第22章雙側電源相間短路的方向性電流保護90接線學習教案

1、會計學1第第22章章 雙側電源相間短路雙側電源相間短路(dunl)的方向的方向性電流保護性電流保護90接線接線第一頁，共72頁。第1頁/共72頁第二頁，共72頁。一、問題(wnt)的提出及解決辦法第2頁/共72頁第三頁，共72頁。ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF6k1k1IIset.2k1II若則保護2誤動對電流速(li s)斷保護:Iset.5k2II若則保護5誤動k2I分析(fnx):反方向短路(dunl)時可能誤動第3頁/共72頁第四頁，共72頁。ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF6k1k1I對過電流(dinli)保護:23tt 第4頁/共72頁第五頁，共72頁。ABD

2、QF1QF3CQF5QF2QF4QF6k2對過電流(dinli)保護:k2I分析(fnx):23tt 保護(boh)3誤動反方向短路時可能誤動第5頁/共72頁第六頁，共72頁。解決辦法：規(guī)定當短路功率方向由母線流向線路(正方向)時保護(boh)才能動作，而當短路功率方向由線路流向母線(反方向)時保護(boh)不能動作判別(pnbi)短路功率方向的元件功率方向繼電器第6頁/共72頁第七頁，共72頁。ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF61 12 23 34 45 56 6+ABDQF1QF3CQF5ABDCQF2QF4QF61 13 35 52 24 46 6第7頁/共72頁第八頁，共72

3、頁。電流(dinli)保護 方向性電流(dinli)保護功率(gngl)方向判斷元件+ 第8頁/共72頁第九頁，共72頁。二、功率方向繼電器的工作(gngzu)原理第9頁/共72頁第十頁，共72頁。k11kINrUU1rkII 1k1.工作(gngzu)原理ok1rro90IUarg00cosIUPk1rrrI流過保護(boh)的電流短路(dunl)電流第10頁/共72頁第十一頁，共72頁。2kI1.工作(gngzu)原理rIorro270IUarg1800)cos(180IUPk2orrk2NrUU2kI2kk2180 o2rkII 第11頁/共72頁第十二頁，共72頁。1.工作(gngzu

4、)原理 利用(lyng)判別短路功率的方向或電流與電壓之間的相位關系，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。第12頁/共72頁第十三頁，共72頁。以正方向(fngxing)三相短路時A相的功率方向(fngxing)繼電器為例： 909000rrrrrcoscosIUPBUCUAUk1rk1IIA 60krBCUU 30第13頁/共72頁第十四頁，共72頁。ksen 90ksensen ，取取3030或或4545rrrrIUarg 為加入繼電器的電壓(diny)和電流的夾角即 為短路為短路(dunl)阻抗角；阻抗角；為最大靈敏角；為最大靈

5、敏角；：繼電器內(nèi)角；繼電器內(nèi)角；第14頁/共72頁第十五頁，共72頁。比相式比相式 動作動作(dngzu)方程：方程：9090rr IeUjarg 9090rrIUarg第15頁/共72頁第十六頁，共72頁。比幅式比幅式 動作方程動作方程(fngchng)推導過程：推導過程：9090rr IeUjarg9090r90rk IeUj)(arg9090kr90r jjeIeUarg90arg90rIruIKUK第16頁/共72頁第十七頁，共72頁。rIruIKDUKC 令9090 DCargrIrurIruIKUKDCBIKUKDCA 令第17頁/共72頁第十八頁，共72頁。用四邊形法則來分析用四

6、邊形法則來分析(fnx)它們之間的關系它們之間的關系：90argDC90argDCBABABA不動作不動作(dngzu)(dngzu)動動 作作動作動作(dngzu)邊界邊界DABCDABCDABC第18頁/共72頁第十九頁，共72頁。時繼電器動作BArIrurIru IKUKIKUKDCDC比幅式動作比幅式動作(dngzu)方程方程：rIrurIruIKUKIKUK 第19頁/共72頁第二十頁，共72頁。3. LG-11整流型功率(gngl)方向繼電器第20頁/共72頁第二十一頁，共72頁。UIrIrUAIKUKU rIrUBIKUKU aibiAUBU（一）構成(guchng)：rIrur

7、IruIKUKIKUK 第21頁/共72頁第二十二頁，共72頁。rU90rIrIIKIrUUKAUBU動作最靈敏動作最靈敏rIrIIKIrUUKAUBU臨界動臨界動作作（二）功率方向(fngxing)繼電器的動作區(qū)：設設3060IUI 即60IUarg120rr 那么那么(n me)senrI 30sen最大靈敏角最大靈敏角第22頁/共72頁第二十三頁，共72頁。rIrUrIrUIKUKIKUK90arg90rIrUIKUKIU（內(nèi)角（內(nèi)角(ni jio)）9090rrIUarg)( 動作(dngzu)方程功率功率(gngl)形式形式0rrr)cos(IU 第23頁/共72頁第二十四頁，共72

