1.问题的提出及解决办法,对电流速断保护:,对于多电源或环形电网能否满足要求？,（1）问题的提出,对电流速断保护:,k2点短路时,若,保护3误动；,对于多电源或环形电网能否满足要求？,（1）问题的提出,对过电流保护:,k1点短路时要求,才能保证选择性,（1）问题的提出,对过电流保护:,k1点短路时要求,才能保证选择性,（1）问题的

2、提出,才能保证选择性,k2点短路时要求,矛盾,（2）原因分析,规定：短路功率的正方向为从母线流向线路,误动,（2）原因分析,规定：短路功率的正方向为从母线流向线路,误动,结论：误动的保护其短路电流的方向总是为反方向。,（3）解决方法,加装方向元件，规定功率为正方向时保护动作；而功率为反方向时保护不动作。可以利用功率方向继电器来判别方向。,+,电流保护,方向性电流保护,功率方向判断元件,+,2. 功率方向继电器,1）工作原理,流过保护的电流,短路电流,1）工作原理,1）工作原理,利用判别短路功率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。 用以判别功率方向或测定电流与电压间相位角

3、的继电器称为功率方向继电器。,2）、功率方向继电器的动作方程,以正方向三相短路时A相的功率方向继电器为例：,四个角度：,取30或45,为加入继电器的电压和电流的夹角即,为短路阻抗角；,为最大灵敏角；,：继电器内角；,动作方程,比相式 动作方程：,比幅式 动作方程： 推导过程：,令,令,用四边形法则来分析它们之间的关系：,不动作,A,A,A,B,B,B,C,C,C,C,D,D,D,动 作,动作边界,比幅式动作方程：,LG-11整流型功率方向继电器,（一）构成：,（二）功率方向继电器的动作区：,设,那么,最大灵敏角,（三）功率方向继电器的动作特性,在 中， 均为变数，,为了阐明继电器的动作特性，通

4、常采用固定其中一个变量来分析其它两个变量之间的关系。,1. 角度特性：,当 =常数时， 的关系曲线。,2. 伏安特性：,伏安特性是当 =常数时(一般取 )，,的关系曲线。,1. 角度特性：,当 =常数时， 的关系曲线。,继电器的动作范围是以 为中心的90区域内。,伏安特性是当 =常数时(一般取 )，,的关系曲线。,2. 伏安特性：,当加入继电器的电压,不管Ir多大，继电器都不会动作。从而在保护安装处附近发生三相短路时，由于Ur太低，保护将拒绝动作，使保护装置出现死区。,死区,死区及其消除办法:,GJ,记忆作用，记忆时间不小于50ms,（四）功率方向继电器的潜动问题,功率方向继电器潜动是指继电器

5、仅加入电压或电流一个电量就会动作的现象。,电流潜动: 只加电流不加电压时所产生的潜动。,电压潜动: 只加电压不加电流时所产生的潜动。,（四）功率方向继电器的潜动问题,潜动对继电保护的影响： 可能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，U0，Ir却很大，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。,消除潜动的办法： 调整R1用于消除电流潜动；调整R2用于消除电压潜动,3. 相间短路功率方向继电器的接线方式,（一）、对接线方式的要求,1.正方向任何类型的短路故障都能动作，而反方向故障时不动作； 2.故障后加入继电器的电流和电压应尽可能

6、大，并使短路阻抗角接近于最大灵敏角，以便消除和减小方向元件的死区。,90接线方式是指在三相对称且功率因数 的情况下， 超前 90的接线方式。,（二）、90接线方式,分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）,分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）,取,动作方程：,KWA：,分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）,不动作,KWC：,分析正方向远方两相短路（以BC两相短路为例）,动作,小结: 采用90接线方式的优缺点,优点： 对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高； 适当选择内角后，对线路上各种相间故障都能保证动作的方向性。 缺点： 三相短路时仍有死区

7、。,4. 方向性电流保护整定计算,(一)电流速断保护的整定计算,不带方向,带方向,同一线路两侧，定值小者加方向元件，定值大者可不加方向元件。,保护1可不加方向元件,电流速断保护方向元件的装设原则,外汲：使故障线路电流减少的现象。,(二)限时电流速断保护的整定计算 仍然是与下一级保护的第一段配合，但需考虑保护安装点与短路点之间有分支电路的影响。,助增：使故障线路电流增大的现象。,助增电源,助增电流,外汲电流,(二)限时电流速断保护的整定计算,引入分支系数,当仅有助增时,(二)限时电流速断保护的整定计算,引入分支系数：,最大分支系数：,最小分支系数：,(二)限时电流速断保护的整定计算,引入分支系数

8、,当仅有外汲时,(二)限时电流速断保护的整定计算,引入分支系数,当无分支时,(二)限时电流速断保护的整定计算,引入分支系数,当既有助增又有外汲时， 可能大于1，也可能小于1,(二)限时电流速断保护的整定计算,引入分支系数,(三)过电流保护方向元件的装设原则,整定原则与单侧电源网络中过电流保护的整定原则相同，但校验远后备灵敏度时需考虑分支系数的影响：,远后备：,对同一变电站的电源出线，动作延时长的可不加方向元件，动作延时小的或相等时要加方向元件。,(三)过电流保护方向元件的装设原则,保护2和保护3要加方向元件,方向电流保护的功能逻辑框图,5. 对方向性电流保护的评价,在多电源网络及单电源环网中能

9、保证选择性； 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电流保护； 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资； 出口三相短路时，功率方向继电器有死区；,下图网络为110KV系统，线路AB、BC均装设三段式电流保护，已知,线路AB的负荷电流为170A，试计算：保护1各段的动作电流、动作时间及灵敏度校验。,习题1,t4=1s,解：电流保护I段,1、定值计算：,解：,2、时间：,3、灵敏度校验：,解：II段,1、定值计算：,解：II段,1、定值计算：,2、时间：,3、灵敏度校验：,解：III段：,1、定值计算：,2、时间：,解：III段,3、灵敏度校验：,近后备：,解：III段,3、灵敏度校验：,远后备：,解：III段,3、灵敏度校验：,远后备：,习题2,根据 接线的功率方向继电器的动作方程，结合相量图分析保护远方向发生BC两相短路时各个继电器的动作情况。,取,本节学习重点,了解并认识在双侧电源网络中继电保护动作带有方向性的必要性。 熟练掌握功率方向继电器的工作原理、构造及其动作特性。学习中首先要弄清楚电压电流的参考方向是如何规定的，以及参考方向与实际方向之间的关系。其次，要了解并认识电力系统正常运行及发生故障时电压电流之间的相位关系。并掌握有关功率方向继电器