電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第二章(2)課件

第二章電網(wǎng)的電流保護(hù)《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》第二節(jié)雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的

方向性電流保護(hù)

（針對(duì)雙端或者多端供電網(wǎng)絡(luò)）

雙電源及多電源系統(tǒng)具有更高的供電可靠性。如下圖，即使斷路器1、2跳開(kāi)（無(wú)論何原因），則變電站M、N、P、Q的供電情況受到的影響較小。發(fā)現(xiàn)差異：保護(hù)2的方向與的方向相反；保護(hù)3的方向與的方向相同。規(guī)定繼電保護(hù)中的“正方向”：

由繼電保護(hù)安裝處指向被保護(hù)元件。（教材：由母線(xiàn)指向線(xiàn)路——僅針對(duì)線(xiàn)路）誤動(dòng)作的保護(hù)都是在自己所保護(hù)的線(xiàn)路反方向發(fā)生故障時(shí)，由對(duì)側(cè)電源供給的短路電流引起的。為此，如果設(shè)計(jì)一個(gè)方法能夠區(qū)分“正方向”和“反方向”(差異)，問(wèn)題就迎刃而解了。雙電源問(wèn)題歸結(jié)為：如何區(qū)分短路的方向？二、方向性電流保護(hù)工作原理

在原有電流保護(hù)基礎(chǔ)上增加方向判別元件，反方向故障時(shí)把保護(hù)閉鎖不致誤動(dòng)。

無(wú)方向元件的電流保護(hù)（延時(shí)可以為0）有方向元件的電流保護(hù)(方向性電流保護(hù))三、功率方向判別元件d1點(diǎn)短路向量圖d2點(diǎn)短路向量圖對(duì)功率方向繼電器的基本要求

⑴具有明確的方向性

即在正方向發(fā)生各種故障(包括故障點(diǎn)有過(guò)渡電阻的情況)時(shí)，能可靠動(dòng)作，而在反方向故障時(shí)，可靠不動(dòng)作。

⑵正向故障時(shí)可靠動(dòng)作且有足夠的靈敏性。

應(yīng)當(dāng)比電流元件的靈敏度更高，否則會(huì)影響保護(hù)的靈敏度反向故障時(shí)，電壓電流之間的夾角為：

功率方向繼電器接入電壓和電流的幅值不變時(shí)，其輸出隨兩者間相位差的大小而改變，輸出為最大時(shí)的相位差稱(chēng)為繼電器的最大靈敏角。也可以按照有功功率表理解該繼電器工作原理及最大靈敏角！

功率方向繼電器的主要任務(wù)：判斷短路功率的方向。

接線(xiàn)方式要求：

⑴正方向任何型式的故障都能動(dòng)作，而反方向故障則不動(dòng)作。

⑵故障后加入繼電器的電流和電壓應(yīng)盡可能地大一些，并盡可能使接近于最靈敏角，以便消除和減小方向繼電器的死區(qū)。因此，功率方向繼電器廣泛采用是900接線(xiàn)方式。

900接線(xiàn)方式：在三相對(duì)稱(chēng)的情況下，當(dāng)時(shí)，加入繼電器的電流如和電壓相位差900。

該接線(xiàn)方式下，線(xiàn)路上發(fā)生各種故障時(shí)動(dòng)作情況，討論：三、相間短路功率方向繼電器的接線(xiàn)方式

90°接線(xiàn)方式（稱(chēng)呼方便）：三相對(duì)稱(chēng)、且cosφ=1時(shí)，引入的電流與電壓的夾角。即:此時(shí)，繼電器的最大靈敏角應(yīng)設(shè)計(jì)為動(dòng)作方程為：

上式可變?yōu)椋?/p>

稱(chēng)為功率方向繼電器的內(nèi)角幾個(gè)角度的含義輸入繼電器的電壓、電流之間的夾角被保護(hù)線(xiàn)路的阻抗角，架空線(xiàn)路一般為60°，電纜線(xiàn)路一般為45°最大靈敏角，對(duì)應(yīng)著功率方向繼電器動(dòng)作最為靈敏的角度功率方向繼電器的內(nèi)角A相極性連接示意圖注意：1）極性連接。2）按相連接。三相連接示意圖（極性、按相）

電力系統(tǒng)中任何電纜或架空線(xiàn)路的阻抗角(包括含有過(guò)渡電阻短路的情況)都位于之間，為使方向繼電器在任何的情況下均能動(dòng)作，就必須要求上式始終大于0，為此需要選擇一個(gè)合適的內(nèi)角才能滿(mǎn)足要求：

