5m222 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護(hù)ppt課件

1、 主講人：徐振宇電氣與電子工程學(xué)院四方研討所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維護(hù)2.2.1 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)的功率方向雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路時(shí)的功率方向不帶方向的三段式電流維護(hù)普通只運(yùn)用于單側(cè)電源線路。4 3 2 11E單側(cè)電源線路中K點(diǎn)發(fā)生短路缺點(diǎn)時(shí)，短路電流的實(shí)踐方向都是從電源指向短路點(diǎn)，即從母線指向線路。K經(jīng)過功率的方向來定義電流的方向：定義： 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cosUIP 的角度超前是，IU當(dāng) 時(shí)，功率方向?yàn)檎?P當(dāng) 時(shí)，

2、功率方向?yàn)樨?fù)。0P有功功率4 3 5 2 6 1 7 82E1E4 3 5 2 6 1 7 82E1Ek1k2 1kI1kI2kI 2kI雙側(cè)電源線路：維護(hù)安裝于線路兩側(cè)；雙側(cè)電源線路：維護(hù)安裝于線路兩側(cè)； 功率方向能夠功率方向能夠 母線 線路線路 母線k1短路過電流保護(hù)誤動(dòng)電流速斷保護(hù)誤動(dòng)1,1,611 . 1ttIIsetk過電流保護(hù)誤動(dòng)電流速斷保護(hù)誤動(dòng)6,6,166 .2ttIIsetk問題：在d1點(diǎn)缺點(diǎn)時(shí)，必需閉鎖電流維護(hù)1，以防止其誤動(dòng)，同時(shí)保證電流維護(hù)6正確動(dòng)作。在k1點(diǎn)和k2點(diǎn)短路時(shí)，電流維護(hù)1和電流維護(hù)6能夠誤動(dòng)。k2短路2E1Ek1 1kI1kI在k1點(diǎn)短路時(shí)，閉鎖電流維護(hù)1

3、，同時(shí)保證電流維護(hù)6正確動(dòng)作的措施是找出k1點(diǎn)短路時(shí)，電流維護(hù)1和6之間的差別。在k1點(diǎn)短路時(shí)維護(hù)1和6之間的差別：短路功率方向不同。1625假設(shè)短路功率的正方向：母線線路。在k1點(diǎn)短路時(shí)，電流維護(hù)1的實(shí)踐功率方向?yàn)樨?fù)方向；在k1點(diǎn)短路時(shí)，電流維護(hù)6的實(shí)踐功率方向?yàn)檎较颉?shí)踐短路功率的方向等于實(shí)踐電流的方向。 1kI功率正方向?qū)嵺`方向功率實(shí)踐方向正方向負(fù)方向抑制方法：ltt4t3t2t1t5t6t7t8tl2E1E4 3 5 2 6 1 7 8 措施：增設(shè)功率方向元件，構(gòu)成方向性電流維護(hù)。措施：增設(shè)功率方向元件，構(gòu)成方向性電流維護(hù)。 跳閘條件：短路電流大于整定值；短路功率方向?yàn)檎?。跳閘條件：

4、短路電流大于整定值；短路功率方向?yàn)檎?當(dāng)增設(shè)方向元件后，可以把線路上方向性電流維護(hù)拆開看成當(dāng)增設(shè)方向元件后，可以把線路上方向性電流維護(hù)拆開看成兩個(gè)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，即兩個(gè)單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，即14，58兩組，分別按單側(cè)兩組，分別按單側(cè)電源系統(tǒng)來整定。兩組方向性維護(hù)之間不需配合。電源系統(tǒng)來整定。兩組方向性維護(hù)之間不需配合。2.2.2 方向性電流維護(hù)的根本原理原理：在原有電流維護(hù)根底上加裝功率方向判別元件，原理：在原有電流維護(hù)根底上加裝功率方向判別元件， 反方向缺點(diǎn)時(shí)把維護(hù)閉鎖不致誤動(dòng)。反方向缺點(diǎn)時(shí)把維護(hù)閉鎖不致誤動(dòng)。方向性電流維護(hù)的動(dòng)作條件： 必需同時(shí)滿足1電流大于起動(dòng)電流整定值；2功率方向

