双侧电源网络相间短路的方向性电流保护课件

,单击qqq编辑母版标题样式,fsgfv单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击qqq编辑母版标题样式,fsgfv单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/14,#,双侧电源网络相间短路的,方向性电流保护,2.2.1,双侧电源网络相间短路时的功率方向,不带方向的三段式电流保护一般只应用于单侧电源线路。,4 3 2 1,单侧电源线路中,K,点发生短路故障时，短路电流的实际方向都是从电源指向短路点，即从母线指向线路。,通过功率的方向来定义电流的方向：,定义：,电压的正方向：相地,电流的正方向：母线线路,功率的正方向：母线线路,当 时，功率方向为正。,当 时，功率方向为负。,有功功率,4 3 5 2 6 1 7 8,4 3 5 2 6 1 7 8,k1,k2,双侧电源线路,：保护安装于线路两侧；,功率方向可能,母线,线路,线路,母线,k1,短路,问题：在,d1,点故障时，必须闭锁电流保护,1,，以防止其误动，同时保证电流保护,6,正确动作。,在,k1,点和,k2,点短路时，电流保护,1,和电流保护,6,可能误动。,k2,短路,k1,在,k1,点短路时，闭锁电流保护,1,，同时保证电流保护,6,正确动作的措施是找出,k1,点短路时，电流保护,1,和,6,之间的差别。,在,k1,点短路时保护,1,和,6,之间的差别：短路功率方向不同。,假设短路功率的正方向：母线,线路。,在,k1,点短路时，电流保护,1,的实际功率方向为负方向；,在,k1,点短路时，电流保护,6,的实际功率方向为正方向。,实际短路功率的方向等于实际电流的方向。,功率正方向,实际方向,功率实际方向,正方向,负方向,克服方法：,l,t,t,4,t,3,t,2,t,1,t,5,t,6,t,7,t,8,t,l,4,3,5,2,6,1,7 8,措施：,增设功率方向元件，构成方向性电流保护。,跳闸条件：,短路电流大于整定值；短路功率方向为正。,当增设方向元件后，可以把线路上方向性电流保护拆开看成两个单侧电源网络的保护，即,1,4,，,5,8,两组，分别按单侧电源系统来整定。两组方向性保护之间不需配合。,2.2.2,方向性电流保护的基本原理,原理：,在原有电流保护基础上加装功率方向判别元件，,反方向故障时把保护闭锁不致误动。,方向性电流保护的动作条件,：（必须同时满足）,（,1,）电流大于起动电流整定值；（,2,）功率方向为正；,（,3,）短路电流持续时间超过动作时限。,2.2.3,功率方向判别元件（功率方向继电器）,对功率方向继电器的基本要求是：,1,具有明确的方向性。即正方向发生任何故障（,k1,点,）都能够动作，而反方向故障（,k2,点,）时不动作。,2,足够的灵敏性。,通过分析电压、电流相量之间相角差的不同来满足基本要求。,保护,1,.,U,I,k1,.,I,k2,1 2,k1,k2,.,U,.,k1,点短路向量图,k2,点短路向量图,判别电压、电流之间的相角差，即可判别故障的方向。,是线路的阻抗角，在,0,90,范围内,。,.,U,I,k1,.,I,k2,.,k1,点短路相量图,k2,点短路相量图,正方向（,k1,点）短路故障时：,反方向（,k2,点）短路故障时：,k1,k2,1 2,A,相功率方向继电器分析,正方向（,k1,点）短路故障：,反方向（,k2,点）短路故障：,也可以说，,当 时，认为故障发生在正方向。,当 时，认为故障发生在反方向。,若功率方向继电器的输入电压和电流幅值不变，输出动作量,随电压和电流之间的相角变化。,A,相功率方向继电器的最大灵敏角,为了在最常见正方向短路情况下使继电器动作最灵敏，,即让输出动作量最大,，,A,相功率方向继电器应接成最大灵敏角 。即当正方向（,k1,点）发生短路故障时，动作输出量 应该最大。,所以当正方向（点,k1,）短路故障时，应满足：,这里,最大灵敏角 ：,功率方向继电器输入电压、电流幅值不变，其输出动作量随两者间相位差的大小而改变，输出最大时的相位差称为最大灵敏角。