電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 中國電力出版社方向保護(hù)(2-2)課件

第2.2節(jié)

雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護(hù)1雙電源及多電源系統(tǒng)供電更可靠。如下圖，即使斷路器1、2跳開（無論何原因），則變電站M、N、P、Q的供電情況受到的影響較小。2——找差異怎么辦？希望：保護(hù)3跳閘，保護(hù)2不跳閘。一、問題的提出如果保護(hù)1～6均按照第一節(jié)的方法進(jìn)行整定，那么，在K1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，如果短路電流IK大于保護(hù)2的定值，就會造成保護(hù)2的誤動，從而導(dǎo)致變電站N被停電（保護(hù)3應(yīng)當(dāng)動作跳閘）。3區(qū)分方向的問題，必須采用至少2個(gè)電氣量的相量比較。經(jīng)過研究、分析，采用：以保護(hù)安裝處的電壓作為參考相量。于是，保護(hù)2和3有如下的相量關(guān)系：5可以設(shè)法僅讓正方向動作——對“地”電壓6如果實(shí)現(xiàn)了短路方向的判別，那么，只要在方向相同的保護(hù)之間進(jìn)行“配合”即可。如下圖，1、3、5為朝著同一個(gè)方向，右側(cè)電源相當(dāng)于不產(chǎn)生影響，這樣，就可以利用前述的單電源方法。類似地，2、4、6為另一個(gè)方向。雙電源問題歸結(jié)為：如何區(qū)分短路的方向？7無方向元件有方向元件繼電器連接方式的原理圖9三、方向元件的工作原理(以三相短路為例)僅討論微機(jī)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法希望的動作區(qū)域(電流變化范圍)101113還有一種實(shí)現(xiàn)方法，稱為相位比較方程。14對（功率）方向元件的基本要求是：1、應(yīng)具有明確的方向性。2、正向故障時(shí)可靠動作，有足夠的靈敏性。（應(yīng)當(dāng)比電流元件的靈敏度更高，否則，會影響保護(hù)的靈敏度）15四、方向元件的接線方式

接線方式——引入什么電壓與電流？對接線方式的要求：1）正方向任何短路都能動作，反方向不動。2）接入的電壓、電流盡可能大。經(jīng)過分析論證，目前，相間短路的方向元件較多地采用一種稱為90°的接線方式。1790°接線方式（稱呼方便）：三相對稱、且cosφ=1時(shí)，引入的電流與電壓的夾角。即:18A相極性連接示意圖注意：1）極性連接。2）按相連接。191、正方向發(fā)生三相短路

設(shè)線路阻抗角為(只畫出A相電流)。電壓超前電流的角度：212、正方向發(fā)生兩相短路

1）近處BC兩相短路

C相角度類似222）遠(yuǎn)處BC兩相短路C相類似分析，但是，有：

23考慮到，小電流接地系統(tǒng)的線路阻抗角為（60～75）度之間，代入上述關(guān)系，可知：兼顧上述各種相間短路的情況，于是，通常將最大靈敏角（電壓超前電流的角度）設(shè)計(jì)為：25對應(yīng)于最早提到的動作區(qū)域(左下圖)，實(shí)際的動作區(qū)域應(yīng)當(dāng)如右下圖。2690o接線方式的優(yōu)點(diǎn)（1）對各種兩相短路都沒有死區(qū)——因?yàn)橐肓朔枪收舷嚯妷?。?）適當(dāng)選擇內(nèi)角后，對各種故障都能保證方向性。另外，出口三相短路時(shí)，沒有電壓，會出現(xiàn)“死區(qū)”(Um=0)，故采用短路前的“記憶電壓”進(jìn)行比較。27五.雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中方向電流保護(hù)應(yīng)用特點(diǎn)

在多端供電的網(wǎng)絡(luò)中，方向性電流保護(hù)可以保證各保護(hù)之間動作的選擇性。存在的問題：1）接線復(fù)雜(非微機(jī)時(shí)，可靠性降低)、投資增加；2）保護(hù)安裝處正方向出口發(fā)生三相短路，存在動作“死區(qū)”（II段、III段有延時(shí)，無記憶作用）。29為此，方向元件的配置應(yīng)該按照“少而精”的原則。1）電流整定值能保證選擇性時(shí)，不加方向元件；2）在線路一端加方向元件后滿足選擇性要求時(shí)，不必在線路兩端都加方向元件。30具體選擇的方法：（1）對于電流速斷（1段、2段）如果反方向的最大短路電流小于本保護(hù)的定值，可以不加方向元件(不會誤動)。（2）對于過電流保護(hù)（3段）一般按照躲最大負(fù)荷電流整定，故很難從電流定值上躲開，主要從時(shí)間上考慮，僅最長延時(shí)的那一個(gè)可以不裝方向元件。31過電流保護(hù)一般通過比較延時(shí)的大小來決定是否裝設(shè)方向元件。僅比較正、反向都有電源的3段延時(shí)，僅延時(shí)最長的一個(gè)可以不裝方向元件。32六.雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護(hù)整定計(jì)算

