新教材第三章方向性电流保护-2.ppt

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 3.2 电网相间短路的方向性电流保护电网相间短路的方向性电流保护主要内容主要内容1.问题的提出及解决办法问题的提出及解决办法2.功率方向继电器功率方向继电器3.相间短路功率方向继电器接线方式相间短路功率方向继电器接线方式4.方向性电流保护整定计算特点方向性电流保护整定计算特点5.对方向性电流保护的评价对方向性电流保护的评价1.1.问题的提出及解决办法问题的提出及解决办法对电流速断保护对电流速断保护:k1k1点短路时点短路时,若若保护保护2 2误动；误动；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）问题的提出对电流速断保护对电流速断保护:k2k2点短路时点短路时,若若保护保护3 3误动；误动；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）问题的提出对过电流保护对过电流保护:k k1 1点短路时要求点短路时要求才能保证选择性才能保证选择性（1 1）问题的提出）问题的提出对过电流保护对过电流保护:k k1 1点短路时要求点短路时要求才能保证选择性才能保证选择性（1 1）问题的提出）问题的提出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矛盾（2 2）原因分析）原因分析规定：短路功率的正方向为从母线流向线路规定：短路功率的正方向为从母线流向线路误动误动（2 2）原因分析）原因分析规定：短路功率的正方向为从母线流向线路规定：短路功率的正方向为从母线流向线路误动误动结论：结论：误动的保护其短路电流的方向总是为反方向。（3 3）解决方法）解决方法加加装装方方向向元元件件，规规定定功功率率为为正正方方向向时时保保护护动动作作；而而功功率率为为反反方方向向时时保保护护不不动动作作。可可以以利利用用功率方向继电器来判别方向。功率方向继电器来判别方向。+51ABCD3EA电流保护 方向性电流保护功率方向判断元件+2.2.功率方向继电器功率方向继电器1 1）工作原理）工作原理流过保护的电流短路电流1 1）工作原理）工作原理1 1）工作原理）工作原理 利用判别利用判别短路功率的方向或电流短路功率的方向或电流与电压之间的相位关系与电压之间的相位关系，就可以判别，就可以判别发生故障的方向。发生故障的方向。用以判别功率方向或测定电流与用以判别功率方向或测定电流与电压间相位角的继电器称为功率方向电压间相位角的继电器称为功率方向继电器。继电器。2 2）、功率方向继电器的动作方程）、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：四个角度：取取3030或或4545为加入继电器的电压和电流的夹角即加入继电器的电压和电流的夹角即 为短路阻抗角；为短路阻抗角；为最大灵敏角；为最大灵敏角；：继电器内角；继电器内角；动作方程动作方程比相式比相式 动作方程：动作方程：比幅式比幅式 动作方程：动作方程：推导过程：推导过程：令令用四边形法则来分析它们之间的关系：用四边形法则来分析它们之间的关系：不动作不动作AAABBBCCCCDDD动动 作作动作边界动作边界比幅式动作方程：比幅式动作方程：LG-11整流型功率方向继电器整流型功率方向继电器（一）构成：（一）构成：动作最灵敏动作最灵敏临界动作临界动作（二）功率方向继电器的动作区：（二）功率方向继电器的动作区：设设那么那么最大灵敏角最大灵敏角（三）功率方向继电器的动作特性（三）功率方向继电器的动作特性在在 中，中，均为变数，均为变数，为了阐明继电器的动作特性，通常采用固定其中一个为了阐明继电器的动作特性，通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。变量来分析其它两个变量之间的关系。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。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。继电器的动作范围是以继电器的动作范围是以 为中心的为中心的90区域内。区域内。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。2.伏安特性：伏安特性：当加入继电器的电压当加入继电器的电压不管不管Ir多大，继电器多大，继电器都不会动作。从而在都不会动作。从而在保护安装处附近发生保护安装处附近发生三相短路时，由于三相短路时，由于Ur太低，保护将拒绝动太低，保护将拒绝动作，使保护装置出现作，使保护装置出现死区死区。死区死区死区及其消除办法死区及其消除办法:GJ记忆作用，记忆时间不小于记忆作用，记忆时间不小于50ms（四）功率方向继电器的潜动问题（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仅加入电压或功率方向继电器潜动是指继电器仅加入电压或电流一个电量就会动作的现象。电流一个电量就会动作的现象。电流潜动电流潜动:只加电流不加电压时所产生的潜动。只加电流不加电压时所产生的潜动。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。（四）功率方向继电器的潜动问题（四）功率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。潜动对继电保护的影响：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，向出口金属性三相短路时，U0，Ir却很大，如果继却很大，如果继电器潜动，则会使保护误跳闸，扩大事故。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用于消除电流潜动；调整用于消除电流潜动；调整R2用于消除电压潜动用于消除电压潜动3.3.