第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件

第二章電網(wǎng)的電流保護和方向性電流保護5教學(xué)目的掌握整流型功率方向繼電器的原理教學(xué)重點繼電器的原理特性第二章電網(wǎng)的電流保護和方向性電流保護5教學(xué)目的12.2.2功率方向繼電器二、LG－11型功率方向繼電器2.2.2功率方向繼電器2第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件3（一）LG-11型功率方向繼電器原理接線及其動作條件

反應(yīng)相間短路的LG－11型功率方向繼電器原理接線，如圖所示。它是按幅值比較原理構(gòu)成的整流式功率方向繼電器。繼電器是由電壓形成回路按環(huán)流法構(gòu)成的幅值比較回路兩大部分組成。（一）LG-11型功率方向繼電器原理接線及其動作條件4第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件5電壓變換器YB是一個鐵芯帶有氣隙的諧振變壓器。為使YB線圈W1的電抗接近常數(shù)，其鐵芯帶有氣隙。一次線圈

外串有電容C，其容抗與一次線圈總電抗構(gòu)成工頻串聯(lián)諧振，故一次側(cè)電流IU與UJ同相位。若忽略銅損、鐵損，

則磁通f也與IU和UJ同相位。則在二次側(cè)產(chǎn)生的電壓KUUJ超前電壓出90°即KU的角度jU＝90°。電抗變壓器DKB的轉(zhuǎn)移阻抗KI的幅角jI，利用線圈W4上的電阻Rj1和Rj2來調(diào)整。選Rj1時，

jI＝45°；選用Rj2時，jI＝30°。電壓變換器YB是一個鐵芯帶有氣隙的諧振變壓器。為使YB線圈6根據(jù)電壓形成回路的連接方式，其動作量A和制動量B分別為根據(jù)電壓形成回路的連接方式，其動作量A和制動量B分別為7第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件8在忽略U0的理想情況下根據(jù)幅值比較和相位比較的互換關(guān)系有

在忽略U0的理想情況下9（二）LG-11型功率方向繼電器動作區(qū)和最大靈敏角以IJ為參考相量，UJ超前IJ的相角jJ=90°-a或UJ滯后IJ的相角jJ=-（90°-a）范圍內(nèi)，

是UJ的動作區(qū)。但功率方向繼電器的動作區(qū)，習(xí)慣上常將電壓UJ作為參考相量，相對UJ相位變化時，繪出IJ的

動作范圍如圖所示。當(dāng)電流IJ順時針旋轉(zhuǎn)落在AB直線上時，jJ=90°-a是繼電器動作的下邊界，而當(dāng)IJ

逆時針旋轉(zhuǎn)落在直線AB上時，jJ=-（90°-a）是繼電器動作的上邊界。當(dāng)IJ落于陰影所示半平面時，則

繼電器動作，該區(qū)域稱為功率方向繼電器的動作區(qū)。（二）LG-11型功率方向繼電器動作區(qū)和最大靈敏角10第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件11第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件12當(dāng)電流IJ落在最大靈敏線上（即jJ=-a時），相量如圖所示。由圖可知，KUUJ與KIIJ同相位，此時動作量A＝KUUJ+KIIJ最大，制動量B＝KUUJ–KIIJ最小，故方向繼電器最靈敏。所以，稱為-a為功率方向繼電器最大靈敏角jlm。當(dāng)jJ=jlm時，繼電器動作最靈敏，式（2-7）可寫為

當(dāng)IJ足夠大，即KIIJ＞KUUJ，上式中的絕對值符號可去掉當(dāng)電流IJ落在最大靈敏線上（即jJ=-a時），相量13由此式可看出，有一個使功率方向繼電器動作的最小電壓，稱為方向繼電器最小動作電壓：

由于功率方向繼電器存在一最小動作電壓Udz.min,所以在靠近母線的某一段線路上發(fā)生三相短路時，使母線殘壓

小于Udz.min，在這段區(qū)域內(nèi)方向繼電器不動作，稱這段區(qū)域為方向繼電器的電壓“死區(qū)”。由此式可看出，有一個使功率方向繼電器動作的最小電壓，稱為方向14由于LG－11型方向繼電器的電壓變換器YB采用的是諧振變壓器，所以在靠近母線處發(fā)生三相短路時，UJ突然降為零，但由于諧振回路里還儲藏有電場和磁場能量，故這個諧振回路還要以固有頻率繼續(xù)振蕩。直到能量耗盡為止，所以YB二次側(cè)的電壓還可保持一段時間，因此，這個串聯(lián)諧振口路又稱“記憶”回路，它有助于消除I段的電壓“死區(qū)”。

由于LG－11型方向繼電器的電壓變換器YB采用的是諧振變壓15將電壓輸入端短接，只通入電流時IJ，或?qū)KB一次開路，只加入電壓UJ時，極化繼電器線圈上出現(xiàn)動作電壓或

動電壓的現(xiàn)象，稱為方向元件潛動。只加電壓時有潛動，稱為電壓潛動，只加電流時有潛動，稱為電流游動。JJ線圈上出現(xiàn)動作電壓，稱為正潛動；JJ線圈上出現(xiàn)制動電壓，稱為負(fù)游動。無論是電流潛動還是電壓潛動，