5、為正；3短路電流繼續(xù)時(shí)間超越動(dòng)作時(shí)限。2.2.3 功率方向判別元件功率方向繼電器對(duì)功率方向繼電器的根本要求是：對(duì)功率方向繼電器的根本要求是： 1具有明確的方向性。即正方向發(fā)生任何缺點(diǎn)具有明確的方向性。即正方向發(fā)生任何缺點(diǎn)k1點(diǎn)都點(diǎn)都可以動(dòng)作，而反方向缺點(diǎn)可以動(dòng)作，而反方向缺點(diǎn)k2點(diǎn)時(shí)不動(dòng)作。點(diǎn)時(shí)不動(dòng)作。 2足夠的靈敏性。足夠的靈敏性。經(jīng)過分析電壓、電流相量之間相角差的不同來滿足根本要求。經(jīng)過分析電壓、電流相量之間相角差的不同來滿足根本要求。維護(hù)維護(hù)1.UIk1.Ik21 21E2Ek1k2U1kI2kI.U.2kI2180k2k1kk1點(diǎn)短路向量圖點(diǎn)短路向量圖k2點(diǎn)短路向量圖點(diǎn)短路向量圖 判別

6、電壓、電流之間的相角差，即可判別缺點(diǎn)的方向。,是線路的阻抗角，在090范圍內(nèi)。 kkk21其中有0cos,900111kkkUI0)180cos(,270180180222kkkUI.UIk1.Ik2.2kI2180k2k1kk1點(diǎn)短路相量圖點(diǎn)短路相量圖k2點(diǎn)短路相量圖點(diǎn)短路相量圖U正方向k1點(diǎn)短路缺點(diǎn)時(shí)：反方向k2點(diǎn)短路缺點(diǎn)時(shí)：ArArIIUU,60AUBUCUAkI1AkI230BCUrrrIUarg60krA240180krAk1k21 21E2ErUrIA相功率方向繼電器分析正方向k1點(diǎn)短路缺點(diǎn)：反方向k2點(diǎn)短路缺點(diǎn)：也可以說，當(dāng) 時(shí)，以為缺點(diǎn)發(fā)生在正方向。0cosrrrIU當(dāng) 時(shí)，以

7、為缺點(diǎn)發(fā)生在反方向。0cosrrrIU假設(shè)功率方向繼電器的輸入電壓和電流幅值不變，輸出動(dòng)作假設(shè)功率方向繼電器的輸入電壓和電流幅值不變，輸出動(dòng)作量量隨電壓和電流之間的相角變化。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sensenrrrrkrrrIUIUIU0cos)cos(為了在最常見正方向短路情況下使繼電器動(dòng)作最靈敏，即讓為了在最常見正方向短路情況下使繼電器動(dòng)作最靈敏，即讓輸出動(dòng)作量最大，輸出動(dòng)作量最大，A A相功率方向繼電器應(yīng)接成最大靈敏角相功率方向繼電器應(yīng)接成最大靈敏角 。即當(dāng)正方向即當(dāng)正方向k1k1點(diǎn)發(fā)生短路缺點(diǎn)時(shí)，動(dòng)作輸出量點(diǎn)發(fā)生短路缺點(diǎn)時(shí)，動(dòng)作輸出量 應(yīng)該最大。應(yīng)該

8、最大。sencosrrIU所以當(dāng)正方向點(diǎn)k1短路缺點(diǎn)時(shí)，應(yīng)滿足：的大小變化而變化。隨著rrrrrIUPcos這里senk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(dòng)作量隨兩者間相位差的大小而改動(dòng)，輸出最大時(shí)的相位差稱為最大靈敏角。即 時(shí)，輸出動(dòng)作量最大。senr)cos()cos(senrrrkrrrIUIU，有相位動(dòng)作區(qū)：(90 )(90 )senrsen是最大靈敏角，有 90arg9090arg90senrsensenrjrrUIU eI動(dòng)作方程2種方式：rrrIUarg，ksen功率方向繼電器的動(dòng)作方程sen動(dòng)作相位區(qū)間：90sen以順應(yīng)在 在090范圍內(nèi)的變化)()co

