電力系統(tǒng)繼電保護——電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護PPT課件

1、2.2 雙側(cè)電源相間短路的方向性電流保護 2.2.1 存在的問題及解決方法(方向性電流保護) 2.2.2 功率方向繼電器的工作原理和動作特性 2.2.4 功率方向繼電器的900接線方式 2.2.5 方向性電流保護的整定及評價第1頁/共46頁2.2.1 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護存在的問題及解決方法方向性電流保護的工作原理第2頁/共46頁電流速斷保護存在的問題I1.1K11kactII 點短路時，如果，則保護 的速斷保護會誤動作I2.6K26kactII 點短路時，如果，則保護 的速斷保護會誤動作分析：短路功率方向與參考方向相反時可能誤動分析：短路功率方向與參考方向相反時可能誤動第3頁/共46頁過電

2、流保護存在的問題16K11tt點短路時，如果，則保護 的過電流保護會誤動作61K26tt點短路時，如果，則保護 的過電流保護會誤動作分析分析(1)短路功率方向與參考方向相反時可能誤動短路功率方向與參考方向相反時可能誤動(2)誤動作的保護的動作時間比較短誤動作的保護的動作時間比較短第4頁/共46頁討論：過電流保護安裝向元件的必要條件（1） 各個三段保護的多時間如下，1-8的時間分別為2.0S，3.0S，3.5S，0.1S，1.5S，2.5S，3S，0.1S，請給出安裝方向元件的保護有哪些？ 保護1,2,4,5,8都需要安裝方向元件。第5頁/共46頁討論：過電流保護安裝向元件的必要條件（2） 各個

3、三段保護的多時間如下，請給出安裝方向元件的保護有哪些？ 保護1,2,4,5,8都需要安裝方向元件。第6頁/共46頁討論：過電流保護安裝向元件的必要條件（3） 不安裝方向元件的必要條件是：本保護的動作時限比所有背側(cè)的保護的動作時間至少高出一個 安裝方向元件的條件是：本保護的動作時限比所有背側(cè)保護的動作時限低或者高一點，但是，高出的時間不到一個 要看短路電流的方向，只有流過同一個短路電流之間才會考慮配合。tt第7頁/共46頁討論：過電流保護安裝向元件的必要條件（4）第8頁/共46頁解決方法:方向性電流保護方向性電流保護方向性電流保護 = 電流保護電流保護 + 功率方向繼電器功率方向繼電器第9頁/共

4、46頁方向性電流保護間的配合關(guān)系A(chǔ)1D5432CB876LtLt5t7t6t4t3t2t1t8tIIEIE第10頁/共46頁2.2.2 功率方向繼電器的工作原理和動作特性第11頁/共46頁IE122kIK1K2UIIE1kIrI 正方向短路時電壓電流相位關(guān)系mAmA1Ak AUUIImA1mA1argargAmAkk AUUII00k109011coscos0mA mAmAA k AkUIU I第12頁/共46頁反方向短路時電壓電流相位關(guān)系0mA2mA2argarg180AmAkk AUUII000k2180180270022coscos(180)0mA mAmAA k AkUIU IIE12

5、2kIK1K2UIIE1kIrI第13頁/共46頁功率方向繼電器的工作原理正方向和反方向故障時的區(qū)別 短路功率的方向 母線電壓和短路電流之間的相位關(guān)系 功率方向繼電器：用以判別功率方向或測定電壓、電流間相位角的繼電器第14頁/共46頁功率方向繼電器的動作方程 當(dāng)余弦項和輸入繼電器的電壓、電流越大時，繼電器動作的靈敏度越高 任一項等于零或余弦項為負時，繼電器不動作11coscos0mA mAmAA k AkUIU Icos0mmmU I第15頁/共46頁最大靈敏角 當(dāng)輸入電壓和電流幅值不變時，方向繼電器輸出值隨兩者間相位角而變化，輸出為最大時的相位角稱為繼電器的最大靈敏角 為了在最常見的短路情況

6、下，使繼電器動作最靈敏，最大靈敏角應(yīng)等于在該情況下輸入繼電器的電壓與電流間的相位角00sensen+90arg90mmUIsencos()0mmmU Isen繼電器的內(nèi)角asena 第16頁/共46頁繼電器的動作特性 輸入繼電器的電壓、電流為A相電壓和A相短路電流 正方向發(fā)生三相短路時，輸入繼電器的電壓和電流間的相位角為線路阻抗角第17頁/共46頁繼電器的伏安特性繼電器的“潛動”：在只加入電流或只加入電壓的情況下，繼電器就能動作的現(xiàn)象。在反方向出口處三相短路時，潛動現(xiàn)象會導(dǎo)致方向繼電器誤動第18頁/共46頁2.2.4 功率方向繼電器的900接線方式第19頁/共46頁存在的問題 輸入繼電器的電壓

