12方向保护保护原理

第三节多侧电源电网相间短路的方向性电流保护一、方向性电流保护的工作原理1. 方向问题的提出:d点短路故障时，为保证选择性，要求5； d点短路时,t t12又要求45，无法整定。2. 解决方法：根据区内与区外短路，靠近短路点的保护所流过的短路功率方向 不同，引入方向元件来判别短路功率的方向，从而区别区内或区外短路。（规定电流 从母线流向线路为正，以母线电压为参考方向），按这个要求配置的功率方向元件的 动作方向如图（b）所示。B0 滾7i?=a 信号二、功率方向继电器的工作原理功率方向继电器是通过测量保护安装处的电压和电流之间的相位关系来判断短/B$止匚丨门1 WL1 5QF 2QF/CD G2路功率方向的。规定电流由母线流向线路为正，电压以母线高于大地为正。当d点发生三相短路时，流过保护2的电流I-为正向电流，它与母线B上的电1d 1压u之间的夹角为线路的阻抗角e ,其值的变化范围为o e o。dB d 1d 1而当d点短路时，流过保护2的电流为反向电流-1，它滞后母线电压U的角2d 2B度为线路阻抗角e ，则厂滞后U的相位角为180 + e，此时短路功率为d 2d 2Bd 2P二U I cos(180o +e ) 0。其电压、电流的相位关系如图2.17所示。dB d 2d 2(a)(b)(a)正方向故障(b)反方向故障功率方向继电器的工作原理实际上就是通过测量U和I之间的相位角来判Bd别正、反方向短路的，正方向短路时，功率方向继电器动作，反方向短路时，功率 方向继电器不动作。目前广泛应用的功率方向继电器有感应型、整流型和半导体型。 尽管形式多样，但都是按相位比较或幅值比较原理构成的，其动作特性极为相似。三、相间短路方向继电器的900接线方式1. 功率方向继电器的接线方式由于功率方向继电器的主要任务是判断短路功率的方向，因此，对其接线方式 提出如下要求：(1) 正方向任何形式的故障都能动作，而当反方向故障时则不动作。(2) 故障以后加入继电器的电流I和电压U应尽可能地大一些。并尽可能使rr0接近于最大灵敏度角0 ，以便消除和减小方向继电器的死区。为了满足以上要 rsen求广泛采用的功率方向继电器接线方式为900接线。所谓900接线方式是指在三相对 称的情况下。当cos9 =1时(如图2-40 (b)所示)。加入继电器的电流I和电压rU相位相差900 (如图2-40(b)中，电流I和电压U )rABC2. 方向过电流保护装置的接线图功率方向继电器采用900接线时，两相式方向过电流保护的原理接线图2-41所 示。电流继电器1、3是起动元件，功率方向继电器2、4是方向元件。各相的电流 继电器和功率方向继电器的触点是串联的，以起到按相起动的作用。时间继电器5 使保护获得必要的动作时限。其触点闭合可去跳闸和发出信号。功率方向继电器采用900接线方式的保护装置，主要有两个优点：第一，对各种 两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障相的线电压其值很高；第二，适 当地选择继电器的内角a后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性， 有较高的灵敏性。方向继电器在一切故障情况下都能动作的条件为30Va 60。两相式接线适用于小接地电流系统，作为各种形式相间短路的保护，在大接地 电流系统中如果装有专门的接地保护，也可以采用两相式接线作为相间短路的保护。母线A c 1 I 2 3 I 4 KT图2-41两相式方向过电流保护的原理接线C