即 时，输出动作量最大。,相位动作区：,是最大灵敏角，有,动作方程,（,2,种形式）：,功率方向继电器的动作方程,动作相位区间：,（以适应,在,在,0,90,范围内的变化）,（相角形式）,动作方程：,0,接线和,90,接线方式功率方向继电器的分析,k1,1 2,k2,90,接线方式功率方向继电器：,电压死区,:,正方向出口三相短路、,AB,或,CA,两相接地短路、,A,相接地短路时,功率方向继电器拒动。,解决措施,：,采用,90,接线方式,I,A,(I,B,I,C,),，,U,BC,(U,CA,U,AB,),。,最大灵敏角：,0,接线方式功率方向继电器的电压死区：,90,接线方式功率方向继电器的分析：,动作方程：,2,种动作方程：,功率方向判别元件的构成框图,1,.,原理框图,输出,电压,形成,移,相,滤,波,方,波,方,波,滤,波,电压,形成,1,5 20,ms,5 20,ms,1,2,3,4,5,6,7,8,9,动作方程：,正半周比相,负半周比相,2.2.4,相间短路功率方向判别元件的接线方式,1.,对接线方式的基本要求,（,1,）,良好的方向性：正向动，反向不动。,（,2,）,较高的灵敏性：,U,r,、,I,r,尽可能大，并接近,sen,以减小或消除死区。,2.0,和,90,接线方式,0,接线,:,指系统三相对称且,cos,=1,时，的接线方式。,90,接线,:,指系统三相对称且,cos,=1,时，的接线方式。,功率方向继电器,90,接线，三相方向过电流保护原理接线图,！,注意：极性连接。,3.90,接线方式功率方向继电器的动作情况,（,1,）,正方向三相短路,A,相方向继电器动作条件为：,（,2,）正方向两相短路,（保护安装处、远处）,.,保护安装处故障，即近处故障,.,远离保护安装点,30,30,B,相：,30,90,C,相：,0,60,.,在正方向故障时,B,、,C,相继电器的动作条件,综合以上两种极限情况可以得出，在正方向任何地点两相短路时，,B,相、,C,相方向继电器能够动作的条件是：,同理，对,AB,、,CA,相间短路进行分析的结果如下表。,4.90,接线方式的优点（和,0,接线方式比较）,（,1,）,对各种两相短路都没有死区,功率方向继电器的动作,“,死区,”,：当输入继电器的电压降为零时，方向继电器将失去判别的依据，从而导致方向继电器拒动。,由于,90,接线方式引入了非故障相电压，在各种两相短路时其值都很高，确保可靠动作。,I,A,-U,BC,I,A,-U,A,I,B,-U,CA,I,B,-U,B,I,C,-,U,AB,I,C,-U,C,（,2,）适当选择内角,=90-,k,后，对各种故障都能保证方向性。,的选取范围：,30,60,2.2.5,方向性电流保护的应用特点,1.,电流速断保护,当,k1,点发生短路故障时，,因为,所以不带方向的电流速断保护,1,不会误动，不用装设方向元件。,当,k2,点发生短路故障时，速断保护,2,必须装设方向元件。,2.,限时电流速断保护（电流,段）整定时分支电路的影响,基本整定与单侧电源网络电流,段整定相同，保护范围不能超过下一级线路的电流,段的保护范围，仍与下一级线路的电流,段配合。但要考虑保护安装地点与下一级线路短路点之间有电源或线路支路,（分支电路）,的影响。,（,a,）电源支路对限时电流速断保护的影响,（,b,）线路支路对限时电流速断保护的影响,A,C,B,1,2,E,S2,X,S2,E,S1,X,S1,A,B,1,2,C,E,S1,X,S1,（,1,）电源支路的影响（助增电流的影响）,如不考虑分支支路，保护,2,的电流,段按上节的方法来整定：,B,1,2,E,S2,X,S2,E,S1,X,S1,C,，即,M,点是保护,2,的电流,段的,保护范围的最末端。,当,M,点短路时，流过保护,2,的实际电流为：,因为：,，所以,经过上述分析，,M,点短路时保护,2,的电流,段不能动作。,所以如果不考虑电源支路的影响会使电流,段的保护范围缩小。