电力系统继电保护 教学课件 作者 刘学军2.2相间短路方向电流保护2.2.1.ppt

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1、电力系统继电保护刘学军编制２．２电网相间短路的方向电流保护主要内容§1方向电流保护的工作原理§2功率方向继电器§3相间短路保护中功率继电器的接线方式§4功率方向继电器的按相启动§5功率方向继电器的整定计算２.２.１方向电流保护的工作原理一、为什么在电流保护中装设方向性元件？（必要性）在双侧电源电网或单侧电源环形网中：1、对于I段保护，这时为了使保护在区外故障时不误动，其整定值不仅要躲过本线路末端短路时流经保护的最大短路电流，而且要躲过保护反方向故障时流经本保护的最大短路电流。2、对于II段保护，这时不仅要下相邻下一

2、线的第I段配合，而且还要与其在同一母线下的各条出线的第I段相配合。3、对于III段保护，这时仅靠时限的配合已无法获得选择性。上述问题的产生，皆因双侧电源电网和环形电网中，在保护安装处反方向短路时，有可能使保护动作的缘故。于是，为了解决上述问题，我们提出在原有的电流保护基础上，加装一个能判断故障方向的元件即功率方向继电器。２.２.１方向电流保护的工作原理图2-44供电网络图第一节方向电流保护的工作原理如图2-44所示，当在K1点发生短路时，要求保护3、4动作，断开3、4两个断路器；如在K2点发生短路，要求保护1、2动作

3、，断开1、2两个断路器。对K1点短路，为实现选择性要求：对K2点短路，为实现选择性要求：可见，一般电流保护不能满足保护选择性要求。因此，要采用方向电流保护来解决这个问题。图２－４4两侧电源辐射形电网2.2.1方向电流保护的工作原理方向过流保护是在过流保护基础上加装方向元件的保护。在一般过流保护2和3上各加一个方向元件（功率方向继电器），它只有当短路功率由母线流向线路时，才允许保护动作，这样就解决了过流保护的选择性问题。2.2.3方向电流保护的工作原理规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K1点短路时，保护1、2

4、、4、6为正方向；保护3和5反方向，不应起动。双侧电源电网线路方向过流保护时限特性如图2-45（a）两侧电源供电的辐射形电网中，1～6均为方向过流保护，其中保护1、3和5为一组，2、4和6为另一组，各同方向保护间的时限配合仍按阶梯原则来整定。图2-45a双侧电源电网线路方向过流保护时限特性双侧电源电网线路方向过流保护时限特性图2-45双侧电源电网线路方向过流保护的时限特性第一节方向电流保护的工作原理WL2上K1点短路时，保护1、3、4、6因短路功率由母线流向线路，故都能启动，而其中按动作方向时限最短的保护3和4动作，

5、跳开断路器3、4，将故障线路WL2切除，保护1和6便返回，从而保证了动作选择性。WL2第一节方向电流保护的工作原理WL1上K2点短路时，只有保护1、2、4和6能启动，其中按动作方向时限最短的保护1和2动作，跳开断路器1和2，将故障线路WL1切除，保护4和6便返回，同样保证了动作的选择性。WL1方向电流保护原理接线方向过流保护装置由三个主要元件组成，启动元件（电流继电器），功率方向元件（功率方向继电器）和时限元件（时间继电器）。工作原理是方向元件KW和启动元件KA构成与门，二者同时动作才能启动时间继电器KT。图2-46

6、方向过流保护原理接线图在双侧电源线路上，并不是所有过流保护装置中都需要装设功率方向元件，只有在仅靠时限不能满足动作选择性时，才需要装设功率方向元件。无时限电流速断保护在原理上用于双侧电源线路时，其动作电流要按同时躲过线路首端和末端短路的最大短路电流，才能保证动作的选择性。但是，由于线路两侧电源的容量和系统阻抗不同，当在线路发生短路时，两侧电源供给的短路电流大小并不相同，甚至数值相差很大，这时安装在小电源一侧的电流速断保护范围就不能满足灵敏度的要求，甚至可能没有保护范围。在这种情况下，小电源一侧需要采用方向电流速断保护

7、，当保护背后发生短路时，利用功率方向元件闭锁，使保护只根据小电源一侧的短路功率方向来动作。因此，这时小电源侧方向电流速断保护只需躲过线路末端短路时通过该保护处的短路电流来整定即可，从而大大提高了保护的灵敏性，满足保护范围的要求。方向电流保护的工作原理（２）功率方向继电器1）功率方向继电器工作原理功率方向继电器的任务是测量送入继电器的电压Ur和电流Ir之间的相位，以判别正、反向故障。目前使用的功率方向继电器为感应型、整流型和晶体型。整流型继电器灵敏性好，无电压死区、调试方便及动作速度快等。功率方向继电器有感应型、整流型

8、和半导体型，按相位比较或幅值比较原理构成。功率方向继电器工作原理判断方向的实质方向元件（功率方向继电器）之所以能判别正、反向故障是因为正、反向故障时，保护安装处的母线残压与被保护线路上的电流之间的相位关系不同。方向元件正是根据这种不同来识别正、反向故障的。功率方向继电器工作原理功率方向继电器的任务是测量送入继电器的电压Ur和电流Ir之间的相位，