電網(wǎng)電流保護(hù)第4講1

1、 問題的引出問題的引出在單電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，階段式電流保護(hù)靠動(dòng)作定在單電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，階段式電流保護(hù)靠動(dòng)作定值和時(shí)限的配合關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)正向故障的選擇性動(dòng)值和時(shí)限的配合關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)正向故障的選擇性動(dòng)作；同時(shí)在被保護(hù)線路反方向故障時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)誤作；同時(shí)在被保護(hù)線路反方向故障時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象。（為什么？）動(dòng)現(xiàn)象。（為什么？）但實(shí)際電網(wǎng)包含多個(gè)電源，尤其是輸電網(wǎng)絡(luò)和部分但實(shí)際電網(wǎng)包含多個(gè)電源，尤其是輸電網(wǎng)絡(luò)和部分配電網(wǎng)絡(luò)大多是由雙端電源供電的。在這樣的電網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)大多是由雙端電源供電的。在這樣的電網(wǎng)中，單靠定值和動(dòng)作時(shí)間是無(wú)法滿足選擇性跳閘的中，單靠定值和動(dòng)作時(shí)間是無(wú)法滿足選擇性跳閘的要求。要求

2、。 多電源網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：兩側(cè)均裝設(shè)斷路器多電源網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：兩側(cè)均裝設(shè)斷路器 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析CASE1：動(dòng)作時(shí)間不配合引起誤動(dòng)動(dòng)作時(shí)間不配合引起誤動(dòng)K1故障時(shí)，繼電器故障時(shí)，繼電器6和繼電器和繼電器1，若動(dòng)作電流定值，若動(dòng)作電流定值相同，而繼電器相同，而繼電器1動(dòng)作時(shí)間短，則繼電器動(dòng)作時(shí)間短，則繼電器1誤動(dòng)，變誤動(dòng)，變電站電站C母線失電。母線失電。 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析 CASE2：動(dòng)作電流無(wú)法配合引起誤動(dòng)動(dòng)作電流無(wú)法配合引起誤動(dòng)K1故障時(shí)，繼電器故障時(shí)，繼電器1速斷動(dòng)作電流小于繼電器速斷動(dòng)作電流小于繼電器6限限時(shí)電流速

3、斷動(dòng)作電流，則線路時(shí)電流速斷動(dòng)作電流，則線路BC在在B側(cè)出口故障時(shí)側(cè)出口故障時(shí)繼電器繼電器1仍會(huì)誤動(dòng)。仍會(huì)誤動(dòng)。 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析 可見在多電源網(wǎng)絡(luò)中，可見在多電源網(wǎng)絡(luò)中，僅靠動(dòng)作電流大小和動(dòng)作時(shí)僅靠動(dòng)作電流大小和動(dòng)作時(shí)間的配合，可能不能滿足選擇性的要求間的配合，可能不能滿足選擇性的要求，造成保護(hù)，造成保護(hù)的區(qū)外誤動(dòng)的區(qū)外誤動(dòng) 解決方案解決方案 加裝方向元件加裝方向元件 （一）保護(hù)電流電壓參考方向的規(guī)定（一）保護(hù)電流電壓參考方向的規(guī)定一般規(guī)定一般規(guī)定電流參考方向：電流參考方向：取由母線指向被保護(hù)線路為正取由母線指向被保護(hù)線路為正電壓參考方向：電壓參考方向

4、：為由線路指向大地為由線路指向大地 （二）（二）K1故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析對(duì)保護(hù)對(duì)保護(hù)2、3和和6、7而言，故障發(fā)生在被保護(hù)線路的而言，故障發(fā)生在被保護(hù)線路的正方向上，正方向上，保護(hù)測(cè)量的電壓超前電流保護(hù)測(cè)量的電壓超前電流 （為線路阻（為線路阻抗角）。功率為正（性質(zhì)為感性）?？菇牵９β蕿檎ㄐ再|(zhì)為感性）。 （二）（二）K1故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析對(duì)保護(hù)對(duì)保護(hù)4、5和和1、8而言，故障發(fā)生在被保護(hù)線路的而言，故障發(fā)生在被保護(hù)線路的反方向上，反方向上，保護(hù)測(cè)量的電壓滯后電流保護(hù)測(cè)量的電壓滯后電流 （為（為線路阻抗角）。功率