9、s(IUlmJJJ功率形式0相角方式k(90)90arg90kjrrU eI 動(dòng)作方程：0接線和90接線方式功率方向繼電器的分析k11 21E2Ek2rUrI90接線方式功率方向繼電器：電壓死區(qū)電壓死區(qū): : 正方向出口三相短路、正方向出口三相短路、ABAB或或CACA兩相接地短路、兩相接地短路、 A A相接地短路時(shí)相接地短路時(shí), ,功率方向繼電器拒動(dòng)。功率方向繼電器拒動(dòng)。處理措施：采用處理措施：采用9090接線方式接線方式, IA(IB ,IC), IA(IB ,IC)，UBC(UCA, UAB)UBC(UCA, UAB)。0)cos(0)cos(290arg901rABCrrrrjrIUI

10、UIeU）（）（3090ksen最大靈敏角：0接線方式功率方向繼電器的電壓死區(qū)：90接線方式功率方向繼電器的分析：90arg90rrUI 動(dòng)作方程：2種動(dòng)作方程： 功率方向判別元件的構(gòu)成框圖功率方向判別元件的構(gòu)成框圖1. 1. 原理框圖原理框圖輸出電壓構(gòu)成移相濾波方波方波濾波電壓構(gòu)成15 20ms5 20ms123456789rIrUjreURIr90arg90rjrIeUd90,動(dòng)作方程：90argrjrIeU臨界動(dòng)作條件：0argrjrIeU最靈敏動(dòng)作條件：正半周比相正半周比相負(fù)半周比相負(fù)半周比相2.2.4 2.2.4 相間短路功率方向判別元件的接線方式相間短路功率方向判別元件的接線方式

11、1. 1. 對(duì)接線方式的根本要求對(duì)接線方式的根本要求 1 1良好的方向性：正向動(dòng)，反向不動(dòng)。良好的方向性：正向動(dòng)，反向不動(dòng)。 2 2較高的靈敏性：較高的靈敏性：Ur Ur 、Ir Ir 盡能夠大，并接近盡能夠大，并接近sen , sen , 以減小或消除死區(qū)。以減小或消除死區(qū)。 2. 0 2. 0 和和9090接線方式接線方式 0 0接線接線: : 指系統(tǒng)三相對(duì)稱且指系統(tǒng)三相對(duì)稱且cos=1cos=1時(shí)，時(shí)， 的接線方式。的接線方式。 90 90接線接線: :指系統(tǒng)三相對(duì)稱且指系統(tǒng)三相對(duì)稱且cos=1cos=1時(shí)，時(shí)， 的接線方式。的接線方式。 0argrrUI90argrrUI功率方向繼電器

12、功率方向繼電器9090接線，三相方向過電流維護(hù)原理接線圖接線，三相方向過電流維護(hù)原理接線圖！留意：極性銜接。！留意：極性銜接。 3. 90 3. 90接線方式功率方向繼電器的動(dòng)作情況接線方式功率方向繼電器的動(dòng)作情況 1 1正方向三相短路正方向三相短路AUBUCUCIBId JA JABCUU JAAII 90krA時(shí)繼電器最靈敏）（k90相繼電器都能動(dòng)作。正向三相短路時(shí)范圍內(nèi)怎么變化在，不論選擇Ak,900900則范圍內(nèi)變化，為使在若, 0900rkP0)90cos(kABCrAIUP9090,9018000有當(dāng)有，當(dāng)kkA相方向繼電器動(dòng)作條件為：2 2正方向兩相短路維護(hù)安裝處、遠(yuǎn)處正方向兩相