嚴(yán)重時都會造成誤動、拒動或降低靈敏度。產(chǎn)生潛動的原因，主要是比較回路中參數(shù)不對稱。為消除電流潛動

可調(diào)整電阻R2，為消除電壓潛動可調(diào)整電阻R1。最后還有一點需提請注意的是，方向繼電器中的DKB和YB的一次線圈同名端都標(biāo)有“*”號，在將繼電器分別接入

電流互感器和電壓互感器二次側(cè)時，必須注意正確連接，否則不能正確判斷功率方向。將電壓輸入端短接，只通入電流時IJ，或?qū)KB一次開路，只加162.2.3功率方向繼電器的90°接線方式（1）功率方向繼電器的接線方式由于功率方向繼電器的主要任務(wù)是判斷短路功率的方向，因此對其接線方式提出如下要求。1）正方向任何形式的故障都能動作，而當(dāng)反方向故障時則不動作。2.2.3功率方向繼電器的90°接線方式172）故障以后加入繼電器的電流和電壓應(yīng)盡可能地大一些。并盡可能使接近于最大靈敏度角，以

便消除和減小方向繼電器的死區(qū)。為了滿足以上要求，廣泛采用的功率方向繼電器接線方式為90°接線方式。

所謂90°接線方式是指在三相對稱的情況下，當(dāng)cos

=1時，加入繼電器的電流和電壓相位相差

90°。2）故障以后加入繼電器的電流和電壓應(yīng)18（2）方向過電流保護裝置的接線圖1）接線圖如圖所示。電流繼電器1、3是起動元件，功率方向繼電器2、4是方向元件。各相的電流繼電器和功率方向繼電器的觸點是串聯(lián)的。時間繼電器5使保護獲得必要的動作時限，起觸點閉合可以跳閘和發(fā)出信號

2）按相起動原則按相起動原則是指接入同名相電流的電流繼電器和方向元件的觸點直接串聯(lián)，而后再接入時間繼電器線圈的接線，

。（2）方向過電流保護裝置的接線圖19第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件20第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件213）動作特性功率方向繼電器采用90°接線方式的保護裝置，主要有兩個優(yōu)點：第一，對各種兩相短路都沒有死區(qū)，因為繼電器加入的是非故障相的線電壓，其值很高；第二，適當(dāng)?shù)剡x擇繼電器的內(nèi)角后，對線路上發(fā)生的各種故障都能保證動作的方向性，且有較高的靈敏性。方向繼電器在一切故障情況下都能動作的條件為，

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3）動作特性22兩相式接線適用于小接地電流系統(tǒng)，作為各種形式相間短路的保護，在大接地電流系統(tǒng)中，如果裝有專門的接地保護，也以采用兩相式接線作為相間短路的保護。

兩相式接線適用于小接地電流系統(tǒng)，作為各種形式相間短路的保護，232.2.4

方向性電流保護的整定舉例（1）

方向性電流保護的整定計算1）動作電流的整定方向過電流保護的動作電流按以下三個條件整定：①躲過最大負(fù)荷電流。為防止保護裝置在正常負(fù)荷電流下和外部短路切除后因電動機的自起動而誤作，而按躲過最大負(fù)荷電流（考慮電動機自起動情況），即2.2.4

方向性電流保護的整定舉例24式中各參數(shù)的意義和取值與定時限過電流保護相同。第二章電網(wǎng)電流保護和方向性電流保護課件25②躲過非故障相電流。在中性點直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)相鄰線路上發(fā)生白對稱短路時，在非故障相中仍有電流通過，這個電流為非故障相電流。方向過電流保護的動作電流要躲過非故障相電流，即

在中性不接地系統(tǒng)或中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，非故障相電流就是負(fù)荷電流，可不必考慮非故障相電流。②躲過非故障相電流。在中性點直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)相鄰線路上發(fā)26③與相鄰線路保護裝置靈敏度的配合。方向過電流保護常用作下一相鄰線路的后備保護，所以各相鄰保護的靈敏度應(yīng)加以配合，以保證動作的選擇性。這就是使上一段線路保護的動作電流大于下一段線路保護裝置的動作電流。也就是沿著同一動作方向的保護裝置，其動作電流應(yīng)該距離電源最遠(yuǎn)處開始逐漸增大。

③與相鄰線路保護裝置靈敏度的配合。方向過電流保護常用作下一27這樣可以防止無選擇性地越級跳閘，因當(dāng)點發(fā)生短路時，由于電流按阻抗的反比分配，因此可能很小。假如，而且又恰好則保護7將先動作，造成越級跳閘。靈敏度的配合用配合系數(shù)來表示，一般取1.1～1.15。這樣可以防止無選擇性地越級跳閘，因當(dāng)點發(fā)生短路時，由于電282）保護裝置的靈敏度校驗方向過電流元件的靈敏度校驗方法與不帶方向的過電流保護相同。作為本線路的近后備保護時，其靈敏度系數(shù)要求為1.25～1.5；作為下一相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護，其靈敏度系數(shù)要求>=1.2。2）保護裝置的靈敏度校驗293）保護裝置的動作時限方向過電流保護動作時限的整定，是將動作方向一致的保護，按逆向階梯原理進行，如圖2.28中的保護2、3、4為同一方向動作的保護。保護6、7、8為同一方向動作的保護。它們的動作時限應(yīng)為

3）保護裝置的動作時限302.2.5對方向性電流保護的評