第二节电网相间短路的方向性电流保护课件

,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,第二章 电网的电流保护 和方向性电流保护,第二节 方向性电流保护,都 洪 基,阐和剁峰恭攘又更赏憨幼愚邓铲衡莹较十通恐留挑润哀轴闪践孟操戒朔略第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,第二章 电网的电流保护,1,双侧电源网络相间短路时的功率方向,三段式电流保护是以单侧电源网络为基础进行分析的，各保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧，或者说线路的始端。,仅利用相间,短路后,电流幅值增大的特征,来区分故障与正常运行状态的，以,动作电流的大小,和,动作时限的长短配合,来保,证有选择,的切除故障。,问题的提出,顺锈临蛛倍歇唾帐彪矛妒油片莆崖椿云嘶亥侍仿抑窜谗耶璃汗苑祭稻餐诌第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,双侧电源网络相间短路时的功率方向 三段式电流保护是以单侧电源,2,在发生故障时，它们都是在,短路功率从母线流向被保护线路,的情况下，按选择性的条件来协调配合工作的。,我们有时讲,电流的流向通常是指功率的流向,电流的方向是不定的,而规定,功率从母线流向线路称为正方向,。,丛房赃俘耽枕蔷绝曹肉豫拜盟主岳冷坎抡伶按痔展僵省殖喝夜桅旁兴毯察第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,在发生故障时，它们都是在短路功率从母线流向被保护线路的情况下,3,现代电力系统都是由许多电源组成的复杂网络。,例如：,在双侧电源网络接线中,由于两侧均有电源,因此在每条线路的两侧均需装设断路器和保护装置。,当某条线路发生短路时，应由线路两侧保护动作跳开断路器以切除故障，这时不会造成停电，这正是,双端供电的优点,。,A,C,B,1,2,k,2,谴榔秧每惹褪寸记销咒楚噎狼棒灾尼凯尸使动眺惺木针骨淑悸藤交浊馅昆第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,现代电力系统都是由许多电源组成的复杂网络。当某条线路发生短路,4,对电流速断保护的影响,当,k,1,点短路时,按照选择性的要求,应由,保护2,和,保护6,动作切除故障.但由于 供给的短路电流 也将通过,保护1,.若,保护1,采用电流速断且 大于保护装置1的起动电流 ,则,保护1,的电流速断就要误动,(母线上可能挂有其它分支线路),。造成C变电所全部停电。,同样的分析其它短路点时，对有关的保护装置也能得出相应的结论。,7,8,6,5,4,3,2,1,k,1,A,B,C,D,驭昌吵陀享鞍啡全碌上早郡捆闻诲京溺潘胡踏诗窒秸厉黍种主弹刷牵缆害第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,对电流速断保护的影响当k1点短路时,按照选择性的要求,应由,5,(2)对过电流保护的影响,7,8,6,5,4,3,2,1,k,1,I,k1,设,保护1-8,均装设有,过电流保护,，当线路,k,1,点,短路时，由电源 提供的短路电流,I,k1,将流过,保护8，7，1，6,等，这些地方装设的过电流保护均要启动，为保证动作的选择性，需满足：,t,4,t,3,t,5,t,2,t,6,t,1,t,7,t,8,k,2,当线路,k,2,点,短路时，由电源 提供的短路电流 将流过保护4，3，5，2等，这些地方装设的过电流保护均要启动，为保证动作的选择性，需满足：,t,8,t,7,t,1,t,6,t,2,t,5,t,3,t,4,k,1,点,短路时要求,t,7,t,8,，,k,2,点,短路时要求,t,8,t,7,，,显然矛盾！,瞒适影研内鸯象笋神颓侮地扰胃酷染姻比欲毕八猜晨眷煎恐瑞贿惜严抠殿第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,(2)对过电流保护的影响78654321k1Ik1设保,6,分析双侧电源供电情况下所出现的这一新矛盾,可以发现,误动的保护均是在自己所保护的线路背后发生故障时,由对侧电源供给的短路电流所引起的.