13、短路維護(hù)安裝處、遠(yuǎn)處 . . 維護(hù)安裝處缺點(diǎn)，即近處缺點(diǎn)維護(hù)安裝處缺點(diǎn)，即近處缺點(diǎn) 0,kskZZZ可認(rèn)為有CU，應(yīng)動(dòng)作，應(yīng)動(dòng)作，不動(dòng)90:90:0:krCCkrBBAAKWKWIKWACBAAEUUEU21, )90(9090)0(1800900，當(dāng)kkk相繼電器都能動(dòng)作。、，選擇CB9000)90cos(0)90cos(kCABrCkBCArBIUPIUP. . 遠(yuǎn)離維護(hù)安裝點(diǎn)遠(yuǎn)離維護(hù)安裝點(diǎn)0,sskZZZ可認(rèn)為CCBBAAEUEUEU ,，應(yīng)動(dòng)作，應(yīng)動(dòng)作，不動(dòng)60:120:0:krCCkrBBAAKWKWIKWAAUE BBUE CAUABUBCECICCUE dCU3030BId dB

14、U)90(12060)0(210309000)120cos(kkBCArBIUP相繼電器能動(dòng)作時(shí)，B12030)90(60120)0(150309000)60cos(kkCABrCIUP相繼電器能動(dòng)作時(shí)，C6030B相：相： 30 90 C相：相： 0 60 。，或?qū)嶋H繼電器一般?。呵闆r下都動(dòng)作。方向繼電器在一切故障路的分析得出：綜合三相和各種相間短4530,6030.在正方向缺點(diǎn)時(shí)在正方向缺點(diǎn)時(shí)B B、C C相繼電器的動(dòng)作條件相繼電器的動(dòng)作條件 綜合以上兩種極限情況可以得出，在正方向任何地綜合以上兩種極限情況可以得出，在正方向任何地點(diǎn)兩相短路時(shí)，點(diǎn)兩相短路時(shí)，B B相、相、C C相方向繼電器

15、可以動(dòng)作的條件是：相方向繼電器可以動(dòng)作的條件是：同理，對(duì)AB、CA相間短路進(jìn)展分析的結(jié)果如下表。4. 904. 90接線方式的優(yōu)點(diǎn)和接線方式的優(yōu)點(diǎn)和0 0接線方式比較接線方式比較1 1對(duì)各種兩相短路都沒有死區(qū)對(duì)各種兩相短路都沒有死區(qū) 功率方向繼電器的動(dòng)作功率方向繼電器的動(dòng)作“死區(qū)：當(dāng)輸入繼電器的電壓降為零時(shí)，方向死區(qū)：當(dāng)輸入繼電器的電壓降為零時(shí)，方向繼電器將失去判別的根據(jù)，從而導(dǎo)致方向繼電器拒動(dòng)。繼電器將失去判別的根據(jù)，從而導(dǎo)致方向繼電器拒動(dòng)。 由于由于9090接線方式引入了非缺點(diǎn)相電壓，在各種兩相短路時(shí)其值都很高，接線方式引入了非缺點(diǎn)相電壓，在各種兩相短路時(shí)其值都很高，確保可靠動(dòng)作。確?？煽?/p>

16、動(dòng)作。 IA - UBC IA - UA IA - UBC IA - UA IB - UCA IB - UB IB - UCA IB - UB IC - UAB IC - UC IC - UAB IC - UC 2 2適中選擇內(nèi)角適中選擇內(nèi)角=90=90- -k k后，對(duì)各種缺點(diǎn)都能保證方向性。后，對(duì)各種缺點(diǎn)都能保證方向性。的選取范圍： 30 602.2.5 2.2.5 方向性電流維護(hù)的運(yùn)用特點(diǎn)方向性電流維護(hù)的運(yùn)用特點(diǎn)1.1.電流速斷維護(hù)電流速斷維護(hù)max. 1max. 2kkII設(shè)：2 .1 .max. 12 .max. 21 .setsetkrelsetkrelsetIIIKIIKI則：，

