電力系統(tǒng)繼電保護(hù)-22電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理,主講教師：范春菊,什么是電流保護(hù),電流保護(hù)主要是反應(yīng)故障時(shí)電流量的不正常狀態(tài)（增大）而動(dòng)作的 針對(duì)相間故障 2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路電流保護(hù) 2.2 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù) 針對(duì)接地故障 2.3 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路的電流保護(hù) 2.4 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)單相接地的電流保護(hù),2.2 雙側(cè)電源相間短路的方向性電流保護(hù),2.2.1 存在的問(wèn)題及解決方法(方向性電流保護(hù)) 2.2.2 功率方向繼電器的工作原理和動(dòng)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(hù)的整定及評(píng)價(jià),2.2.1 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)存在的問(wèn)題及解決方法,方向

2、性電流保護(hù)的工作原理,電流速斷保護(hù)存在的問(wèn)題,分析：短路功率方向與參考方向相反時(shí)可能誤動(dòng),過(guò)電流保護(hù)存在的問(wèn)題,分析(1)短路功率方向與參考方向相反時(shí)可能誤動(dòng) (2)誤動(dòng)作的保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比較短,討論：過(guò)電流保護(hù)安裝向元件的必要條件（1）,各個(gè)三段保護(hù)的多時(shí)間如下，1-8的時(shí)間分別為2.0S，3.0S，3.5S，0.1S，1.5S，2.5S，3S，0.1S，請(qǐng)給出安裝方向元件的保護(hù)有哪些？ 保護(hù)1,2,4,5,8都需要安裝方向元件。,討論：過(guò)電流保護(hù)安裝向元件的必要條件（2）,各個(gè)三段保護(hù)的多時(shí)間如下，請(qǐng)給出安裝方向元件的保護(hù)有哪些？ 保護(hù)1,2,4,5,8都需要安裝方向元件。,討論：過(guò)電流保

3、護(hù)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(hù)的動(dòng)作時(shí)限比所有背側(cè)的保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間至少高出一個(gè) 安裝方向元件的條件是：本保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限比所有背側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限低或者高一點(diǎn)，但是，高出的時(shí)間不到一個(gè) 要看短路電流的方向，只有流過(guò)同一個(gè)短路電流之間才會(huì)考慮配合。,討論：過(guò)電流保護(hù)安裝向元件的必要條件（4）,解決方法:方向性電流保護(hù),方向性電流保護(hù) = 電流保護(hù) + 功率方向繼電器,方向性電流保護(hù)間的配合關(guān)系,2.2.2 功率方向繼電器的工作原理和動(dòng)作特性,正方向短路時(shí)電壓電流相位關(guān)系,反方向短路時(shí)電壓電流相位關(guān)系,功率方向繼電器的工作原理,正方向和反方向故障時(shí)的區(qū)別 短路功率的方

4、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(cè)定電壓、電流間相位角的繼電器,功率方向繼電器的動(dòng)作方程,當(dāng)余弦項(xiàng)和輸入繼電器的電壓、電流越大時(shí)，繼電器動(dòng)作的靈敏度越高 任一項(xiàng)等于零或余弦項(xiàng)為負(fù)時(shí)，繼電器不動(dòng)作,最大靈敏角,當(dāng)輸入電壓和電流幅值不變時(shí)，方向繼電器輸出值隨兩者間相位角而變化，輸出為最大時(shí)的相位角稱為繼電器的最大靈敏角 為了在最常見(jiàn)的短路情況下，使繼電器動(dòng)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,繼電器的動(dòng)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(shí)，輸入繼電器的電壓和電流間的相位角為線路阻抗角,繼

5、電器的伏安特性,繼電器的“潛動(dòng)”：在只加入電流或只加入電壓的情況下，繼電器就能動(dòng)作的現(xiàn)象。 在反方向出口處三相短路時(shí)，潛動(dòng)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致方向繼電器誤動(dòng),2.2.4 功率方向繼電器的900接線方式,存在的問(wèn)題,輸入繼電器的電壓為母線A相電壓 輸入繼電器的電流為A相短路電流 在保護(hù)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(shí)，由于A相電壓很小（接近零），繼電器拒動(dòng),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： 0度接線方式 90度接線方式 功率方向繼電器的基本要求 具有明確的方向性，故障類型，故障

6、點(diǎn)的位置都不影響功率方向繼電器的動(dòng)作特性； 故障時(shí)，繼電器具有足夠的靈敏度,90度接線方式,90接線方式是指在三相對(duì)稱且功率因數(shù) 的情況下， 超前 的接線方式。,這個(gè)定義僅僅是為了稱呼方便，沒(méi)什么物理意義。,90度接線方式時(shí)的動(dòng)作特性,A相繼電器：,方向繼電器接線時(shí)的極性,正方向三相短路動(dòng)作行為分析,正方向BC兩相短路動(dòng)作行為分析,1. 正方向出口BC兩相短路,正方向出口BC兩相短路向量圖,A相繼電器動(dòng)作行為分析,當(dāng)忽略負(fù)荷電流時(shí)，,，繼電器不動(dòng)作,B相繼電器動(dòng)作行為分析,C相繼電器動(dòng)作行為分析,正方向BC兩相短路動(dòng)作行為分析,2. 正方向遠(yuǎn)處BC兩相短路,正方向遠(yuǎn)處BC兩相短路向量圖,同理，

7、A相繼電器不動(dòng)作,B相繼電器動(dòng)作行為分析,C相繼電器動(dòng)作行為分析,最靈敏：,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,90度接線方式的評(píng)價(jià),優(yōu)點(diǎn)： 各種兩相短路都沒(méi)有死區(qū)，因?yàn)槔^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(duì)線路上發(fā)生的各種故障都能保證動(dòng)作的方向性 缺點(diǎn)：正方向出口三相短路時(shí)有死區(qū),2.2.5 方向性電流保護(hù)的整定及評(píng)價(jià),1. 電流速斷保護(hù)的整定,電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍,兩側(cè)不安裝方向元件，取兩個(gè)保護(hù)整定值較大的值作為兩側(cè)保護(hù)的整定值； 弱電源側(cè)安裝方向元件，則各自按照躲開(kāi)本線路末

8、端短路時(shí)的最大短路電流來(lái)整定。 兩者整定方法的區(qū)別： 兩個(gè)保護(hù)范圍不一樣。,2. 限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定-助增,助增電流：,2. 限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定-外汲,外汲電流：,限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn),限時(shí)電流速斷保護(hù)只能作為近后備使用，靈敏度校驗(yàn)與單側(cè)電源輸電線路相同。,3. 過(guò)電流保護(hù)的靈敏度的校驗(yàn),作為遠(yuǎn)后備靈敏度校驗(yàn)時(shí)，需要考慮分支系數(shù)的影響：,作為近后備靈敏度校驗(yàn)時(shí)，不需要需要考慮分支系數(shù)的影響：,4. 對(duì)方向性電流保護(hù)的評(píng)價(jià),在多電源網(wǎng)絡(luò)中，必須采用方向性保護(hù)才能保證選擇性 方向性電流保護(hù)的整定原則同單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護(hù) 接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且投資增加 出口三相短路時(shí)，方向元件有死區(qū)，導(dǎo)致整套保護(hù)拒動(dòng),內(nèi)容提要和要求,關(guān)鍵概念：功率方向繼電器、線路阻抗角、最大靈敏角、方向繼電