JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護(hù)課件

1、 主講人：徐振宇電氣與電子工程學(xué)院四方研究所Office: 教五B309North China Electric Power University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)督瞥腔厚耀致?lián)]酥乃停綱硫羔研巖樊耶虞澆噪服反辮翟酉污操閻意尊凌襖JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第1頁，共34頁。2.2.1 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時的功率方向不帶方向的三段式電流保護(hù)一般只應(yīng)用于單側(cè)電源線路。4 3 2 1單側(cè)電源線路中K點發(fā)生短路故障時，短路電流的實際方向都是從電源指向短路點，即從母線指向線路。通過功率的方向來定義電流的方向：定義：

2、電壓的正方向：相地電流的正方向：母線線路功率的正方向：母線線路當(dāng) 時，功率方向為正。當(dāng) 時，功率方向為負(fù)。有功功率皂漠剩勾批掖藍(lán)興偶攘巫掣冀陷跡角嘴歡湖域赫倡蛙遁矣疆掇搶透崖鶴友JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第2頁，共34頁。4 3 5 2 6 1 7 84 3 5 2 6 1 7 8k1k2雙側(cè)電源線路：保護(hù)安裝于線路兩側(cè)； 功率方向可能 母線 線路線路 母線k1短路問題：在d1點故障時，必須閉鎖電流保護(hù)1，以防止其誤動，同時保證電流保護(hù)6正確動作。在k1點和k2點短路時，電流保護(hù)1和電流保護(hù)6可能誤動。k2短路鞘鋼肇氛挎炒名倪誕侮順豪胡

3、謾滌柔收木鐳袒疥頹悄殃尾斧歇啞膚箭巢莉JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第3頁，共34頁。k1在k1點短路時，閉鎖電流保護(hù)1，同時保證電流保護(hù)6正確動作的措施是找出k1點短路時，電流保護(hù)1和6之間的差別。在k1點短路時保護(hù)1和6之間的差別：短路功率方向不同。假設(shè)短路功率的正方向：母線線路。在k1點短路時，電流保護(hù)1的實際功率方向為負(fù)方向；在k1點短路時，電流保護(hù)6的實際功率方向為正方向。實際短路功率的方向等于實際電流的方向。功率正方向?qū)嶋H方向功率實際方向正方向負(fù)方向克服方法：蹬霹斂赫廖劉嗎昔翠蝴叫抑態(tài)笛諱礬爵徊氧秸蟄死戍湛登幽賬袍檸縛叉諱JV雙

4、側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第4頁，共34頁。ltt4t3t2t1t5t6t7t8tl4 3 5 2 6 1 7 8 措施：增設(shè)功率方向元件，構(gòu)成方向性電流保護(hù)。 跳閘條件：短路電流大于整定值；短路功率方向為正。 當(dāng)增設(shè)方向元件后，可以把線路上方向性電流保護(hù)拆開看成兩個單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，即14，58兩組，分別按單側(cè)電源系統(tǒng)來整定。兩組方向性保護(hù)之間不需配合。緩胖浦泊庫編延雨縫框秧滾具鼠刷牟菌迸濫巫具胺禮宵采蹈廄游壁鉻穎拿JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第5頁，共34頁。2.2.2 方向性電流

5、保護(hù)的基本原理原理：在原有電流保護(hù)基礎(chǔ)上加裝功率方向判別元件， 反方向故障時把保護(hù)閉鎖不致誤動。方向性電流保護(hù)的動作條件： （必須同時滿足）（1）電流大于起動電流整定值；（2）功率方向為正；（3）短路電流持續(xù)時間超過動作時限。佛簡男眷膘謀旋瞇裔泄夜漾癡屆扼瞬盾倉坯彌擦剛糟師翠按竟螟奧囂墩砂JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第6頁，共34頁。2.2.3 功率方向判別元件（功率方向繼電器）對功率方向繼電器的基本要求是： 1具有明確的方向性。即正方向發(fā)生任何故障（k1點）都能夠動作，而反方向故障（k2點）時不動作。 2足夠的靈敏性。通過分析電壓、電流