17、當(dāng)k1點(diǎn)發(fā)生短路缺點(diǎn)時(shí)，由于所以不帶方向的電流速斷維護(hù)1不會(huì)誤動(dòng)，不用裝設(shè)方向元件。max. 12 .1 .ksetsetIII當(dāng)k2點(diǎn)發(fā)生短路缺點(diǎn)時(shí)， ，速斷維護(hù)2必需裝設(shè)方向元件。2 .max. 2setkII2. 限時(shí)電流速斷維護(hù)電流限時(shí)電流速斷維護(hù)電流段整定時(shí)分支電路的影響段整定時(shí)分支電路的影響 根本整定與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流根本整定與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)電流段整定一樣，維護(hù)范圍不能段整定一樣，維護(hù)范圍不能超越下一級(jí)線路的電流超越下一級(jí)線路的電流段的維護(hù)范圍，仍與下一級(jí)線路的段的維護(hù)范圍，仍與下一級(jí)線路的電流電流段配合。但要思索維護(hù)安裝地點(diǎn)與下一級(jí)線路短路點(diǎn)段配合。但要思索維護(hù)安裝地點(diǎn)與下一級(jí)線路

18、短路點(diǎn)之間有電源或線路支路分支電路的影響。之間有電源或線路支路分支電路的影響。a 電源支路對(duì)限時(shí)電流速斷維護(hù)的影響電源支路對(duì)限時(shí)電流速斷維護(hù)的影響b 線路支路對(duì)限時(shí)電流速斷維護(hù)的影響線路支路對(duì)限時(shí)電流速斷維護(hù)的影響ACABIB12ES2XS2ABIABABBCIIIES1XS1KKBCI AB12CBCBCABIII BCIES1XS11電源支路的影響助增電流的影響電源支路的影響助增電流的影響如不思索分支支路，維護(hù)2的電流段按上節(jié)的方法來整定：MBCsetrelsetIIKI.1 .2 .B12ES2XS2ABIABABBCIIIES1XS1MABIC，即M點(diǎn)是維護(hù)2的電流段的 維護(hù)范圍的最末

19、端。當(dāng)M點(diǎn)短路時(shí)，流過維護(hù)2的實(shí)踐電流為：MABrII.由于：MABMABMBCIII.，所以MBCMABII.經(jīng)過上述分析，M點(diǎn)短路時(shí)維護(hù)2的電流段不能動(dòng)作。所以假設(shè)不思索電源支路的影響會(huì)使電流段的維護(hù)范圍減少。 電源支路的影響助增電流的影響電源支路的影響助增電流的影響曲線 是線路上不同地點(diǎn)短路時(shí)，流過線路AB的電流曲線；曲線 是線路上不同地點(diǎn)短路時(shí)，流過線路BC的電流曲線；ABIBCI由于電源支路 的電流起助增作用，導(dǎo)致BAABBCIIM點(diǎn)是維護(hù)2的電流段維護(hù)范圍的最末端。所以必需按照流過線路AB段的電流 來整定，這樣才干滿足電流段的維護(hù)范圍要求。ABI 有電源支路時(shí)，限時(shí)電流速斷維護(hù)的整

20、定起動(dòng)電流整定有電源支路時(shí)，限時(shí)電流速斷維護(hù)的整定起動(dòng)電流整定B12ES2XS2ABIABABBCIIIES1XS1MABIC電流段維護(hù)范圍不變：本線路全長(zhǎng)，延伸到下一級(jí)線路出口首端。但不能超越下一級(jí)線路電流段的維護(hù)范圍。設(shè)維護(hù)2的電流段維護(hù)范圍最末端是M點(diǎn)。M點(diǎn)必然位于下一級(jí)線路BC段上。維護(hù)2的電流段起動(dòng)電流整定值應(yīng)按照M點(diǎn)短路實(shí)踐流過線路AB段即維護(hù)2的電流來整定：bsetrelbsetrelbMBCMABsetKIKKIKKIII1 .1 .2 .bMBCMABKII.，所以，0 . 1.過的短路電流前一級(jí)保護(hù)所在線路流故障線路流過的電流MABMBCbIIK稱為分支系數(shù) 有分支支路時(shí)，