,电源支路的影响（助增电流的影响）,曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路,AB,的电流曲线；,曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路,BC,的电流曲线；,由于电源支路 的电流起助增作用，导致,M,点是保护,2,的电流,段保护范围的最末端。,所以必须按照流过线路,AB,段的电流 来整定，这样才能满足电流,段的保护范围要求。,有电源支路时，限时电流速断保护的整定（起动电流整定）,B,1,2,E,S2,X,S2,E,S1,X,S1,C,电流,段保护范围不变：本线路全长，延伸到下一级线路出口（首端）。但不能超过下一级线路电流,段的保护范围。,设保护,2,的电流,段保护范围最末端是,M,点。,M,点必然位于下一级线路,BC,段上。,保护,2,的电流,段起动电流整定值应按照,M,点短路实际流过线路,AB,段（即保护,2,）的电流来整定：,所以，,称为分支系数,有分支支路时，限时电流速断保护的整定,起动电流整定值,限时电流速断保护,2,的保护范围不应超过下一级线路保护,1,的,段保护范围。,动作时限,其中，,段可靠系数：,分支系数：,以上起动电流整定公式适用于电源和负荷线路支路的情况。,，,t,0.5s,对于电源支路的情况（助增电流）：,对于负荷线路支路的情况（外汲电流）：,有负荷线路支路时，限时电流速断保护整定（外汲电流影响）,曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路,AB,的电流曲线；,曲线 是线路上不同地点短路时，流过线路,BC(,上,),的电流曲线。,为了保证电流,段保护,2,的保护范围稳定，必须考虑负荷线路分支的外汲作用，按照以下方法来整定起动电流。,其中，分支系数为,分支系数的计算,C,X,s1,X,AB,X,s2,A,B,I,AB,I,BC,2,1,M,分支系数 的计算必须基于系统的等值电路。,（,1,）有电源支路的情况,分支系数与短路点位置无关。,分支系数随运行方式的变化而变化。,C,I,AB,I,BC,M,分支系数 的大小会随系统阻抗 和 的变化而变化,最小分支系数 出现在系统阻抗 最小和 最大时。,限时电流速断保护（电流,段）的整定。,起动电流整定值按照最小分支系数来整定。,分支系数的计算,（,2,）有负荷线路支路的情况,C,B,2,1,M,分支系数 的计算也必须基于系统的等值电路。,分支系数与短路点位置有关。,短路点越靠近线路末端，分支系数越小；,故简化计算是可取故障位置为,1/2,，再校验灵敏度是否满足。,分支系数与运行方式无关。,限时电流速断保护（电流,段）的整定。,起动电流整定值按照最小分支系数来整定。,即：,i),在双侧电源网络中，母线两侧的过电流保护中,时限短者,加方向，长者不加。,时限相同则都加,方向元件。,3.,过电流保护装设方向元件的方法,靠动作时限来避免误动，从而不装设方向元件。,k1,当 时，过电流保护,6,可不用装设方向元件。,因为当反方向上线路,CD,短路时，过电流保护,6,能够以较长的动作时限来保证选择性。,过电流保护,ii),电源引出线和负荷引出线接在同一个母线上时，电源引出线的保护与负荷引出线的保护比较，前者动作时限小于或等于后者，前者加方向元件。,iii),负荷引出线的保护不需加方向。,1.5s,2.5s,2.5s,（,a,）,1.5s,2.5s,2s,（,b,）,过电流保护加装方向元件举例,结束语,当,你尽了自己的最大努力,时,，,失败,也是伟大,的，所以不要放弃，坚持就是正确的。,When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The,End,感谢聆听,不足之处请大家批评指导,Please Criticize And Guide The,Shortcomings,演讲人：,XXXXXX,时 间：,XX,年,XX,月,XX,日,