第2.2章雙側(cè)電源相間短路的方向性電流保護(hù)-90接線

1、2.2 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護(hù)一、問題的提出及解決辦法二、功率方向繼電器的工作原理三、功率方向繼電器的9090接線方式四、方向電流保護(hù)的應(yīng)用特點(diǎn)上節(jié)課重點(diǎn)知識(shí)回顧1 1、問題的提出及解決辦法；、問題的提出及解決辦法；2 2、功率方向繼電器的工作原理。、功率方向繼電器的工作原理。一、問題的提出及解決辦法1 12 23 34 45 56 6+1 13 35 52 24 46 6電流保護(hù) 方向性電流保護(hù)功率方向判斷元件+ 二、功率方向繼電器的工作原理1kINrUU1rkII 1k1.工作原理ok1rro90IUarg00cosIUPk1rrrI流過保護(hù)的電流短路電流2kI1.工作原理r

2、Iorro270IUarg1800)cos(180IUPk2orrNrUU2kI2kk2180 o2rkII 1.工作原理 利用判別短路功率的方向或電流與電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別發(fā)生故障的方向。 用以判別功率方向或測(cè)定電流與電壓間相位角的繼電器稱為功率方向繼電器。2.功率方向繼電器的動(dòng)作方程以正方向三相短路時(shí)A相的功率方向繼電器為例： 909000rrrrrcoscosIUPBUCUAUrk1IIA 60krBCUU 30 四個(gè)角度：四個(gè)角度：ksen 90ksensen ，取取3030或或4545rrrrIUarg 為加入繼電器的電壓和電流的夾角即加入繼電器的電壓和電流的夾角即 為短路

3、阻抗角；為短路阻抗角；為最大靈敏角；為最大靈敏角；：繼電器內(nèi)角；繼電器內(nèi)角；動(dòng)作方程動(dòng)作方程比相式比相式 動(dòng)作方程：動(dòng)作方程：9090rr IeUjarg 9090rrIUarg比幅式比幅式 動(dòng)作方程動(dòng)作方程推導(dǎo)過程：推導(dǎo)過程：9090rr IeUjarg9090r90rk IeUj)(arg9090kr90r jjeIeUarg90arg90rIruIKUKrIruIKDUKC 令9090 DCargrIrurIruIKUKDCBIKUKDCA 令用四邊形法則來分析它們之間的關(guān)系：用四邊形法則來分析它們之間的關(guān)系：90argDC90argDC90argDCBABABA不動(dòng)作不動(dòng)作動(dòng)動(dòng) 作作動(dòng)

4、作邊界動(dòng)作邊界DABCDABCDABC時(shí)繼電器動(dòng)作BArIrurIru IKUKIKUKDCDC比幅式動(dòng)作方程：比幅式動(dòng)作方程：rIrurIruIKUKIKUK 3. LG-11整流型功率方向繼電器UIrIrUAIKUKU rIrUBIKUKU aibiAUBU（一）構(gòu)成：rIrurIruIKUKIKUK rIrUrIrUIKUKIKUK90arg90rIrUIKUKIU（內(nèi)角）（內(nèi)角）9090rrIUarg)( 動(dòng)作方程功率形式功率形式0rrr)cos(IU rU90rIrIIKIrUUKAUBU動(dòng)作最靈敏動(dòng)作最靈敏rIrIIKIrUUKAUBU臨界動(dòng)作臨界動(dòng)作（二）功率方向繼電器的動(dòng)作區(qū)：

5、設(shè)設(shè)3060IUI 即60IUarg120rr 那么那么senrI 30sen最大靈敏角最大靈敏角（三）功率方向繼電器的動(dòng)作特性在在 中，中， 均為變數(shù)，均為變數(shù)，0)cos(IUrrr rrr和、IU為了闡明繼電器的動(dòng)作特性，通常采用固定其中一為了闡明繼電器的動(dòng)作特性，通常采用固定其中一個(gè)變量來分析其它兩個(gè)變量之間的關(guān)系。個(gè)變量來分析其它兩個(gè)變量之間的關(guān)系。1. 角度特性：角度特性：當(dāng)當(dāng) =常數(shù)時(shí)，常數(shù)時(shí)， 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。2. 伏安特性：伏安特性：伏安特性是當(dāng)伏安特性是當(dāng) =常數(shù)時(shí)常數(shù)時(shí)(一般取一般取 )， 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。)f(IUroprsenr rI)f(Urop1.

