3.2方向电流保护修改

显然单电源环形网络利用动作时间是无法满足选 择性要求的。
3.2 方向电流保护
K1
K2
结论：短路功率方向从母线指向线路时，保护动 作才具有选择性。
3.2 方向电流保护
2、方向过电流保护工作原理
K1
规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。 K1点短路时，保护1、2、4、6为正方向；保护3 和5反方向，不应起动。
3.2 方向电流保护
3.方向过电流保护灵敏系数的校验： 方向过电流保护灵敏系数，主要取决于电流元件。 其方法与不带方向元件的过电流保护相同，但在环网 中允许用相继动作的短路电流来校验灵敏度。 要求：相继动作区不能动大于全长的50%。
3.2 方向电流保护
4.助增电流的影响
在保护1和2之间存在一助增 电源，在 NP 线路K点发生故障， 流过故障线路电流比保护1大。

U c
U ca
k
U b
E bc
I b
90 sen 0
3.2 方向电流保护
（3）远处两相短路
120 b 30
E cb
U ab
Ic
c
k
U E a a
k
b
E bc
E b
E c
60 c 30
3.2 方向电流保护
阶段式电流保护用于双侧电源的网络中，不能 完全满足选择性要求。
3.2 方向电流保护
以无时限电流速断保护1为例，保护的动作电流 为： I I Iop K 1 rel I kB.max
I I Iop K 1 rel I kA.max
为满足选择性要求，定值应取大值，若背侧短路电 流大于正向，保护1正向保护灵r K
uv
称功率方向继电器内角。
3.2 方向电流保护
（2）幅值与相位比较间关系
C
B
A
D
C
B
A

A称为动作量，B称为制动量。

D
90 当 ＜ 时，A ＞ B 90 当 ＞ 时,A ＜B
3.2 方向电流保护
当 90
保护1限时电流速断保护的动作电流为
I
II op1 II K rel I I op 2 Kb
分支系数为
Kb
IK IK
3.2 方向电流保护
小结：（1）方向电流保护是为了满足双电源线 路、单电源环形网络选择性与灵敏性，在电流保 护的基础上增加方向元件。 （2）方向元件在正向出口处三相短路时存在动作 死区。 （3）采用 90 接线是为了消除正向出口两相短路 的动作死区。 （4）比幅与比相间的转换关系是四边形边与对 角线的关系。
III III I op 4 K c I op 2
3.2 方向电流保护
Ⅲ Ⅲ Ⅲ I I op 1 ＞ op 3 ＞ I op 5
Ⅲ I op 6
Ⅲ Ⅲ ＞ I op 4 ＞ I op 2
以保护4为例，其动作电流为
III III I op K I 4 c op 2
3.2 方向电流保护
（2）相继动作：单电源环形电网中，当靠近A母线 近处短路，流过保护2的短路电流几乎为零。只有保 护1跳开QFl后，保护2才动作跳开OF2。保护装置的 这种动作情况，称为相继动作。相继动作的线路长 度，称为相继动作区域。
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk 2 U res I k 2 cos k1
＜0
3.2 方向电流保护
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作； P＜0时不动作。 k
（1）相位比较式原理
实质是判断母线电压与电流之间相位 角是否在 90 ~ 90 范围内。
3.2 方向电流保护
最灵敏线
U r

动作区： sen 90
3.2 方向电流保护
（1）三相短路
U a
k
I a
sen
U c
U b
U bc
sen (90 k )

90 sen 0


3.2 方向电流保护
（2）近处两相短路
U a
sen (90 k )
谢谢！
敬请各位指导！ 主讲人：许建安
动作方程表达式
90 ≤
U arg r I r
≤
90
事实上是间接比较保护安装处母线电压与流过保 护安装处电流的相位。
90
≤
U K uv r arg I K ur r
≤
90
当加入继电器电压为零时，无法进行比相。
3.2 方向电流保护
简化后的表达式为：
U 90 ≤ arg r ≤ 90 I r
90 接线定义
cos 1 时，加入继电器的电流超前电 压 90 。
3.2 方向电流保护
功率方向继电器 KP1 KP3 KP3
电流
I A I B
I C
电压
U BC U CA U AB
3.2 方向电流保护
接自母线TV
3.2 方向电流保护
动作区画法：
Ir
制动区
动作区
3.2 双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
3.2 方向电流保护
教学要求：通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理及动作区。 消除出口三相短路死区的方法。 双侧电源供电目的：是为了提高输电线路供电 可靠性。 1、方向性问题的提出
3.2 方向电流保护
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1和QF2，接 在A、B、C、D母线上的用户，仍然由A侧电源和D 侧电源分别供电，提高了对用户供电可靠性。
，则 A B
90 当 ＞ 时,A ＜B
3.2 方向电流保护
由上面分析可见，相位比较与幅值比较 相互间是可以转换的。
C D A B D C
比幅关系 比相关系
A B 2C 2 D B A
3.2 方向电流保护
比幅式动作方程
U K I K uv r ur r
≥
I K ur r K uv U r
从上式可见，当加入继电器电压为零时，动 作量等于制动量，继电器存在动作死区。
3.2 方向电流保护
4、功率方向继电器接线
要求：应能正确反应故障的方向；正向短路故障时， 应使方向元件工作在较灵敏的状态。
3.2 方向电流保护
K1
对过电流保护，当在K1点短路时，要求 t 2 当K2点短路时，要求 t 2 ＞ t 3
＜
t3
显然，双侧电源不同地点故障时，动作时间的 要求是相互矛盾。
3.2 方向电流保护
K1
K2
对过电流保护，当在K1点短路时，要求 t 2 ＜ t 3
当K2点短路时，要求 t 2 ＞ t 3
3.2 方向电流保护
3、功率方向继电器工作原理
U res
K2
K1
k1
I K1
I k2
3.2 方向电流保护
K1点发生短路故障时，加入保护3的电压与电流 反映了一次电压和电流的相位和大小。
3.2 方向电流保护
通过保护3的短路功率为：
K1
Pk1 U res I k1 cos k1 ＞0
3.2 方向电流保护
为了满足选择性要求，保护1、3、5动作时间需进 行配合；保护2、4、6动作时间需进行配合。
结论：相同动作方向保护的动作时间仍按阶梯 原则进行配合。
t1 t3 t5 t6 t4 t2
3.2 方向电流保护
单相式方向过电流保护原理接线：
由起动元件、方向元件、时间元件和信号元件 组成。
U ca
I b
3.2 方向电流保护
三相短路和近处两相短路灵敏角变化范围为：
90 sen 0
两相远处短路，B相灵敏角变化范围：
120 sen 30
60 sen 30 C相灵敏角变化范围：

3.2 方向电流保护
为了使各种相间短路保护都能动作，最大灵 敏角范围： sen 30 ~ 60
3.2 方向电流保护
5、非故障相电流的影响与按相起动
其中：图b为正确接线，图c错误接线。
3.2 方向电流保护
6、方向电流保护的整定计算 方向过电流保护动作电流可按下列两条件整定： (1) 躲过被保护线路中的最大负荷电流 在单电 源环形电网中，不仅要考虑闭环时线路的最大负荷 电流，还考虑开环时负荷电流的突然增加。 (2) 同方向的保护的灵敏度应相互配合，即同方向 保护的动作电流应从例电源远的保护开始，向着电 源逐级增大。