8、頁。（三）功率方向(fngxing)繼電器的動作特性在在 中，中， 均為變數(shù)均為變數(shù)(binsh)，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個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來分析其它兩個(lin )變量之間的關系。變量之間的關系。1. 角度特性：角度特性：當當 =常數(shù)時，常數(shù)時， 的關系曲線。的關系曲線。2. 伏安特性：伏安特性：伏安特性是當伏安特性是當 =常數(shù)時常數(shù)時(一般取一般取 )， 的關系曲線。的關系曲線。)f(IUroprsenr rI)f(Urop第24頁/共72頁第二十五頁，共72頁。1. 角度角度(

9、jiod)特性特性：當當 =常數(shù)常數(shù)(chngsh)時，時， 的關的關系曲線。系曲線。rI)(ropfU繼電器的動作繼電器的動作(dngzu)范圍是以范圍是以 為中心的為中心的90區(qū)域內(nèi)。區(qū)域內(nèi)。sen)(oprUUr06030 120 min.opU第25頁/共72頁第二十六頁，共72頁。伏安伏安(f n)特性是當特性是當 =常數(shù)時常數(shù)時(一般取一般取 )，rsenr 的關系的關系(gun x)曲曲線。線。)(ropIfU2. 伏安伏安(f n)特性：特性：opUrImin.opUmin.opI當加入繼電器的電壓當加入繼電器的電壓min.oprUU 不管不管Ir多大，繼電器都多大，繼電器都不

10、會動作。從而在保護不會動作。從而在保護安裝處附近發(fā)生三相短安裝處附近發(fā)生三相短路時，由于路時，由于Ur太低，保太低，保護將拒絕動作，使保護將拒絕動作，使保護裝置出現(xiàn)護裝置出現(xiàn)死區(qū)死區(qū)。第26頁/共72頁第二十七頁，共72頁。死區(qū)死區(qū)（四）死區(qū)及其消除(xioch)辦法:k(3)GJ0Ul記憶記憶(jy)作用，記憶作用，記憶(jy)時間不小時間不小于于50msUI第27頁/共72頁第二十八頁，共72頁。（五）功率方向(fngxing)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(diny)或電流一個電量就會動作的現(xiàn)象。只加電流(dinli)不加電壓時所產(chǎn)生的潛動稱為電流(dinli)潛

11、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：形成 的電路參數(shù)不平衡。BAUU和第28頁/共72頁第二十九頁，共72頁。消除潛動的辦法：調(diào)整(tiozhng)R1用于消除電流潛動；調(diào)整(tiozhng)R2用于消除電壓潛動潛動對繼電保護的影響：可能(knng)導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。第29頁/共72頁第三十頁，共72頁。三、 功率方向(fngxing)繼電器的90接線方式第30頁/共72頁第三十一頁，共72頁。要求(yoqi)：保證

12、選擇性和較高的靈敏性。廣泛采用：90接線(ji xin)方式9090rrIUarg)(1r)cos(滿足(mnz)選擇性為了有較高的靈敏性，應即滿足0r第31頁/共72頁第三十二頁，共72頁。三相(sn xin)短路 時01j動作(dngzu)區(qū)不動作(dngzu)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第32頁/共72頁第三十三頁，共72頁。三相(sn xin)短路 時01j動作(dngzu)區(qū)不動作(dngzu)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9090rrI

13、Uarg第33頁/共72頁第三十四頁，共72頁。90接線(ji xin)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(ji xin)方式。1cosrIrUKWCKWBKWA繼電器rIrUAIBICIBCUCAUABUAUBUCUAIBICI)(rI)(rBCUU這個(zh ge)定義僅僅是為了稱呼方便，沒有什么物理意義。第34頁/共72頁第三十五頁，共72頁。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(fngxing)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(fngxing)過電流保護的原理接線圖第35頁/共72頁第三十六頁，共

14、72頁。三相式方向過電流保護(boh)的原理接線圖對功率方向(fngxing)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。第36頁/共72頁第三十七頁，共72頁。為使此時為使此時KW動作最靈動作最靈敏敏190k)cos( k90 在各種相間短路(dunl)時的工作情況分析：（1）正方向三相對(xingdu)稱短路AUBUCUAIBICIk以以KWA為例為例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP第37頁/共72頁第三十八頁，共72頁。900 應選擇為使為使PrA0在各種( zhn)相間短路時的工作情況分析：（1）正方向(fngxing)三相對稱短路

15、AUBUCUAIBICIk以以KWA為例為例)(rI)(rBCUUrA90krA )cos( 90kABCrAIUP第38頁/共72頁第三十九頁，共72頁。（2）正方向出口(ch ku)BC兩相短路SkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk第39頁/共72頁第四十頁，共72頁。)EE(21EZ2ZEEEZIEUUCBBssCBBskBCBAAEUAAUEBECEBUCUBCEBIkCI第40頁/共72頁第四十一頁，共72頁。（2）正方向(fngxing)出口BC兩相短路AAUEBECEBUCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk第41頁/共72頁第四十二頁