相间短路功率方向继电器相间短路功率方向继电器的接线方式的接线方式（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接线方式是指在三相对称且功率因数 的情况的情况下，下，超前超前 90的接线方式。的接线方式。KWCKWBKWA继电器（二）、（二）、9090接线方式接线方式分析正方向出口两相短路（以分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）两相短路为例）分析正方向出口两相短路（以分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）两相短路为例）取取动作方程：动作方程：KWA：分析正方向出口两相短路（以分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）两相短路为例）不动作不动作KWB：动作动作KWC：动作动作KWC：分析正方向远方两相短路（以分析正方向远方两相短路（以BC两相短路为例）两相短路为例）KWA：不动作不动作KWB：动作动作动作动作小结小结:采用采用9090接线方式的优缺点接线方式的优缺点优点：优点：对各种两相短路都没有死区，因为继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，其电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；值很高；适当选择内角适当选择内角后，对线路上各种相后，对线路上各种相间故障都能保证动作的方向性。间故障都能保证动作的方向性。缺点：缺点：三相短路时仍有死区。三相短路时仍有死区。4.4.方向性电流保护整定计算方向性电流保护整定计算(一一)电流速断保护的整定计算电流速断保护的整定计算不带方向不带方向带方向带方向同一线路两侧，定值小者加方向元件，定同一线路两侧，定值小者加方向元件，定值大者可不加方向元件。值大者可不加方向元件。保护保护1 1可不加可不加方向元件方向元件电流速断保护电流速断保护方向元件的装设原则方向元件的装设原则外汲：使故障线路电流减少的现象。外汲：使故障线路电流减少的现象。(二二)限时电流速断保护的整定计算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。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：使故障线路电流增大的现象。助增电源助增电源助增电流助增电流 外汲电流外汲电流(二二)限时电流速断保护的整定计算限时电流速断保护的整定计算引入分支系数引入分支系数当仅有助增时当仅有助增时(二二)限时电流速断保护的整定计算限时电流速断保护的整定计算引入分支系数：引入分支系数：最大分支系数：最小分支系数：(二二)限时电流速断保护的整定计算限时电流速断保护的整定计算引入分支系数引入分支系数当仅有外汲时当仅有外汲时(二二)限时电流速断保护的整定计算限时电流速断保护的整定计算引入分支系数引入分支系数当无分支时当无分支时(二二)限时电流速断保护的整定计算限时电流速断保护的整定计算引入分支系数引入分支系数当既有助增又有外汲时，当既有助增又有外汲时，可能大于可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1(二二)限时电流速断保护的整定计算限时电流速断保护的整定计算引入分支系数引入分支系数(三三)过电流保护方向元件的装设原则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加方向元件，动作延时小的或相等时要加方向元件。元件。(三三)过电流保护方向元件的装设原则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方向电流保护的功能逻辑框图5.5.对方向性电流保护的评价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保证选择在多电源网络及单电源环网中能保证选择性；性；快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电流保护；流保护；接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资；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；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1t4=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远方向发生BC两相短路时各个继电器的动作情况。取取本节学习重点本节学习重点了解并认识在双侧电源网络中继电保护动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。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。并掌握有关时电压电流之间的相位关系。并掌握有关功率方向继电器的最大灵敏角、内角和死功率方向继电器的最大灵敏角、内角和死区等基本概念。区等基本概念。本节学习重点本节学习重点熟练掌握相间短路的功率方向继电器熟练掌握相间短路的功率方向继电器的典型接线方式的典型接线方式-90-90接线及其动作接线及其动作行为分析方法。学习中要弄清接线方行为分析方法。学习中要弄清接线方式的含义，掌握采用式的含义，掌握采用9090接线方式的接线方式的功率方向继电器在各种相间短路时动功率方向继电器在各种相间短路时动作行为的分析方法。作行为的分析方法。掌握方向性电流保护的整定计算特点，掌握方向性电流保护的整定计算特点，以及装设方向元件的条件。以及装设方向元件的条件。The End