5、為負(fù)（性質(zhì)為容性）。線路阻抗角）。功率為負(fù)（性質(zhì)為容性）。因此利用故障功率的正負(fù)或者電壓電流的相位關(guān)系因此利用故障功率的正負(fù)或者電壓電流的相位關(guān)系可以判別故障是發(fā)生在正方向還是發(fā)生在反方向，可以判別故障是發(fā)生在正方向還是發(fā)生在反方向，從而構(gòu)成方向判別元件。從而構(gòu)成方向判別元件。180 （一）方向元件與電流元件的配合關(guān)系（一）方向元件與電流元件的配合關(guān)系 假設(shè)所有保護(hù)均裝設(shè)了方向判別元件，其正方向規(guī)定如圖所示。 所有電流元件按單側(cè)電源工作時(shí)進(jìn)行保護(hù)整定和配置。 只有當(dāng)故障發(fā)生在正方向時(shí)，才允許電流保護(hù)動(dòng)作。即方向元件和電流元件與門出口跳閘。 方向元件僅判別故障方向，并不作為故障判別元件，故障判別

6、是靠電流元件實(shí)現(xiàn)的，這種作用稱之為閉鎖。 （二）工作邏輯（注意與圖5.25的區(qū)別） （一）對(duì)功率方向元件的基本要求 有明確的方向性有明確的方向性（理論上能嚴(yán)格區(qū)分正反向故障）（理論上能嚴(yán)格區(qū)分正反向故障） 方向性不受故障類型、運(yùn)行方式、系統(tǒng)狀態(tài)的影響方向性不受故障類型、運(yùn)行方式、系統(tǒng)狀態(tài)的影響 故障時(shí)可靠動(dòng)作并有足夠靈敏度故障時(shí)可靠動(dòng)作并有足夠靈敏度（應(yīng)用中滿足工程要（應(yīng)用中滿足工程要求）求） 正反向要有較大的差別正反向要有較大的差別 （二）功率方向的實(shí)現(xiàn)（二）功率方向的實(shí)現(xiàn)正反向故障電流電壓向量圖正反向故障電流電壓向量圖正向三相短路：電流滯后于電壓正向三相短路：電流滯后于電壓反向三相短路：電

7、流超前于電壓反向三相短路：電流超前于電壓180由此可見利用故障時(shí)，電流、由此可見利用故障時(shí)，電流、電壓的相位關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)方向電壓的相位關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)方向的判別的判別 （三）功率方向元件的動(dòng)作特性功率方向繼電器一般特性功率方向繼電器一般特性其中：其中：Ur，Ir：繼電器輸入電壓和電流：繼電器輸入電壓和電流 ：方向元件最大靈敏角。其含義為輸入電流電壓：方向元件最大靈敏角。其含義為輸入電流電壓幅值一定時(shí)，功率方向繼電器輸出功率最大時(shí)電流幅值一定時(shí)，功率方向繼電器輸出功率最大時(shí)電流電壓之間的相角差。電壓之間的相角差。其輸出功率與最大靈敏角的關(guān)系為其輸出功率與最大靈敏角的關(guān)系為為使線路故障時(shí)，功率方向繼電