6、 角度特性：角度特性：當(dāng)當(dāng) =常數(shù)時(shí)，常數(shù)時(shí)， 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。rI)(ropfU繼電器的動(dòng)作范圍是以繼電器的動(dòng)作范圍是以 為中心的為中心的90區(qū)域內(nèi)。區(qū)域內(nèi)。sen)(oprUUr06030 120 min.opU伏安特性是當(dāng)伏安特性是當(dāng) =常數(shù)時(shí)常數(shù)時(shí)(一般取一般取 )，rsenr 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。)(ropIfU2. 伏安特性：伏安特性：opUrImin.opUmin.opI當(dāng)加入繼電器的電壓當(dāng)加入繼電器的電壓min.oprUU 不管不管Ir多大，繼電器多大，繼電器都不會(huì)動(dòng)作。從而在都不會(huì)動(dòng)作。從而在保護(hù)安裝處附近發(fā)生保護(hù)安裝處附近發(fā)生三相短路時(shí)，由于三相短路時(shí)，由于Ur

7、太低，保護(hù)將拒絕動(dòng)太低，保護(hù)將拒絕動(dòng)作，使保護(hù)裝置出現(xiàn)作，使保護(hù)裝置出現(xiàn)死區(qū)死區(qū)。死區(qū)死區(qū)（四）死區(qū)及其消除辦法:GJ0Ul記憶作用，記憶時(shí)間不小于記憶作用，記憶時(shí)間不小于50msUI（五）功率方向繼電器的潛動(dòng)問題功率方向繼電器潛動(dòng)是指繼電器僅加入電壓或電流一個(gè)電量就會(huì)動(dòng)作的現(xiàn)象。只加電流不加電壓時(shí)所產(chǎn)生的潛動(dòng)稱為電流潛動(dòng)。只加電壓不加電流時(shí)所產(chǎn)生的潛動(dòng)稱為電壓潛動(dòng)。產(chǎn)生潛動(dòng)的原因：形成 的電路參數(shù)不平衡。BAUU和消除潛動(dòng)的辦法：調(diào)整R1用于消除電流潛動(dòng)；調(diào)整R2用于消除電壓潛動(dòng)潛動(dòng)對(duì)繼電保護(hù)的影響：可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作。例如：在保護(hù)的反方向斷路器附近金屬性三相短路時(shí)，U0，Ir卻很大

8、，如果繼電器潛動(dòng)，則會(huì)使保護(hù)誤跳閘，擴(kuò)大事故。因此，要求功率方向繼電器無潛動(dòng)現(xiàn)象。三、 功率方向繼電器的90接線方式要求：保證選擇性和較高的靈敏性。廣泛采用：90接線方式9090rrIUarg)(1r)cos(滿足選擇性為了有較高的靈敏性，應(yīng)即滿足0r三相短路 時(shí)01j動(dòng)作區(qū)不動(dòng)作區(qū)ksenAICUAUBU)(rI)(rUk60k問題: 有電壓死區(qū)功率方向繼電器的動(dòng)作特性三相短路 時(shí)01j動(dòng)作區(qū)不動(dòng)作區(qū)60kAICUAUBUk)(rBCUU90k90ksen)(rI功率方向繼電器的動(dòng)作特性k90功率方向繼電器的內(nèi)角9090rrIUarg90接線方式是指在三相對(duì)稱且功率因數(shù) 的情況下， 超前 9

9、0的接線方式。1cosrIrUKWCKWBKWA繼電器rIrUAIBICIBCUCAUABUAUBUCUAIBICI)(rI)(rBCUU這個(gè)定義僅僅是為了稱呼方便，沒有什么物理意義。采用按相起動(dòng)接線。所謂按相啟動(dòng)接線是指接入同名相電流的測(cè)量元件和功率方向元件的接點(diǎn)串聯(lián)，而后于其他元件相并聯(lián)后啟動(dòng)邏輯元件。三相式方向過電流保護(hù)的原理接線圖三相式方向過電流保護(hù)的原理接線圖對(duì)功率方向繼電器的接線，必須十分注意繼電器電流線圈和電壓線圈的極性。為使此時(shí)為使此時(shí)KW動(dòng)作最靈敏動(dòng)作最靈敏190k)cos( k90 在各種相間短路時(shí)的工作情況分析：（1）正方向三相對(duì)稱短路AUBUCUAIBICIk以以KWA

10、為例為例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP900 應(yīng)選擇為使為使PrA0在各種相間短路時(shí)的工作情況分析：（1）正方向三相對(duì)稱短路AUBUCUAIBICIk以以KWA為例為例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP（2）正方向出口BC兩相短路SkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk)EE(21EZ2ZEEEZIEUUCBBssCBBskBCBAAEUAAUEBECEBUCUBCEBIkCI（2）正方向出口BC兩相短路AAUEBECEBUCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk對(duì)KWA：當(dāng)

11、忽略負(fù)荷電流時(shí)繼電器不動(dòng)作0AIAAUEBECEBUCUBCEBIkCI（2）正方向出口BC兩相短路AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)(rI（2）正方向出口BC兩相短路)(rCAUUrB對(duì)KWB：90krB)cos(90kBCArBIUP900內(nèi)角的選擇范圍：AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)(rI（2）正方向出口BC兩相短路)(rABUUrC對(duì)KWC：90krC)cos(90kCABrCIUP900內(nèi)角的選擇范圍：（3）正方向遠(yuǎn)處BC兩相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk（3）正方向遠(yuǎn)處BC兩相短路AAU

