雙側(cè)電源短路保護

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.問題的提出為提高供電的可靠性，出現(xiàn)了單電源環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)、雙電源或多電源網(wǎng)絡(luò)。但在這樣的網(wǎng)絡(luò)種簡單的電流保護不能滿足要求。針對以下雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，分析如下：的。對電流速斷保護：dl處短路，若‘刁1的。對電流速斷保護：dl處短路，若‘刁11d2>1dz2則保護2誤動。對過電流保護：d1處短路，要求13“2>'dz3，則保護3誤動，d2處短路，若d2處短路，，要求12>t3顯然，這種要求是矛盾上述矛盾的要求不可能同時滿足。原因分析：反方向故障時對側(cè)電源提供的短路電流引起保護誤動。解決辦法：加裝方向元件一一功率方向繼電器。當(dāng)方向元件和電流測量元件均動作時才啟動邏輯元件。這樣雙側(cè)電源系統(tǒng)保護系統(tǒng)變成針對兩個單側(cè)電源的子系統(tǒng)。由上圖可見，保護1、3、5只反映由左側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配合。而保護2、4、6僅反映由右側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配合，矛盾得以解決。二、功率方向繼電器的工作原理電流規(guī)定方向：從母線流向線路為正方向。電流本身無法判定方向，需要一個基準一母線電壓。dl處短路（對保護2為正方向） d2處短路（對保護2為反方向）-1d2^Z1ld2UMA9=UMA9=arg—甌=eI dl1dlA=arg?NA=9+180。1d1A0。罰<90。180。罰<270。p=p=uAi刊cose>0p=uaiacose<0因此：利用判別短路功率方向或電流、電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別發(fā)生故障的方向。實現(xiàn)：1、最大靈敏角：在UJ、IJ幅值不變時，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）值隨兩者之間的相位差的大小而改變。當(dāng)輸出為最大時的相位差稱最大靈敏角elm2、 動作范圍：elm士90。動作方程：—90°Varg—J —V90°IJ或-90°+eVarg1UjV90°+e'J3、 動作特性：當(dāng)UJ=UA,Ij=IA,ed1=60°,線路發(fā)生三相短路所以8=8=60。

lm d1+jA+jA4、死區(qū)：當(dāng)正方向出口短路時，U了=UA牝0,GJ不動——電壓死區(qū)。消除辦法：采用90度接線方式，加記憶回路。三、相間短路功率方向繼電器的接線方式：1、 要求：良好的方向性（與故障類型無關(guān)）和較高的靈敏性。2、 90°接線方式：指系統(tǒng)三相對稱且cose=1時，argL=90。的接線方式。UJJ注：90°接線方式僅為了稱呼方便，且僅在定義中成立。采用該接線方式構(gòu)成的三相式方向過電流保護的原理接線圖。3、3、相間短路情況下90°接線功率方向繼電器動作行為分析:(1)正方向三相短路：由于三相對稱，三只繼電器動作情況相同，故以A相為例分析:從圖中可見，祖川二祖*—90°為使功率方向繼電器動作最靈敏cosSd-90。+a)=1:.a=90。_'d為使pja>0一般0。<、<90。當(dāng)4=0°,0°<a<180。d當(dāng)^=90。，-90°<a<90°d所以,在三相短路時，選擇0。<a<90。，可保證GJ動作。(2)正方向兩相短路，以BC兩相短路為例，且空載運行.有兩種極限情況:出口和遠處ABC①出口短路Z"<<Z

gja：7a=0,gja：7a=0,不動作；GJB：8JB=8d—90。，同三相短路；GJC：8jc=8d-90。，同三相短路。所以應(yīng)選擇0。Vav90。，使得0。<8dV90。時GJ能動作注：出口BC兩相短路，Uca、Uab幅值很大，B、C相功率方向繼電器動作。該接線方式可消除各種兩相短路的死區(qū)。遠處短路Z&>>ZEc=EBCGJA:Ia=0,不動作；GJB：8jb=8d-120。，所以應(yīng)選擇30。Va<120。，使得B相GJ能動作;GJC：8jc=8d—60。，所以應(yīng)選擇—30。Va<60。，使得C相GJ能動作

綜合兩種極限情況：在正方向任何地點d⑵:300<a<900GJ:00<GJ:00<a<600同理:d⑵和d⑵時可得到相應(yīng)的結(jié)論，參看P43表2—2。ABCA綜上所述:為保證00<中<90。時，GJ在正方向任何相間短路時均能動作：300<a<600（例：a=450或300）總結(jié)：優(yōu)點：①對各種兩相短路都沒有死區(qū)；②適當(dāng)選擇內(nèi)角后，對線路上各種相間故障保證動作的方向性;缺點：不能清除d（3）死區(qū)。順便指出:在正常運行情況下，位于送電側(cè)的GJ在負荷電流的作用下一般都處于動作狀態(tài)。六.雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護整定的特點：電流速斷保護dlEiId①Ilmin.Ilmin.E2無方向元件：匕i

=Ii=KiIdz2Kdzmax有方向元件：Il=KiIdziKd2maxIi=KiIdz2Kd1max此時保護1不需方向元件。2.限時電流速斷保護原則與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中第II段的整定原則相同，與相鄰線路I段保護配合。但需考慮保

護安裝點與短路點之間有分支的影響，即分支電路的影響。分支電路分兩種典型情況：助增，外汲。助增電流、，七C助增：使故障線路電流增大的現(xiàn)象外汲：使故障線路電流減小的現(xiàn)象引入分支系數(shù)：KfzI'-^C-IAB故障線路流過的電流