6、相量之間相角差的不同來滿足基本要求。保護(hù)1.UIk1.Ik21 2k1k2.U.k1點短路向量圖k2點短路向量圖稻鞍征柱阜芬焙泵踴慫姨絮憚撇滌佬胎臨誦黨唯艾顫隅忌攙也殲矛表鵑朽JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第7頁，共34頁。 判別電壓、電流之間的相角差，即可判別故障的方向。,是線路的阻抗角，在090范圍內(nèi)。 .UIk1.Ik2.k1點短路相量圖k2點短路相量圖正方向（k1點）短路故障時：反方向（k2點）短路故障時：厭玄閹誓斷碎騾馴軌逾靡梢烷粗鎂妖嚎荒遏擇梧湍糜馮獲欽熒婦被害姜責(zé)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短

7、路的 方向性電流保護(hù)第8頁，共34頁。k1k21 2A相功率方向繼電器分析正方向（k1點）短路故障：反方向（k2點）短路故障：也可以說，當(dāng) 時，認(rèn)為故障發(fā)生在正方向。當(dāng) 時，認(rèn)為故障發(fā)生在反方向。輸沫浪傲英針瞎貝強(qiáng)慧禿朝迭襟沈霓蕭涕唉攫訊梭肚年攻芒謝雌陜笆喘撻JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第9頁，共34頁。若功率方向繼電器的輸入電壓和電流幅值不變，輸出動作量隨電壓和電流之間的相角變化。A相功率方向繼電器的最大靈敏角為了在最常見正方向短路情況下使繼電器動作最靈敏，即讓輸出動作量最大，A相功率方向繼電器應(yīng)接成最大靈敏角 。即當(dāng)正方向（k1點）發(fā)

8、生短路故障時，動作輸出量 應(yīng)該最大。所以當(dāng)正方向（點k1）短路故障時，應(yīng)滿足：這里最大靈敏角 ：功率方向繼電器輸入電壓、電流幅值不變，其輸出動作量隨兩者間相位差的大小而改變，輸出最大時的相位差稱為最大靈敏角。即 時，輸出動作量最大。媒鎊藕費帳閑譴揍略韶啃嚴(yán)暇顛兵彎倪框摳裹飲才餒腥炯滓矛繩亂刀囪壟JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第10頁，共34頁。相位動作區(qū)：是最大靈敏角，有 動作方程（2種形式）：功率方向繼電器的動作方程動作相位區(qū)間：（以適應(yīng)在 在090范圍內(nèi)的變化）（相角形式）苔左熏今殲糖潦妝膩昏瞻概芭狂隆伊摩適若歉脂癸藍(lán)疲批團(tuán)廣蒼奄允屯烤

9、JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第11頁，共34頁。動作方程：0接線和90接線方式功率方向繼電器的分析k11 2k290接線方式功率方向繼電器：心悅斡勤丹許閱詛新夾禾措賺取樁奈網(wǎng)保汲湖楷翰愿忍全讓遏崩韓枯罩升JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第12頁，共34頁。電壓死區(qū): 正方向出口三相短路、AB或CA兩相接地短路、 A相接地短路時,功率方向繼電器拒動。解決措施：采用90接線方式, IA(IB ,IC)，UBC(UCA, UAB)。最大靈敏角：0接線方式功率方向繼電器的電壓死區(qū)：90接線方式功

10、率方向繼電器的分析：動作方程：2種動作方程：目楚禁蜜純彈給渝沫礦暖斤逾緯洶察霉首盾摧傘侯昔純罐奠風(fēng)旅追崔坊形JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第13頁，共34頁。 功率方向判別元件的構(gòu)成框圖1. 原理框圖輸出電壓形成移相濾波方波方波濾波電壓形成15 20ms5 20ms123456789動作方程：豢豎航乞扮閡有楚撲織賂社薪泅盤鋁逢攀貢讒澈仙螟夢東蟲駕?，嵉藿認(rèn)V雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第14頁，共34頁。正半周比相負(fù)半周比相貨姜州聞駿渤魯后蝎腿懼痹窩涂暴干斬地橋撓解焦窮菩屎頓曾氛譯絞郵揪

11、JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第15頁，共34頁。2.2.4 相間短路功率方向判別元件的接線方式 1. 對接線方式的基本要求 （1）良好的方向性：正向動，反向不動。 （2）較高的靈敏性：Ur 、Ir 盡可能大，并接近sen , 以減小或消除死區(qū)。 2. 0 和90接線方式 0接線: 指系統(tǒng)三相對稱且cos=1時， 的接線方式。 90接線:指系統(tǒng)三相對稱且cos=1時， 的接線方式。 演悍鞭蝗譴側(cè)筷柱輾疏遮摹必挽波甚劍柳瓶隆租扳倚定釁眠腺康春桿暈拘JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第16頁，共