16、，共72頁。對KWA：當忽略負荷(fh)電流時繼電器不動作0AIAAUEBECEBUCUBCEBIkCI（2）正方向(fngxing)出口BC兩相短路第42頁/共72頁第四十三頁，共72頁。AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)(rI（2）正方向出口(ch ku)BC兩相短路)(rCAUUrB對KWB：90krB)cos(90kBCArBIUP900內(nèi)角的選擇(xunz)范圍：第43頁/共72頁第四十四頁，共72頁。AAUEBECEBUCUBCEBIkCI)(rI（2）正方向出口(ch ku)BC兩相短路)(rABUUrC對KWC：90krC)cos(90kCABrCIUP900內(nèi)角(ni

17、 jio)的選擇范圍：第44頁/共72頁第四十五頁，共72頁。（3）正方向(fngxing)遠處BC兩相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCISkZZ AEBECEBICIKWACBkZSZk第45頁/共72頁第四十六頁，共72頁。（3）正方向(fngxing)遠處BC兩相短路AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI對KWA：當忽略(hl)負荷電流時繼電器不動作0AI第46頁/共72頁第四十七頁，共72頁。AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向遠處(yun ch)BC兩相短路對KWB：120krB)cos(120kBCArBIUP

18、12030內(nèi)角(ni jio)的選擇范圍：)(rCAUUkB第47頁/共72頁第四十八頁，共72頁。AAUEBUEBCUECkBUkCUBCEBIkCI)(rI（3）正方向(fngxing)遠處BC兩相短路對KWC：60krC)cos(60kBCArBIUP6030內(nèi)角(ni jio)的選擇范圍：)(rABUUkC第48頁/共72頁第四十九頁，共72頁。 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(zhngqu)動作的內(nèi)角的范圍 使方向繼電器在正方向任何(rnh)

19、相間短路情況下能夠正確動作的條件：6003 第49頁/共72頁第五十頁，共72頁。 為了減少(jinsho)死區(qū)范圍，三相短路時應使1)cos(rk90第50頁/共72頁第五十一頁，共72頁。第51頁/共72頁第五十二頁，共72頁。三、方向電流保護的應用(yngyng)特點第52頁/共72頁第五十三頁，共72頁。12MNkIlIset1IIset2IIEIIEk2k11.電流速(li s)斷保護k2.maxIrelIset1IKIk1.maxIrelIset2IKI不帶方向不帶方向(fngxi(fngxing)ng)第53頁/共72頁第五十四頁，共72頁。12MNkIl)(Iset2帶方向II

20、EIIEk2k11.電流速(li s)斷保護第54頁/共72頁第五十五頁，共72頁。助增：使故障線路電流增大(zn d)的現(xiàn)象12ABCABIBCIBIBCI 2.限時電流速(li s)斷保護k助增電源(dinyun)助增電流第55頁/共72頁第五十六頁，共72頁。12ABCABIBCIBIBCI 2.限時電流速(li s)斷保護外汲：使故障(gzhng)線路電流減少的現(xiàn)象k外汲電流(dinli)第56頁/共72頁第五十七頁，共72頁。12ABCABIBCIBIBCI 2.限時電流速(li s)斷保護kABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K第57頁/共72頁第五十八頁，

21、共72頁。ABIBCIBI2.限時電流速(li s)斷保護kABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K12ABC當僅有助增時當僅有助增時1KIIbABBC 第58頁/共72頁第五十九頁，共72頁。ABIBCIBCI 2.限時電流速(li s)斷保護kABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K當僅有外汲時當僅有外汲時1KIIbABBC 12ABC第59頁/共72頁第六十頁，共72頁。ABIBCI2.限時電流速(li s)斷保護kABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K12ABC當無分支當無分支(fnzh)(fnzh)時時1KIIbAB

22、BC 第60頁/共72頁第六十一頁，共72頁。12ABCABIBCIBIBCI 2.限時電流速(li s)斷保護kABBCbII電流被保護線路流過的短路流故障線路流過的短路電K當既有助增又有外汲時，當既有助增又有外汲時， 可能可能(knng)(knng)大于大于1 1，也可能，也可能(knng)(knng)小于小于1 1bK第61頁/共72頁第六十二頁，共72頁。12ABCABIBCIBIBCI 2.限時電流速(li s)斷保護kminb.Iset2IIrelIIset1KIKI第62頁/共72頁第六十三頁，共72頁。12ABCABIBCIBIBCI 2.限時電流速(li s)斷保護k1ZZZKB.minABA.maxb.max 最大分支(fnzh)系數(shù)：最小分支(fnzh)系數(shù)：1ZZZKB.maxABA.minb.min A.maxZA.minZB.minZB.maxZ第63頁/共72頁第六十四頁，共72頁。3.過電流(dinli)保護ABDQF1QF3CQF5QF2QF4QF6k2k11.5s2.5s同一