7、為母線A相電壓 輸入繼電器的電流為A相短路電流 在保護正方向出口處發(fā)生三相短路、A-B或C-A兩相接地短路、A相接地短路時，由于A相電壓很?。ń咏悖^電器拒動第20頁/共46頁功率方向繼電器的接線方式 功率方向繼電器的接線方式是指接入功率方向繼電器的電壓和電流的取舍； 功率方向繼電器的接線方式的分類：a)0度接線方式b)90度接線方式 功率方向繼電器的基本要求a)具有明確的方向性，故障類型，故障點的位置都不影響功率方向繼電器的動作特性；b)故障時，繼電器具有足夠的靈敏度第21頁/共46頁90度接線方式繼電器mImUAAIBCUBICAUCIABUBCAIBICIAUBUCU90接線方式是指

8、在三相對稱且功率因數(shù) 的情況下， 超前 的接線方式。cos1mIm90U這個定義僅僅是為了稱呼方便，沒什么物理意義。第22頁/共46頁90度接線方式時的動作特性0sen90ka cos()0BCAmUIaA相繼電器：第23頁/共46頁方向繼電器接線時的極性第24頁/共46頁正方向三相短路動作行為分析cos()0BCAmUIa090mAAmABCmAkIIUU0cos(90) 1ka090ka時繼電器最靈敏000cos(90)0090kka00090a第25頁/共46頁正方向BC兩相短路動作行為分析1. 正方向出口BC兩相短路SkZZ第26頁/共46頁正方向出口BC兩相短路向量圖AABCBBSU

9、EUUEI Z2212BCBSSBCBAEEEZZEEEE 2BCBCSEEIIZ 第27頁/共46頁A相繼電器動作行為分析當(dāng)忽略負荷電流時，0AI ，繼電器不動作第28頁/共46頁B相繼電器動作行為分析0,90mBBmBCAmBkIIUU000cos(90)0090CABkUIaa第29頁/共46頁C相繼電器動作行為分析0,90mCCmCABmCkIIUU000cos(90)0090ABCkUIaa第30頁/共46頁正方向BC兩相短路動作行為分析2. 正方向遠處正方向遠處BC兩相短路兩相短路SdZZ第31頁/共46頁正方向遠處BC兩相短路向量圖,0AAABBBSBCCCSCUEIUEI ZE

10、UEI ZE2()BCBCkSEEIIZZ 同理，A相繼電器不動作第32頁/共46頁B相繼電器動作行為分析0,120mBBmBCAmBkIIUE000cos(120)030120CABkUIaa第33頁/共46頁C相繼電器動作行為分析0,60mCCmCABmBkIIUE000cos(60)03060CABkUIaa 第34頁/共46頁 故障類型繼電器 三相A-B相B-C相C-A相 A相 B相 C相(3)00cos()1,:9090mmkkaka最靈敏：最靈敏：(,)ABCIU(,)BCAIU(,)CABIU090090090309006006006030903090正方向各種短路時，方向繼電器

11、能夠正確動作的內(nèi)角 的范圍使方向繼電器在正方向任何相間短路情況下能夠正確動作的條件3060第35頁/共46頁90度接線方式的評價優(yōu)點： 各種兩相短路都沒有死區(qū)，因為繼電器加入的是非故障相的相間電壓，其數(shù)值很高 適當(dāng)選擇繼電器的內(nèi)角a后，對線路上發(fā)生的各種故障都能保證動作的方向性缺點：正方向出口三相短路時有死區(qū)第36頁/共46頁2.2.5 方向性電流保護的整定及評價第37頁/共46頁1. 電流速斷保護的整定第38頁/共46頁電流速斷保護的保護范圍 兩側(cè)不安裝方向元件，取兩個保護整定值較大的值作為兩側(cè)保護的整定值； 弱電源側(cè)安裝方向元件，則各自按照躲開本線路末端短路時的最大短路電流來整定。 兩者整

12、定方法的區(qū)別： 兩個保護范圍不一樣。第39頁/共46頁2. 限時電流速斷保護的整定-助增BCABABIII 助增電流：助增電流：IIIIIII.2.1,1rebrabralsetrelABMsetKIKIIKK第40頁/共46頁2. 限時電流速斷保護的整定-外汲1,BCbrABBCaIIKI 外汲電流：外汲電流：第41頁/共46頁限時電流速斷保護的靈敏度校驗minksenIIsetIKI限時電流速斷保護只能作為近后備使用，靈敏度校驗與單側(cè)電源輸電線路相同。第42頁/共46頁3. 過電流保護的靈敏度的校驗作為遠后備靈敏度校驗時，需要考慮分支系數(shù)的影響：作為遠后備靈敏度校驗時，需要考慮分支系數(shù)的影響：mmaxinbrkseetanIIIsIKIK作為近后備靈敏度校驗時，不需要需要考慮分支系數(shù)的影響：作為近后備靈敏度校驗時，不需要需要考慮分支系數(shù)的影響：minksenIIIsetIKI第43頁/共46頁4. 對方向性電流保護的評價 在多電源網(wǎng)絡(luò)中，必須采用方向性保護才能保證選擇性 方向性電流保護的整定原則同單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護 接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且投資增加 出口三相短路時，方向元件有死區(qū)，導(dǎo)致整套保護