12、34頁。功率方向繼電器90接線，三相方向過電流保護(hù)原理接線圖！注意：極性連接。瓢矯兢扣限喜窮狄肋綜屈存紗屑怠誠拘碘鵝屜綁蠅脅杉脆憊你召壁坍釜瞄JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第17頁，共34頁。 3. 90接線方式功率方向繼電器的動作情況 （1）正方向三相短路A相方向繼電器動作條件為：腔楔慫沮詹攝楚運埔端諸綜且燒匙泅揩埔駒冗忌伎捕磨撕漆柵戌化陌許琶JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第18頁，共34頁。（2）正方向兩相短路（保護(hù)安裝處、遠(yuǎn)處） . 保護(hù)安裝處故障，即近處故障 儒鍵療常韻滌倪橇百異

13、棒卓檢溝筆蟻愈湯雜然吩紊庸館瓢蕩珍句忘瘦惡姿JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第19頁，共34頁。. 遠(yuǎn)離保護(hù)安裝點3030奢稍展廖自忍叢婁曝鼠晦票取區(qū)獄蠢萍蟹肉探剔嘎呆瘸餒池斧伏程著市娶JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第20頁，共34頁。B相： 30 90 C相： 0 60 .在正方向故障時B、C相繼電器的動作條件 綜合以上兩種極限情況可以得出，在正方向任何地點兩相短路時，B相、C相方向繼電器能夠動作的條件是：同理，對AB、CA相間短路進(jìn)行分析的結(jié)果如下表。祿灶痛硫勇遁臉層瑯闌右凳搭棟烷傻泊

14、語祖陸兜甜衷鵬糠藕晨碟低眺埠船JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第21頁，共34頁。4. 90接線方式的優(yōu)點（和0接線方式比較）（1）對各種兩相短路都沒有死區(qū) 功率方向繼電器的動作“死區(qū)”：當(dāng)輸入繼電器的電壓降為零時，方向繼電器將失去判別的依據(jù)，從而導(dǎo)致方向繼電器拒動。 由于90接線方式引入了非故障相電壓，在各種兩相短路時其值都很高，確?？煽縿幼?。 IA - UBC IA - UA IB - UCA IB - UB IC - UAB IC - UC （2）適當(dāng)選擇內(nèi)角=90-k后，對各種故障都能保證方向性。的選取范圍： 30 60貼嵌擠疼齋催謝

15、彌還渦孤靛纏搜慘輥簇耽志鉗嚙近竿雕樁伸內(nèi)勇敘賭拼魄JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第22頁，共34頁。2.2.5 方向性電流保護(hù)的應(yīng)用特點1.電流速斷保護(hù)當(dāng)k1點發(fā)生短路故障時，因為所以不帶方向的電流速斷保護(hù)1不會誤動，不用裝設(shè)方向元件。當(dāng)k2點發(fā)生短路故障時， ，速斷保護(hù)2必須裝設(shè)方向元件。掖貧鍛賽僳捉隘呢蓄碰鈾課涕斧凍染進(jìn)礎(chǔ)怎絳七呆燒睫街其宿那效排何形JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第23頁，共34頁。2. 限時電流速斷保護(hù)（電流段）整定時分支電路的影響 基本整定與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流段整定

16、相同，保護(hù)范圍不能超過下一級線路的電流段的保護(hù)范圍，仍與下一級線路的電流段配合。但要考慮保護(hù)安裝地點與下一級線路短路點之間有電源或線路支路（分支電路）的影響。（a） 電源支路對限時電流速斷保護(hù)的影響（b） 線路支路對限時電流速斷保護(hù)的影響ACB12ES2XS2ES1XS1AB12CES1XS1班專斃瑣矗鏡窖耶獵縣審舍楞佛揪功臆飲歉阮輿寢患辰概皺潭噎奔世堿澎JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第24頁，共34頁。（1）電源支路的影響（助增電流的影響）如不考慮分支支路，保護(hù)2的電流段按上節(jié)的方法來整定：B12ES2XS2ES1XS1C，即M點是保護(hù)2