8、器最靈敏，就必須為使線路故障時(shí)，功率方向繼電器最靈敏，就必須使這時(shí)功率方向繼電器輸出功率最大。從而使這時(shí)功率方向繼電器輸出功率最大。從而 線線路阻抗角，此時(shí)輸出功率為最大路阻抗角，此時(shí)輸出功率為最大90arg90senjrrU eI sencos()senUIsen （三）功率方向元件的動(dòng)作特性（三）功率方向元件的動(dòng)作特性最大靈敏角和內(nèi)角最大靈敏角和內(nèi)角的關(guān)系的關(guān)系工程上更多的采用內(nèi)角工程上更多的采用內(nèi)角表示功率方向繼電器的動(dòng)作表示功率方向繼電器的動(dòng)作特性，它與最大靈敏角的關(guān)系如下：特性，它與最大靈敏角的關(guān)系如下：sen （三）功率方向元件的動(dòng)作特性（三）功率方向元件的動(dòng)作特性功率方向繼電器輸

9、入電壓和電流功率方向繼電器輸入電壓和電流Ur，Ir的選擇的選擇功率方向繼電器的實(shí)質(zhì)是利用一個(gè)參考電壓來(lái)確定功率方向繼電器的實(shí)質(zhì)是利用一個(gè)參考電壓來(lái)確定故障電流的方向故障電流的方向理論上講任何可以判斷故障電流方向的電壓相量都理論上講任何可以判斷故障電流方向的電壓相量都可以作為參考電壓可以作為參考電壓 由前面分析最直接的實(shí)現(xiàn)方案如下：由前面分析最直接的實(shí)現(xiàn)方案如下：90arg90IeUsenj符合該動(dòng)作方程的功率方向繼電器稱為符合該動(dòng)作方程的功率方向繼電器稱為0接線功率方向繼電器（？）接線功率方向繼電器（？） （三）功率方向元件的動(dòng)作特性（三）功率方向元件的動(dòng)作特性 （四）（四） 0接線功率方向繼

10、電器方向死區(qū)接線功率方向繼電器方向死區(qū)何謂方向死區(qū)：何謂方向死區(qū)：由于用于確定方向的參考相量電壓兩由于用于確定方向的參考相量電壓兩支量值過小，導(dǎo)致比相誤差太大（指針效應(yīng)），可能支量值過小，導(dǎo)致比相誤差太大（指針效應(yīng)），可能引起方向元件誤判方向稱為方向元件存在死區(qū)引起方向元件誤判方向稱為方向元件存在死區(qū)出口三相短路，出口三相短路， 0接線功率方向繼電器存在方向死區(qū)接線功率方向繼電器存在方向死區(qū) （四）（四） 解決方向死區(qū)的方法解決方向死區(qū)的方法 方向死區(qū)產(chǎn)生的根本原因是由于比相的參考電壓量值方向死區(qū)產(chǎn)生的根本原因是由于比相的參考電壓量值太低太低 引入非故障相相電壓消除方向死區(qū)（引入非故障相相電壓

11、消除方向死區(qū)（90接線功率方接線功率方向元件，序分量方向元件），向元件，序分量方向元件）， 采用記憶電壓消除方向死區(qū)采用記憶電壓消除方向死區(qū) （五）（五） 方向元件的實(shí)現(xiàn)方向元件的實(shí)現(xiàn)模擬式實(shí)現(xiàn)方法：模擬式實(shí)現(xiàn)方法：方波方波濾波濾波移相電壓形成1&ms205ms205電壓形成123456789rUjrUeRIJ圖 229 集成電路型功率方向繼電器框圖rI （五）（五） 方向元件的實(shí)現(xiàn)方向元件的實(shí)現(xiàn)數(shù)字式實(shí)現(xiàn)方法數(shù)字式實(shí)現(xiàn)方法 （六）（六） 功率方向家電器的潛動(dòng)問題功率方向家電器的潛動(dòng)問題 所謂潛動(dòng)就是指在只加入電流或只加入電壓的情況下，所謂潛動(dòng)就是指在只加入電流或只加入電壓的情況下，繼電器就能夠動(dòng)作的現(xiàn)象。發(fā)生潛動(dòng)的最大危害是在反方繼電器就能夠動(dòng)作的現(xiàn)象。發(fā)生潛動(dòng)的最大危害是在反方向出口處三相短路時(shí)，此時(shí)電壓