12、EBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI對(duì)KWA：當(dāng)忽略負(fù)荷電流時(shí)繼電器不動(dòng)作0AIAAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向遠(yuǎn)處BC兩相短路對(duì)KWB：120krB)cos(120kBCArBIUP12030內(nèi)角的選擇范圍：)(rCAUUkBAAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向遠(yuǎn)處BC兩相短路對(duì)KWC：60krC)cos(60kBCArBIUP6030內(nèi)角的選擇范圍：)(rABUUkC 故障類型繼電器三相AB兩相BC兩相CA兩相KWAKWBKWC900 900 900 9003 600 9003 600 600 9003

13、正方向各種短路時(shí)，方向繼電器能夠正確動(dòng)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(dòng)作的條件：6003 為了減少死區(qū)范圍，三相短路時(shí)應(yīng)使1)cos(rk90優(yōu)點(diǎn)：(1)各種兩相短路故障都沒有死區(qū)，因?yàn)槔^電器 加入的是非故障的相間電壓，其值很高。(2)適當(dāng)選擇內(nèi)角后，對(duì)線路上各種相間故障 都保證動(dòng)作的方向性。缺點(diǎn)： 正方向出口三相短路時(shí)有死區(qū)。三、方向電流保護(hù)的應(yīng)用特點(diǎn)kIlIset1IIset2IIEIIE1.電流速斷保護(hù)k2.maxIrelIset1IKIk1.maxIrelIset2IKI不帶方向不帶方向kIl)(Iset2帶方向IIEIIE1.電流速斷保護(hù)助增：使故障線

14、路電流增大的現(xiàn)象ABIBCIBIBCI 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)助增電源助增電流ABIBCIBIBCI 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)外汲：使故障線路電流減少的現(xiàn)象外汲電流ABIBCIBIBCI 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)ABBCbII電流被保護(hù)線路流過的短路流故障線路流過的短路電KABIBCIBI2.限時(shí)電流速斷保護(hù)ABBCbII電流被保護(hù)線路流過的短路流故障線路流過的短路電K12ABC當(dāng)僅有助增時(shí)當(dāng)僅有助增時(shí)1KIIbABBC ABIBCIBCI 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)ABBCbII電流被保護(hù)線路流過的短路流故障線路流過的短路電K當(dāng)僅有外汲時(shí)當(dāng)僅有外汲時(shí)1KIIbABBC 12ABCABIBCI2.限時(shí)電流速斷

15、保護(hù)ABBCbII電流被保護(hù)線路流過的短路流故障線路流過的短路電K12ABC當(dāng)無分支時(shí)當(dāng)無分支時(shí)1KIIbABBC ABIBCIBIBCI 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)ABBCbII電流被保護(hù)線路流過的短路流故障線路流過的短路電K當(dāng)既有助增又有外汲時(shí)，當(dāng)既有助增又有外汲時(shí)， 可能大于可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1bKABIBCIBIBCI 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)minb.Iset2IIKIIset1KIKIABIBCIBIBCI 2.限時(shí)電流速斷保護(hù)1ZZZKB.minABA.maxb.max 最大分支系數(shù)：最小分支系數(shù)：1ZZZKB.maxABA.minb.min A.maxZA.min

16、ZB.minZB.maxZ3.過電流保護(hù)1.5s2.5s同一母線的各電源出線的保護(hù)，動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)者可不裝設(shè)方向元件；動(dòng)作時(shí)限較短者必須裝設(shè)方向元件；如果動(dòng)作時(shí)限相同，則都必須裝設(shè)方向元件。2s2s對(duì)同一變電站的電源出線，動(dòng)作延時(shí)長(zhǎng)的可不加方向元件，動(dòng)作延時(shí)小的或相等時(shí)要加方向元件。 保護(hù)2和保護(hù)3要加方向元件3.過電流保護(hù) 整定原則與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中過電流保護(hù)的整定原則相同，但校驗(yàn)遠(yuǎn)后備靈敏度時(shí)需考慮分支系數(shù)的影響：IIIset.1b.maxdC.minIIIsenIKIK 遠(yuǎn)后備：3.過電流保護(hù)4.對(duì)方向性電流保護(hù)的評(píng)價(jià)n 在多電源網(wǎng)絡(luò)及單電源環(huán)網(wǎng)中能保證選擇性；n 快速性和靈敏性同前述單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護(hù)；n 接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且增加投資； n 出口三相短路時(shí)，方向元件有死區(qū)，使保護(hù)有死區(qū)缺點(diǎn)。下圖網(wǎng)絡(luò)為110kV系統(tǒng)，線路AB、BC均裝設(shè)三段式電流保護(hù)，已知試計(jì)算：線路保護(hù)1的電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流和時(shí)間。15. 125. 1IIrelIrelKK習(xí) 題120ABIBCIBI10ZA.max6ZA.min4ZB.min8ZB.max12ABC18習(xí) 題2根據(jù) 接線的功率方向繼電器的動(dòng)作方程，結(jié)合相量圖分析保護(hù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)方向發(fā)生BC兩相短路時(shí)各個(gè)繼電器的動(dòng)作情況。 9007,30k取取本節(jié)學(xué)習(xí)重點(diǎn) 了解并認(rèn)識(shí)在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中繼電保護(hù)動(dòng)作帶有方向性的必要性。