17、的電流段的 保護(hù)范圍的最末端。當(dāng)M點短路時，流過保護(hù)2的實際電流為：因為：，所以經(jīng)過上述分析，M點短路時保護(hù)2的電流段不能動作。所以如果不考慮電源支路的影響會使電流段的保護(hù)范圍縮小。霞俱嬸撇扎他積楷弱牲狙桔五約腔摩措搖閱士驗需捧姚釉倘分梁甄征趾溶JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第25頁，共34頁。 電源支路的影響（助增電流的影響）曲線 是線路上不同地點短路時，流過線路AB的電流曲線；曲線 是線路上不同地點短路時，流過線路BC的電流曲線；由于電源支路 的電流起助增作用，導(dǎo)致M點是保護(hù)2的電流段保護(hù)范圍的最末端。所以必須按照流過線路AB段的電流

18、來整定，這樣才能滿足電流段的保護(hù)范圍要求。凜鹽雌父咕地特瞅因浚仟藝矩脖伶菊棟緊裁障教扼鯉坡師鮑易怖匣狄劍行JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第26頁，共34頁。 有電源支路時，限時電流速斷保護(hù)的整定（起動電流整定）B12ES2XS2ES1XS1C電流段保護(hù)范圍不變：本線路全長，延伸到下一級線路出口（首端）。但不能超過下一級線路電流段的保護(hù)范圍。設(shè)保護(hù)2的電流段保護(hù)范圍最末端是M點。M點必然位于下一級線路BC段上。保護(hù)2的電流段起動電流整定值應(yīng)按照M點短路實際流過線路AB段（即保護(hù)2）的電流來整定：所以，稱為分支系數(shù)重獵撼行掙雙正敵扳哪朔俗逮搓骨

19、毒蔬燥潰懲涸伏御漓帝妮納袖羽梁常貉JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第27頁，共34頁。 有分支支路時，限時電流速斷保護(hù)的整定 起動電流整定值 限時電流速斷保護(hù)2的保護(hù)范圍不應(yīng)超過下一級線路保護(hù)1的段保護(hù)范圍。 動作時限其中， 段可靠系數(shù)：分支系數(shù)：以上起動電流整定公式適用于電源和負(fù)荷線路支路的情況。， t0.5s 對于電源支路的情況（助增電流）：對于負(fù)荷線路支路的情況（外汲電流）：吐鹿步場扦誕蹭稅薔哨匝隙殉照窮康賄褂卯惋判畢監(jiān)時逗碎哭榷貧禮居籬JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第28頁，共34

20、頁。 有負(fù)荷線路支路時，限時電流速斷保護(hù)整定（外汲電流影響）曲線 是線路上不同地點短路時，流過線路AB的電流曲線；曲線 是線路上不同地點短路時，流過線路BC(上)的電流曲線。為了保證電流段保護(hù)2的保護(hù)范圍穩(wěn)定，必須考慮負(fù)荷線路分支的外汲作用，按照以下方法來整定起動電流。其中，分支系數(shù)為甚移卯適齊稱陸員噴烤帝衍病指腆漫澈移泄刷雀焚頻喂幾價氮散捕轎度題JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第29頁，共34頁。分支系數(shù)的計算CXs1XAB Xs2ABIABIBC21M分支系數(shù) 的計算必須基于系統(tǒng)的等值電路。（1）有電源支路的情況 分支系數(shù)與短路點位置無關(guān)

21、。 分支系數(shù)隨運行方式的變化而變化。CIABIBCM分支系數(shù) 的大小會隨系統(tǒng)阻抗 和 的變化而變化最小分支系數(shù) 出現(xiàn)在系統(tǒng)阻抗 最小和 最大時。 限時電流速斷保護(hù)（電流段）的整定。起動電流整定值按照最小分支系數(shù)來整定。僵汲亂競材挑煉詫廣脹起引娠階猿巡判和哉須鷹歧跨丘緞固酶迪箍期馮掘JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第30頁，共34頁。分支系數(shù)的計算（2）有負(fù)荷線路支路的情況CB21M分支系數(shù) 的計算也必須基于系統(tǒng)的等值電路。 分支系數(shù)與短路點位置有關(guān)。短路點越靠近線路末端，分支系數(shù)越??；故簡化計算是可取故障位置為1/2，再校驗靈敏度是否滿足。 分支系數(shù)與運行方式無關(guān)。 限時電流速斷保護(hù)（電流段）的整定。起動電流整定值按照最小分支系數(shù)來整定。即：乓絕仲鍺轅茄華囚何廊幟袒鵑棺撞簽蒜蛤哭又侵瓶售脯歪句盔轅楔撇玖算JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)JV雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的 方向性電流保護(hù)第31頁，共34頁。i) 在