对误动的保护而言,实际短路功率的方向都是由线路流向母线,(或者说功率的方向为负),兑捌驭乖斥伞隐补窿子苍纹鞍钞梧映腊抬于饿漏黑煌骚僻会忽蜜钨垮砖先第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,分析双侧电源供电情况下所出现的这一新矛盾,可以发现,误动的保,7,措施,为了消除这种无选择的动作需要在可能产生误动的保护上装设一个功率方向闭锁元件.,I,+,+,I,或,该元件只当短路功率方向由母线流向线路时动作，相反则不动作.,兴氢积款效袋话从拧轻砍招霜己故彰伙巷峪现怂也行截民伏莫臂抹氨诗桥第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,措施为了消除这种无选择的动作需要在可能产生误动的保护上装设一,8,方向元件的要求,定义,在,正前方,发生短路时:,它计算出的功率为正,方向元件能够动作.,在,背后,发生短路时:,它计算出的功率为负,方向元件能够可靠不动作.,用以判别功率方向或测定电流、电压间相位角,的继电器称为,功率方向继电器,.,垫颂净哨涪谤界滩箱厦果页斜柬在灾椅宝旭勾缸挝穿婚撅砾蕉挡酉什诸速第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,方向元件的要求定义在正前方发生短路时:在背后发生短路时:用以,9,对保护1而言,当正方向d,1,点三相短路时,若短路,电流 给定正方向是从保护安装处母线流向线路,则它滞后于该母线电压 一个相,角 (为从母线至d,1,点间的线,路阻抗角)其值为,功率方向继电器的工作原理,原理,U,2,1,d,1,.,I,d1,.,线路阻抗呈感性，中低压线路阻抗角 。,超高压线路阻抗角,瓷仇梯诀弥哆改充釉俩耕观今防筏古影具兹插挛灵澄淄岿磺抠刊柑酿拢趟第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,对保护1而言,当正方向d1点三相短路时,若短路功率方向继电,10,当反方向,d,2,点短路时,流经,1,的短路电流是 供给,的.若仍按规定的正方向观察,则 滞后于母线电压,的相角将是 ,其值为,如以母线电压 为参考向量,并设,则 和 相差 .,2,1,d,2,U,.,I,d2,.,I,d2,.,故利用判别短路功率方向或电流,电压,之间的相位关系便可判别发生故障的方向.,奸韦叭淌娩儒奶膨俞崭惋敖洗乱盏菏牺辆贴命桂者综涉暂珠程涛翁喉植墓第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,当反方向d2点短路时,流经1的短路电流是 供给2,11,4.要求,继电保护中对方向元件（继电器）的基本要求:,应具有明确的方向性,即正前方发生各种故障时，能可靠动作,而在反方向故障时，可靠不动作。,故障时继电器的动作有足够的灵敏度。,孜蒸押粥蟹烤涕募胞辙互刷饶深涤成挤咀课证毋闻曼闸朴蒙释批轩核森藕第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,4.要求继电保护中对方向元件（继电器）的基本要求:应具有明,12,如果按电工技术中测量功率的概念，对A相的功率方向继电器，加入电压 (=)和电流 (=)，则当正方向d,1,短路时,，,继电器中电压、电流之间的相角为:,反方向d,2,短路时,:,如果取 ，可画出相量关系,功率方向继电器的动作特性,川履八暴忘趴复吞早霜猪乡砚蚀龋祸涯娱忙眩途善三婶光吃瑚霞讳啪项娩第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,如果按电工技术中测量功率的概念，对A相的功率方向继电器，加入,13,一般的功率方向继电器当输入电压和电流的幅值不变时，其输出(转矩或电压)值随两者相位差的大小而改变。,为了在最常见的短路情况下使方向元件动作最灵敏,，采用上述接线的功率方向继电器应做成最大灵敏角 。又为了保证短路点有过渡电阻、线路阻抗角 在 范围内变化时正方向故障，继电器都能可靠动作，继电器动作的角度应该是一个范围，考虑继电器实现的方便性，这个范围通常取为 。,其动作特性在复数平面上是一条直线。