被保護線路流過的電流IIIII助增電流、，七C助增：使故障線路電流增大的現(xiàn)象外汲：使故障線路電流減小的現(xiàn)象引入分支系數(shù)：KfzI'-^C-IAB故障線路流過的電流

被保護線路流過的電流IIIII=KII^z2dz1KKfz當(dāng)僅有助增時:7IBC>IAB僅有外汲時:7rBC無分支時：rBC=IABf1既有助增，又有外汲時，可能大于1也可能小于1整定時，應(yīng)取實際可能的最小值以保證選擇性。七.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)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且增加投資出口d⑶時，GJ有死區(qū)，使保護有死區(qū)——缺點..?力求不用方向元件（如果用動作電流和延時能保證選擇性）dz1dz2 1 d1dz1d2故障，Id2＞、2保護2要加GJ②對過流保護d1故障時，12=13<t1 :. 保護2、3要加GJd2故障時，?12=13 .??保護3要加GJt1>12 保護1可不加GJ即：動作延時長的可不加GJ,動作延時小的或相等的要加GJ。第三節(jié)輸電線路的接地保護大接地電流系統(tǒng)：系統(tǒng)中主變壓器中性點直接接地X0/X1<3在此系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生接地故障時，通過變壓器接地點構(gòu)成短路通路，使故障相流過很大的短路電流.110KV及以上電網(wǎng) 中性點直接接地系統(tǒng)60KV及以下電網(wǎng) 中性點不接地或不直接接地（小接地電流系統(tǒng)）運行經(jīng)驗表明，在中性點直接接地系統(tǒng)中,d（1）幾率占總故障率的70%s90%.所以如何正確設(shè)置接地故障的保護是該系統(tǒng)的中心問題之一.而在該系統(tǒng)中發(fā)生d（1）,系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序分量，而正常運行時無零序分量.故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護.一、零序分量的特點（一） 零序電壓：故障點U0最高，離故障點越遠,U0越低.變壓器中性點接地處U0=0（二） 零序電流分布：與中性點接地變壓器的位置有關(guān)大?。号c線路及中性點接地變壓器的零序阻抗有關(guān)（三） 零序功率

短路點最大（與U0相同）.方向:與正序相反,從線路一母線短路點最大（與U0相同）.方向:與正序相反,從線路一母線七0一L?ZB1O相位差由zb10的阻抗角決定與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關(guān)二、零序電流保護三段式或四段式I段:速動段保護II段（ii、m段）應(yīng)能有選擇性切除本線路范圍的接地故障，其動作時間應(yīng)盡量縮短最末一段：后備三段式零序電流保護原理與三段式電流保護是相似的（一）I段<1>躲過下一個線路出口接地短路的最大三倍零序電流3IOmaxumax10廣K—axKK求3I0max①故障點：本線路末端maX②故障類型：（假設(shè)X"=X2/（串）3I（1.1）=3x —e—————x 2? =3x e 0 Z+Z2二Z0, Z2疽' ，+2Z0,DZ2疽Z0,當(dāng)Z0廣Z" I。⑴〉I°E 采用I。⑴當(dāng)Z0E<Z1z U<"）采用"1）當(dāng)Z0z=Z1z Io（1）=Io（1-1）任取運行方式各系統(tǒng)最大運行方式ZflZ咨I接地點：保護安裝側(cè)”接地點最多Z0mI對側(cè) 接地點最少Z。：I（2）躲短路器三相觸頭不同時合閘而出現(xiàn)的三倍零序電流3I0bt（并）1"="31饋 Kki=1.1s1.2

（并）求3I0bt求3I0bt①兩相先合 一相斷線并3I =3x—知_盹_x―E^—=3x_0btZ+Z2LZ0, Z2疽z?！?九+2Z?！?2 Z2￡+Z0￡②一相先合一一兩相斷線串3Iob=3x―m 1￡ 0￡取大者原則(2)所得定值一般較大，保護范圍縮小，靈敏度降低，此時可考慮使I段帶一小的延時(0.1s)躲開不同時合閘時間。靈敏性：要求與I段電流保護相同2(15%?20%)(二)II段與相鄰線路零序電流I段配合I"1=KK-yK* "』5.2tii=ti+At=2=0.5"01 02靈敏性校驗：K= 0min21.5lm11

0dz若不滿足要求：與相鄰線I段配合或接地距離保護(三)m段:躲線路末端變壓器為另一側(cè)短路時可能出現(xiàn)的最大不平衡電流imaxbp.maxIiii=KinI?- —0dzKbp.maxI=K-K-K-1（3）bp.max fzqtxer dmax*fzq一非周期分量系數(shù)t=0s時取L5?2比0.5s時取1；Kx――同型系數(shù)。同型時取0.5、不同型時取1；匕――CT誤差取0.1；I⑶一一線末變壓器另一側(cè)短路時流過保護的最大短路電流。dmax靈敏性：近后備和遠后備時均校驗動作時間（限）：從零序網(wǎng)的最末級開始按階梯原則向電源方向推算三、方向性零序電流保護在多電源的大接地電流系統(tǒng)中，為保證選擇性，需要裝設(shè)零序功率方向繼電器，構(gòu)成方向性零序電流保護（P55圖2—55）1、零序功率方向繼電器正方向接地故障U/… 、甲=arg—=—（180o一平）edO=70os80o 」.e=—（110。?100。）.?.祖廣—105。左右（Uj=3U0Ij=310）目前，整流型和晶體管型：eim=70。?85。?.?接線：U=一3U Ij=31J 0 J 0M二J由于越靠近故障點的零序電壓越高..?出口短路時GT