第22章 雙側(cè)電源相間短路的方向性電流保護-90接線

1、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、方向電流保護的應(yīng)用特點一、問題的提出及解決辦法k1k1IIset.2k1II若則保護2誤動對電流速斷保護:Iset.5k2II若則保護5誤動k2I分析: 反方向短路時可能誤動k1k1I對過電流保護:23tt k2對過電流保護:k2I分析:23tt 保護3誤動反方向短路時可能誤動解決辦法：規(guī)定當(dāng)短路功率方向由母線流向線路(正方向)時保護才能動作，而當(dāng)短路功率方向由線路流向母線(反方向)時保護不能動作判別短路功率方向的元件功率方向繼電器1 12 23 34 45 56 6+1 13 35 52 24 46

2、6電流保護 方向性電流保護功率方向判斷元件+ 二、功率方向繼電器的工作原理1kINrUU1rkII 1k1.工作原理ok1rro90IUarg00cosIUPk1rrrI流過保護的電流短路電流2kI1.工作原理rIorro270IUarg1800)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作方程以正方向三相短路時A相的功率方向繼電器為例： 909000rrrrrcoscosIUPBU

3、CUAUrk1IIA 60krBCUU 30 四個角度：四個角度：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；動作方程動作方程比相式比相式 動作方程：動作方程：9090rr IeUjarg 9090rrIUarg比幅式比幅式 動作方程動作方程推導(dǎo)過程：推導(dǎo)過程：9090rr IeUjarg9090r90rk IeUj)(arg9090kr90r jjeIeUarg90arg90rIruIKUKrIruIKDUKC 令9

4、090 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不動作不動作動動 作作動作邊界動作邊界DABCDABCDABC時繼電器動作BArIrurIru IKUKIKUKDCDC比幅式動作方程：比幅式動作方程：rIrurIruIKUKIKUK 3. LG-11整流型功率方向繼電器UIrIrUAIKUKU rIrUBIKUKU aibiAUBU（一）構(gòu)成：rIrurIruIKUKIKUK rU90rIrIIKIrUUKAUBU動作最靈敏動作最靈敏rIrIIKIrUUK

5、AUBU臨界動作臨界動作（二）功率方向繼電器的動作區(qū)：設(shè)設(shè)3060IUI 即60IUarg120rr 那么那么senrI 30sen最大靈敏角最大靈敏角rIrUrIrUIKUKIKUK90arg90rIrUIKUKIU（內(nèi)角）（內(nèi)角）9090rrIUarg)( 動作方程功率形式功率形式0rrr)cos(IU （三）功率方向繼電器的動作特性在在 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作特性，通常采用固定其中一為了闡明繼電器的動作特性，通常采用固定其中一個變量來分析其它兩個變量之間的關(guān)系。個變量來分析其它兩個變量之間的關(guān)系。1. 角度特性：角度特性：

6、當(dāng)當(dāng) =常數(shù)時，常數(shù)時， 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)時常數(shù)時(一般取一般取 )， 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。)f(IUroprsenr rI)f(Urop1. 角度特性：角度特性：當(dāng)當(dāng) =常數(shù)時，常數(shù)時， 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。rI)(ropfU繼電器的動作范圍是以繼電器的動作范圍是以 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)時常數(shù)時(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.opUm

7、in.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，繼電器都不會動作。從而在都不會動作。從而在保護安裝處附近發(fā)生保護安裝處附近發(fā)生三相短路時，由于三相短路時，由于Ur太低，保護將拒絕動太低，保護將拒絕動作，使保護裝置出現(xiàn)作，使保護裝置出現(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，記憶時間不小于記憶作用，記憶時間不小于50msUI（五）功率方向繼電器的潛動問題功率方向繼電器潛動是指繼電器僅加入電壓或電流一個電量就會動作的現(xiàn)象。只加電流不加電壓時所產(chǎn)生的潛動稱為電流潛動。只加電壓不加電流時所產(chǎn)生的潛動稱為電壓潛動。產(chǎn)生潛動的原因：形

8、成 的電路參數(shù)不平衡。BAUU和消除潛動的辦法：調(diào)整R1用于消除電流潛動；調(diào)整R2用于消除電壓潛動潛動對繼電保護的影響：可能導(dǎo)致繼電保護裝置誤動作。例如：在保護的反方向斷路器附近金屬性三相短路時，U0，Ir卻很大，如果繼電器潛動，則會使保護誤跳閘，擴大事故。因此，要求功率方向繼電器無潛動現(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01j動作區(qū)不動作區(qū)ksenAICUAUBU)(rI)(rUk60k問題: 有電壓死區(qū)功率方向繼電器的動作特性三相短路 時0