當(dāng)時(shí)

必須選擇

當(dāng)時(shí)

必須選擇

（2）正方向發(fā)生兩相短路BC兩相短路分兩種情況進(jìn)行討論

①短路點(diǎn)位于保護(hù)安裝地點(diǎn)附近

短路阻抗（保護(hù)安裝處到電源間的系統(tǒng)阻抗），極限時(shí)取，短路電流由電勢(shì)產(chǎn)生，滯后的角度為，電流，短路點(diǎn)電壓為：②短路點(diǎn)遠(yuǎn)離保護(hù)安裝地點(diǎn)，且系統(tǒng)容量很大

，極限時(shí)取，電流仍由電勢(shì)產(chǎn)生，并滯后一個(gè)角度，保護(hù)安裝地點(diǎn)電壓為：

BC兩相短路BC兩相短路Ｂ相繼電器：A相繼電器：不動(dòng)作。C相繼電器：動(dòng)作條件：動(dòng)作條件為：

當(dāng)當(dāng)EAB

綜合以上兩種極限情況可得出，在正方向任何地點(diǎn)兩相短路時(shí)，B相繼電器能夠動(dòng)作的條件是，C相繼電器為。

因此，當(dāng)時(shí)，方向繼電器在一切故障情況下都能動(dòng)作的條件為：

用于相間短路的功率方向繼電器提供和兩個(gè)內(nèi)角，滿(mǎn)足上述要求。

以上討論只是繼電器在各種情況下可能動(dòng)作的條件，而不是動(dòng)作最靈敏的條件。為了減小死區(qū)電壓范圍，繼電器動(dòng)作最靈敏的條件，應(yīng)根據(jù)三相短路時(shí)使來(lái)決定，對(duì)某一確定了阻抗角的輸電線(xiàn)路，采用，以便獲得最大的靈敏度。四、雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)整定

短路電流分布曲線(xiàn)①為由電源E1供給的電流；②為E2供給的電流，兩端電源容量不同，電流大小不同。⑴電流速斷保護(hù)

當(dāng)任一側(cè)區(qū)外相鄰線(xiàn)路出口處短路時(shí)，如圖和，短路電流和同時(shí)流過(guò)兩側(cè)的保護(hù)1和2。按選擇性要求，兩個(gè)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作，因此兩個(gè)保護(hù)起動(dòng)電流選得相同，并按較大一個(gè)整定，如當(dāng)，取

使位于小電源側(cè)保護(hù)２的范圍縮?。划?dāng)兩端電源容量差距越大，對(duì)保護(hù)2影響越大。為解決該問(wèn)題，需在保護(hù)2處裝設(shè)方向元件，使只當(dāng)電流從母線(xiàn)流向被保護(hù)線(xiàn)路時(shí)才動(dòng)作，保護(hù)2的起動(dòng)電流就可按躲開(kāi)點(diǎn)短路來(lái)整定，選擇保護(hù)范圍較前增加了很多。上述情況下，保護(hù)1無(wú)需裝設(shè)方向元件，從定值上已可靠躲開(kāi)反向短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大電流⑵限時(shí)電流速斷保護(hù)

與下一級(jí)保護(hù)的電流速斷相配合，需考慮保護(hù)安裝地點(diǎn)與短路點(diǎn)之間有電源或線(xiàn)路（通常稱(chēng)為分支電路）的影響。

分為兩種情況：

①助增電流的影響引入分支系數(shù)

整定配合點(diǎn)M的分支系數(shù)為

與單側(cè)電源線(xiàn)路公式相比，分母多一個(gè)大于１的分支系數(shù)影響

②外汲電流的影響

分支電路為一并聯(lián)的線(xiàn)路，此時(shí)故障線(xiàn)路中電流小于，關(guān)系這種使故障線(xiàn)路中電流減小的現(xiàn)象—外汲，分支系數(shù)。分析同于有助增電流的情況。

③當(dāng)變電所B線(xiàn)上既有電源又有并聯(lián)的線(xiàn)路時(shí)，其分支系數(shù)可能大于１也可能小于１，此時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際可能的運(yùn)行方式，選取分支系數(shù)的最小值進(jìn)行整定。尤其是分布式電源接入后，此結(jié)構(gòu)更為普遍。⑶過(guò)電流保護(hù)

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(dòng)？拒動(dòng)？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

9、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(xiàn)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(xiàn)方式15、最大靈敏角16、方向元件的動(dòng)作特性（動(dòng)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)？1）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(xiàn)；

W系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式；…1）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?。篠系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式；