21、限時(shí)電流速斷維護(hù)的整定有分支支路時(shí)，限時(shí)電流速斷維護(hù)的整定 起動(dòng)電流整定值 限時(shí)電流速斷維護(hù)2的維護(hù)范圍不應(yīng)超越下一級(jí)線路維護(hù)1的段維護(hù)范圍。 動(dòng)作時(shí)限1 .1 .2 .setbrelbsetrelsetIKKKIKI其中， 段可靠系數(shù)：分支系數(shù)：2 . 11 . 1relKMABMBCbIIK.以上起動(dòng)電流整定公式適用于電源和負(fù)荷線路支路的情況。ttt12秒5 . 02t， t0.5s 對(duì)于電源支路的情況助增電流：對(duì)于負(fù)荷線路支路的情況外汲電流：0 . 1.MABMBCbIIK0 . 1.MABMBCbIIK 有負(fù)荷線路支路時(shí)，限時(shí)電流速斷維護(hù)整定外汲電流影響有負(fù)荷線路支路時(shí)，限時(shí)電流速斷維

22、護(hù)整定外汲電流影響曲線 是線路上不同地點(diǎn)短路時(shí)，流過線路AB的電流曲線；曲線 是線路上不同地點(diǎn)短路時(shí)，流過線路BC(上)的電流曲線。ABIBCI為了保證電流段維護(hù)2的維護(hù)范圍穩(wěn)定，必需思索負(fù)荷線路分支的外汲作用，按照以下方法來整定起動(dòng)電流。1 .2 .setbrelsetIKKI其中，分支系數(shù)為0 . 1.MABMBCbIIK分支系數(shù)的計(jì)算分支系數(shù)的計(jì)算CXs1XAB Xs2ABIABIBC21M分支系數(shù) 的計(jì)算必需基于系統(tǒng)的等值電路。bK1有電源支路的情況 分支系數(shù)與短路點(diǎn)位置無關(guān)。 分支系數(shù)隨運(yùn)轉(zhuǎn)方式的變化而變化。0 . 1bK221ssABsbXXXXXXXKCIABIBCMAABXX分

23、支系數(shù) 的大小會(huì)隨系統(tǒng)阻抗 和 的變化而變化bK1sX2sX最小分支系數(shù) 出如今系統(tǒng)阻抗 最小和 最大時(shí)。min. bK1sX2sX 限時(shí)電流速斷維護(hù)電流段的整定。起動(dòng)電流整定值按照最小分支系數(shù)來整定。A1 .2 .setbrelsetIKKI分支系數(shù)的計(jì)算分支系數(shù)的計(jì)算2有負(fù)荷線路支路的情況CB21MBMICMICMIA1sXABX分支系數(shù) 的計(jì)算也必需基于系統(tǒng)的等值電路。bK 分支系數(shù)與短路點(diǎn)位置有關(guān)。BCCMBMCMBCCMBMBMABBMbXXXXXIIIIIK0 . 1bKBMXCMXBCXABI短路點(diǎn)越接近線路末端，分支系數(shù)越??；故簡(jiǎn)化計(jì)算是可取缺點(diǎn)位置為1/2，再校驗(yàn)靈敏度能否滿足。 分支系數(shù)與運(yùn)轉(zhuǎn)方式無關(guān)。 限時(shí)電流速斷維護(hù)電流段的整定。起動(dòng)電流整定值按照最小分支系數(shù)來整定。即：1 .2 .setbrelsetIKKIi) i) 在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，母線兩側(cè)的過電流維護(hù)中時(shí)限短者加方向，在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，母線兩側(cè)的過電流維護(hù)中時(shí)限短者加方向，長(zhǎng)者不加