在整定計(jì)算中，由于雙電源的存在，使得短路電流的計(jì)算略微復(fù)雜一些。為此，引入了“助增”、“外汲”和“分支電流”、“分支系數(shù)”等概念。但是，原則都是一樣的：

1）按最大短路電流整定；2）取最小短路電流校驗(yàn)。（避免概念太多，留到距離保護(hù)中再介紹）33A）MN單回線運(yùn)行時(shí)，B）MN雙回線運(yùn)行時(shí)，34思考：1）保護(hù)1在何種情況下出現(xiàn)短路電流最大？最小呢？2）保護(hù)2呢？35

應(yīng)當(dāng)說明：在微機(jī)保護(hù)中，由計(jì)算機(jī)可以直接實(shí)現(xiàn)的比較（僅僅是2個(gè)相量的計(jì)算與比較）。但是，在模擬量構(gòu)成的方向元件中，必須將電流、電壓都統(tǒng)一到一種電氣量后（或電流、或電壓），才能進(jìn)行比較，否則，無法直接實(shí)現(xiàn)+、-計(jì)算。36整流型方向元件示意圖37故障前故障后如何從波形中進(jìn)行相位的分析？方向行為？38如何從波形中進(jìn)行相位的分析？方向行為？確定參考39如何從波形中進(jìn)行相位的分析？方向行為？確定參考40如何從波形中進(jìn)行相位的分析？方向行為？電流最靈敏的位置41如何從波形中進(jìn)行相位的分析？方向行為？電流最靈敏的位置邊界線動作區(qū)域42根據(jù)短路后電壓、電流的相位關(guān)系，分析和判定繼電保護(hù)是否正確動作。43下圖中，分別接到什么保護(hù)中？

思考：在K1、K2、K3分別發(fā)生短路時(shí)，何處短路算出口短路？何處算正方向短路？何處算反方向（或區(qū)外）短路？44圖2.29供了解，那是晶體管、集成電路的實(shí)現(xiàn)框圖。提前說明：在后續(xù)介紹的距離保護(hù)（阻抗保護(hù)）中，既可以實(shí)現(xiàn)短路范圍的判別（現(xiàn)在已學(xué)習(xí)的是：電流判別），還可以識別短路的方向（現(xiàn)在已學(xué)習(xí)的是：方向元件），另外，距離保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響要小很多。45在實(shí)際工程中，到目前為止，由一個(gè)地方電氣量構(gòu)成的輸電線路繼電保護(hù)（單端電氣量保護(hù)），還無法判別線路末端和相鄰線路的出口短路，因此，設(shè)計(jì)原則都是一樣的。即：1）I段躲線路末端的短路；2）II段保護(hù)線路全長（加延時(shí)）；3）III段作為近后備、遠(yuǎn)后備（再延時(shí)）

。電流保護(hù)反應(yīng)電流增大而動作，屬于一種增量保護(hù)。46

已經(jīng)介紹內(nèi)容的要點(diǎn)歸納：1、繼電保護(hù)的作用2、繼電保護(hù)的基本要求3、判別什么情況下屬于有選擇性？什么情況下屬于誤動？拒動？4、繼電特性5、大電流接地系統(tǒng)？小電流接地系統(tǒng)？6、最大運(yùn)行方式？最小運(yùn)行方式？7、電流1段的整定原則？最小保護(hù)范圍計(jì)算8、可靠系數(shù)的考慮因素479、2段、3段的整定原則？靈敏度校驗(yàn)的公式10、延時(shí)的選擇11、近后備？遠(yuǎn)后備？12、TA接線方式13、方向元件為什么能夠判別短路方向？14、方向元件的接線方式15、最大靈敏角16、方向元件的動作特性（動作區(qū)域）17、配置方向元件的原則18、何謂方向元件的死區(qū)？481）保護(hù)1在何種情況下出現(xiàn)短路電流最大？最小呢？保護(hù)1短路電流最大：S系統(tǒng)為最大運(yùn)行方式；

MN為單回線；

W系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式；…491）保護(hù)1在何種情況下出現(xiàn)短路電流最大？最小呢？保護(hù)1短路電流最小：S系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式；