交大電氣電網(wǎng)電流保護(hù)第4講

1、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp多電源網(wǎng)絡(luò)的新問題多電源網(wǎng)絡(luò)的新問題v單電源供電的網(wǎng)絡(luò)，單電源供電的網(wǎng)絡(luò)，電流元件本身可以作為方向電流元件本身可以作為方向判別依據(jù)（？），判別依據(jù)（？），不會(huì)出現(xiàn)反向故障誤動(dòng)現(xiàn)象。不會(huì)出現(xiàn)反向故障誤動(dòng)現(xiàn)象。v雙端電源供電的輸電網(wǎng)絡(luò)和部分配電網(wǎng)絡(luò)中，單雙端電源供電的輸電網(wǎng)絡(luò)和部分配電網(wǎng)絡(luò)中，單獨(dú)的電流元件不具備

2、方向判別能力，存在反向故障獨(dú)的電流元件不具備方向判別能力，存在反向故障非選擇性跳閘非選擇性跳閘多電源網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)配置特點(diǎn)多電源網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)配置特點(diǎn)線路兩側(cè)均裝設(shè)斷路器及對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)線路兩側(cè)均裝設(shè)斷路器及對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析CASE1：動(dòng)作時(shí)間不配合引起誤動(dòng)動(dòng)作時(shí)間不配合引起誤動(dòng)K1故障時(shí)，繼電器故障時(shí)，繼電器6和繼電器和繼電器1，若動(dòng)作電流，若動(dòng)作電流定值相同，而繼電器定值相同，而繼電器1動(dòng)作時(shí)間短，則

3、繼電器動(dòng)作時(shí)間短，則繼電器1誤動(dòng)，誤動(dòng)，變電站變電站C母線失電。母線失電。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析CASE2：動(dòng)作電流無法配合引起誤動(dòng)動(dòng)作電流無法配合引起誤動(dòng)K1故障時(shí)，繼電器故障時(shí)，繼電器1速斷動(dòng)作電流小于繼電器速斷動(dòng)作電流小于繼電器6限時(shí)電流速斷動(dòng)作電流，則線路限時(shí)電流速斷動(dòng)作電流，則線路BC在在B側(cè)出口故側(cè)出口故障時(shí)繼電器障時(shí)繼電器1仍會(huì)誤動(dòng)。仍會(huì)誤動(dòng)。 Xian Jiaotong UniversityXian

4、Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)動(dòng)作分析分析小結(jié)分析小結(jié) v可見在多電源網(wǎng)絡(luò)中，僅靠動(dòng)作電流大小和動(dòng)作可見在多電源網(wǎng)絡(luò)中，僅靠動(dòng)作電流大小和動(dòng)作時(shí)間的配合，可能無法滿足選擇性的要求，造成反時(shí)間的配合，可能無法滿足選擇性的要求，造成反向區(qū)外故障時(shí)保護(hù)誤動(dòng)向區(qū)外故障時(shí)保護(hù)誤動(dòng)解決方案解決方案v加裝方向元件加裝方向元件Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversitypK1故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析故

5、障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析參考方向的一般規(guī)定參考方向的一般規(guī)定電流參考方向：電流參考方向：取由母線指向被保護(hù)線路為正取由母線指向被保護(hù)線路為正電壓參考方向：電壓參考方向：為由線路指向大地為由線路指向大地Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversitypK1故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析CASE1對(duì)保護(hù)2、3和6、7而言，故障發(fā)生在被保護(hù)線路的正方向電氣量特點(diǎn)v保護(hù)安裝處測(cè)量的電壓超前電流的角度等于線路阻抗角v有功功率為正的，無功性質(zhì)為感性無功。Xian Jiaotong UniversityXia

6、n Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversitypK1故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析CASE2對(duì)保護(hù)4、5和1、8而言，故障發(fā)生在被保護(hù)線路的反方向電氣量特點(diǎn)v保護(hù)安裝處測(cè)量的電壓滯后電流的角度等于v有功功率為負(fù)，無功性質(zhì)為容性功率180Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversitypK1故障時(shí)各保護(hù)元件的功率方向分析小結(jié)v故障功率的正負(fù)v電壓電流的相位關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)故障方向的判別Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong U

7、niversityXian Jiaotong Universityp方向元件與電流元件的配合方向元件與電流元件的配合v假設(shè)所有保護(hù)均裝設(shè)方向判別元件，其正方向規(guī)定如圖所假設(shè)所有保護(hù)均裝設(shè)方向判別元件，其正方向規(guī)定如圖所示示v所有電流元件及時(shí)間元件按單側(cè)電源工作時(shí)進(jìn)行整定和配所有電流元件及時(shí)間元件按單側(cè)電源工作時(shí)進(jìn)行整定和配置置（？）（？）Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp方向元件與電流元件的配合動(dòng)作特性分析只有當(dāng)故障發(fā)生在正方向時(shí)，才允許電流保護(hù)動(dòng)作。即方向元件和電流元件與門出口跳閘