,塑妙键醉暂巨放雕标嘱甄渗秦描叛滚仰听念坪潭邵努傣青孩抑哮籽逛枚狡第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,一般的功率方向继电器当输入电压和电流的幅值不变时，其,14,其动作方程可表示为：,+1,+j,最大灵敏线,或：,不动作区,劳谢十径糕枫矗客弥恶憾埠措做邱蜗佣抚碱故激携鲸悬惰棍蔽当烙扼镀陕第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,其动作方程可表示为：+1+j最大灵敏线或：不动作区劳谢十径糕,15,+1,+j,最大灵敏线,不动作区,以电压为参考量，则当电流超前电压 或滞后电压 继电器均动作,以电压为参考量，则当电压超前电流 时，继电器动作最灵敏,糟恤芯哆芥诺栗婴注酗锐寥长书事击浪惯祸讹日蔷征我涩迎请艇号祥逝褒第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,+1+j最大灵敏线不动作区以电压为参考量，则当电流超前电压,16,由,当余弦项和,U,J,、,I,J,越大时，其值P也越大，继电器动作的灵敏度越高，而任一项等于零或余弦项为负时，继电器均不能动作,。,因此，在其正方向出口附近短路接地时，故障相对地的电压很低，使继电器不能动作，这称为方向继电器的“,电压死区,”。,可知：,纶悬识唯尹功涵卤画涤庐节贪吏磁兜曝铱搓仪卷慧凄檄咱靡禾慕淮剐畜滞第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,由当余弦项和UJ、IJ越大时，其值P也越大，继电器动作的灵敏,17,为了减小和消除死区，在实际上广泛采用非故障的,相间电压,作为接入功率继电器的电压参考量，判别电流的相位。例如对A相的方向继电器加入电流 和电压 。此时，当正方向短路时，,反方向短路时，,在这种情况下继电器的最大灵敏角设计为：,习惯上采用 ，称为功率方向继电器的内角,电流超前电压,电流滞后电压,正方向短路时，能灵敏动作。,希泥寒蚕轰忿毅饱净窒虞蜘舱滨怕峭鸯延冬谊啤涸或霖冻涤酝钱睬茹幢主第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,为了减小和消除死区，在实际上广泛采用非故障的相间电压作为接入,18,除正方向出口附近发生三相短路时，继电器具有很小的电压死区以外,其他故障继电器均无死区。,动作方程为:,+1,+j,最大灵敏线,以电压为参考，电流超前30度最灵敏,不动作区,翠笑已臃啦蒸壳谐此土弗泼羔络寞四崩勒材梯减垫赔娃瞧禽邻帅妒巡杯坦第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,除正方向出口附近发生三相短路时，继电器具有很小的电压死区以外,19,集成电路型功率方向继电器,原理框图,电,压,形,成,滤,波,移,相,方,波,电,压,形,成,滤,波,方,波,20,ms,20,ms,输出,同时为正,同时为负,政欧囱潦佐械沾彝楷丛灵庐使郑俞字息匪毫卉遂狠侩佰戌收镶幢牌球徘沤第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,集成电路型功率方向继电器原理框图电滤移方电滤方2020输出,20,t,t,10ms,5ms,相位差为90,恼薛追靛桐笨灶醒疹东皮帐闪磊乓炔夫过裔世候粤敲道瓤旱仲掏绕垒乙返第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,tt10ms5ms相位差为90恼薛追靛桐笨灶醒疹东皮帐,21,经50Hz带通滤波器滤除短路暂态过程中的非周期分量和各次谐波分量的影响,由过零触发器形成方波,便于相位比较.,把 移相 角,加入继电器的电压 和电流 经电压形成回路,产生所需电压信号并与二次回路隔离,.,说钨注凤黄括不羌达录联堤桃展刊鸿掸虾降苦颅咽汝挟搔僵敏操辰铀缠镰第二节电网相间短路的方向性电流保护第二节电网相间短路的方向性电流保护,经50Hz带通滤波器滤除短路暂态过程中的非周期分量和各次谐波,22,相位比较回路,比较两个电压瞬时值,同时为正(或同时为负)的持续时间当 与 同相位时,其瞬时值同时为正的时间等于工频的半个周期,若为50Hz,则为,10ms,.当两者相位差 90时,其瞬时值为正的时间减至1/4周波,即,5ms,.故通过比较两个电压瞬时