9、1j動作區(qū)不動作區(qū)60kAICUAUBUk)(rBCUU90k90ksen)(rI功率方向繼電器的動作特性k90功率方向繼電器的內(nèi)角9090rrIUarg90接線方式是指在三相對稱且功率因數(shù) 的情況下， 超前 90的接線方式。1cosrIrUKWCKWBKWA繼電器rIrUAIBICIBCUCAUABUAUBUCUAIBICI)(rI)(rBCUU這個定義僅僅是為了稱呼方便，沒有什么物理意義。采用按相起動接線。所謂按相啟動接線是指接入同名相電流的測量元件和功率方向元件的接點串聯(lián)，而后于其他元件相并聯(lián)后啟動邏輯元件。三相式方向過電流保護的原理接線圖三相式方向過電流保護的原理接線圖對功率方向繼電器

10、的接線，必須十分注意繼電器電流線圈和電壓線圈的極性。為使此時為使此時KW動作最靈敏動作最靈敏190k)cos( k90 在各種相間短路時的工作情況分析：（1）正方向三相對稱短路AUBUCUAIBICIk以以KWA為例為例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP900 應(yīng)選擇為使為使PrA0在各種相間短路時的工作情況分析：（1）正方向三相對稱短路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(21EZ2ZEEEZ

11、IEUUCBBssCBBskBCBAAEUAAUEBECEBUCUBCEBIkCI（2）正方向出口BC兩相短路AAUEBECEBUCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk對KWA：當(dāng)忽略負荷電流時繼電器不動作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KWC：90krC)co

12、s(90kCABrCIUP900內(nèi)角的選擇范圍：（3）正方向遠處BC兩相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk（3）正方向遠處BC兩相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI對KWA：當(dāng)忽略負荷電流時繼電器不動作0AIAAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向遠處BC兩相短路對KWB：120krB)cos(120kBCArBIUP12030內(nèi)角的選擇范圍：)(rCAUUkBAAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向遠處BC兩相短路對KWC：60krC)

13、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 正方向各種短路時，方向繼電器能夠正確動作的內(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作的條件：6003 為了減少死區(qū)范圍，三相短路時應(yīng)使1)cos(rk90優(yōu)點：(1)各種兩相短路故障都沒有死區(qū)，因為繼電器 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，對線路上各種相間故障 都保證動作的方向性。缺點： 正方向出口三相短路時有死區(qū)。三、方向電流保護的應(yīng)用特點

14、kIlIset1IIset2IIEIIE1.電流速斷保護k2.maxIrelIset1IKIk1.maxIrelIset2IKI不帶方向不帶方向kIl)(Iset2帶方向IIEIIE1.電流速斷保護助增：使故障線路電流增大的現(xiàn)象ABIBCIBIBCI 2.限時電流速斷保護助增電源助增電流ABIBCIBIBCI 2.限時電流速斷保護外汲：使故障線路電流減少的現(xiàn)象外汲電流ABIBCIBIBCI 2.限時電流速斷保護ABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電KABIBCIBI2.限時電流速斷保護ABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K12ABC當(dāng)僅有助增時當(dāng)僅

15、有助增時1KIIbABBC ABIBCIBCI 2.限時電流速斷保護ABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K當(dāng)僅有外汲時當(dāng)僅有外汲時1KIIbABBC 12ABCABIBCI2.限時電流速斷保護ABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K12ABC當(dāng)無分支時當(dāng)無分支時1KIIbABBC ABIBCIBIBCI 2.限時電流速斷保護ABBCbII電流被保護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，當(dāng)既有助增又有外汲時， 可能大于可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1bKABIBCIBIBCI 2.限時電流速斷保護minb.Iset2

16、IIrelIIset1KIKIABIBCIBIBCI 2.限時電流速斷保護1ZZZKB.minABA.maxb.max 最大分支系數(shù)：最小分支系數(shù)：1ZZZKB.maxABA.minb.min A.maxZA.minZB.minZB.maxZ3.過電流保護1.5s2.5s同一母線的各電源出線的保護，動作時限較長者可不裝設(shè)方向元件；動作時限較短者必須裝設(shè)方向元件；如果動作時限相同，則都必須裝設(shè)方向元件。2s2s對同一變電站的電源出線，動作延時長的可不加方向元件，動作延時小的或相等時要加方向元件。 保護2和保護3要加方向元件3.過電流保護 整定原則與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中過電流保護的整定原則相同，但校驗遠后備靈敏度時需考慮分支系數(shù)的影響：IIIset.1b.maxdC.minIIIsenIKIK 遠后備：3.過電流保護4.對方向性電流保護的評價 在多電源網(wǎng)絡(luò)及單電源環(huán)網(wǎng)中能保證選擇性； 快速性和靈敏性同前述單側(cè)電源