8、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp方向元件與電流元件的配合方向元件作用v方向元件僅判別故障方向，并不作為故障判別元件，故障判別是靠電流元件實(shí)現(xiàn)的。v正方向元件的作用稱為開放或允許，反方向元件作用稱為閉鎖。（注意與圖5.25的區(qū)別）Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p對(duì)功率方向元件的基本要求v有明確的方向性（嚴(yán)格區(qū)分正反向故障） 方向性不受故障類型、運(yùn)行方式、系統(tǒng)狀態(tài)的影響v

9、故障時(shí)可靠動(dòng)作并有足夠靈敏度Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向元件的實(shí)現(xiàn)正反向故障電流電壓向量圖正向三相短路電流滯后于電壓反向三相短路電流超前于電壓利用故障時(shí)電流、電壓相利用故障時(shí)電流、電壓相位關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)方向判別位關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)方向判別Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向元件的動(dòng)作特性功率方向繼電器特性的一般形式90arg90senjrrU eI 其中：U

10、r，Ir：繼電器輸入電壓和電流 ：方向元件最大靈敏角senXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向元件的動(dòng)作特性最大靈敏角的物理意義v功率方向繼電器功率方向繼電器最大靈敏角與其輸出功率之間的關(guān)系最大靈敏角與其輸出功率之間的關(guān)系為為v最大靈敏角的物理含義是指當(dāng)輸入電流和電壓幅值一定時(shí)，最大靈敏角的物理含義是指當(dāng)輸入電流和電壓幅值一定時(shí)，功率方向繼電器輸出功率最大時(shí)電流電壓之間的相角差功率方向繼電器輸出功率最大時(shí)電流電壓之間的相角差v為使線路故障時(shí)，功率方向繼電器最靈敏，就必須使這時(shí)

11、為使線路故障時(shí)，功率方向繼電器最靈敏，就必須使這時(shí)功率方向繼電器輸出功率最大。因而最大靈敏角的取值取決功率方向繼電器輸出功率最大。因而最大靈敏角的取值取決于線路阻抗角。于線路阻抗角。cos()senUIXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向元件的動(dòng)作特性最大靈敏角和內(nèi)角的關(guān)系v工程上習(xí)慣采用內(nèi)角表示功率方向繼電器的動(dòng)作特性v內(nèi)角與最大靈敏角的關(guān)系senXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Un

12、iversity p功率方向元件的動(dòng)作特性功率方向繼電器輸入電壓和電流Ur，Ir的選擇v功率方向繼電器的本質(zhì)是尋找一個(gè)參考量確定故障電流的方向v理論上講任何可以判斷故障電流方向的相量都可以作為參考量Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向元件的動(dòng)作特性由前面分析最簡單的實(shí)現(xiàn)方案如下稱為稱為0接線功率方向繼電器（？）接線功率方向繼電器（？）90arg90IeUsenjXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaot

13、ong University p功率方向元件的動(dòng)作特性功率方向繼電器在相平面上的表示Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p0接線功率方向繼電器方向死區(qū)方向死區(qū)的概念方向死區(qū)的概念v用于確定方向的參考相量電壓用于確定方向的參考相量電壓幅值過小，導(dǎo)致比相誤差幅值過小，導(dǎo)致比相誤差太大太大（指針效應(yīng)指針效應(yīng)）v由此引起方向元件無法準(zhǔn)確識(shí)別方向稱為方向元件死區(qū)由此引起方向元件無法準(zhǔn)確識(shí)別方向稱為方向元件死區(qū)出口相間短路，出口相間短路， 0接線功率方向繼電器存在方向死區(qū)接線功率方向繼電器存在方向

14、死區(qū)Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p消除方向死區(qū)的常用策略方向死區(qū)產(chǎn)生的根本原因方向死區(qū)產(chǎn)生的根本原因用于比相的參考相量幅值過低用于比相的參考相量幅值過低消除方向死區(qū)的基本思想消除方向死區(qū)的基本思想尋找可替代的，幅值較大的參考相量代替原參考相量尋找可替代的，幅值較大的參考相量代替原參考相量消除方向死區(qū)的常用方法消除方向死區(qū)的常用方法v引入非故障相相電壓消除方向死區(qū)引入非故障相相電壓消除方向死區(qū)v采用記憶電壓消除方向死區(qū)采用記憶電壓消除方向死區(qū)Xian Jiaotong Unive

15、rsityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向繼電器的實(shí)現(xiàn)方案模擬式功率方向繼電器（模擬式功率方向繼電器（本質(zhì)是比相電路本質(zhì)是比相電路）方波方波濾波濾波移相電壓形成1&ms205ms205電壓形成123456789rUjrUeRIJ圖 229 集成電路型功率方向繼電器框圖rIXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向繼電器的實(shí)現(xiàn)方案數(shù)字式功率方向繼電器數(shù)字式功率方向繼電器cos(arg)0sin(arg)0rrrrUIUI90arg900arg180rrrrUIUI222200rrrrrx rxrrrxrx rrrrrxrrrxU IU IIIU IU IIIXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p功率方向家電器的潛動(dòng)問題潛動(dòng)的概念潛動(dòng)就是指在只加入電流或只加入電壓的情況下，方向潛動(dòng)就是指在只加入電流或只加入電壓的情況下，方向繼電器就能夠動(dòng)作的