电力系统继电保护第四章 4-3,4-4

中国电力出版社
第三节、 第三节、功率方向继电器的接线方式
对方向继电器的接线应注意电流线圈和电压线圈的极性， 对方向继电器的接线应注意电流线圈和电压线圈的极性，极性接反 了就会造成正方向短路拒动，反方向短路误动的后果。 了就会造成正方向短路拒动，反方向短路误动的后果。
90º接线方式的主要优点： 90º接线方式的主要优点： 接线方式的主要优点
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， 以上两式同三相短路，故可以得出 同三相短路的相同结论。推导如下： − 90 0 ≤ ϕ ≤ 0 0 g − 90° ≤ ϕk − 90° + α ≤ 90°
0 ϕk = 0°时，° ≤ α ≤ 180° ⇒ 0° ≤ α ≤ 90° − ϕk = 90°时， 90° ≤ α ≤ 90°
•
• 以B相KW为例：U
•
ab
Ig = Ib U
d
g
Ic
& & U a = Ea
=U
ca
ϕ g = −(90 o − ϕ k )
& Ebc
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， − 90 0 ≤ ϕ g ≤ 0 0 当ϕ K = 70 0 时，
& Ec
c
2 KW 动作区
ϕK
& Uc & Ub
& Eb
中国电力出版社
功率方向继电器的接线方式
功率继电器90度接线方式的接线图和相量图 功率继电器90度接线方式的接线图和相量图 90
1KW 3KW
2KW
图4-11功率继电器90度接线方式的接线图和相量图 11功率继电器90度接线方式的接线图和相量图 功率继电器90
中国电力出版社
功率方向继电器的接线方式
0 0 二、最大灵敏角 ϕ sen = −30 ~ −60
，
测量角ϕ g的变化总范围为： 1200 ≤ ϕ g ≤ 300 −
综上所述： －１１功率方向继电器提供了内角取30° 功率方向继电器提供了内角取30 综上所述：LG－１１功率方向继电器提供了内角取30°和 45°两种内角，可见能满足上述要求。 45°两种内角，可见能满足上述要求。
g
− 90° ≤ ϕ k − 90° + α ≤ 90° 0 ϕ k = 0°时，° ≤ α ≤ 180 ° ⇒ 0° ≤ α ≤ 90° 0 − ϕ k = 90°时， 90° ≤ α ≤ 90
反向三相短路故障时，流经保护的短路电流方向相反， 反向三相短路故障时，流经保护的短路电流方向相反， Ia落在动作区外 方向继电器不动作。 落在动作区外， Ia落在动作区外，方向继电器不动作。
中国电力出版社
第三节 功率方向继电器的接线 方式
一、功率方向继电器的90°接线方式 功率方向继电器的90 90°
对方向继电器的要求： 对方向继电器的要求： 正方向任何形式的短路，继电器都能动作；反方向短路， 1 、 正方向任何形式的短路 ， 继电器都能动作 ； 反方向短路 ， 继电 器不动作。 器不动作。 2、故障以后，加入继电器的电流和电压尽可能大，灵敏度尽可能 故障以后，加入继电器的电流和电压尽可能大， 尽可能接近于最大灵敏角。 高，并使 ϕ g尽可能接近于最大灵敏角。 反应相间短路的方向继电器广泛采用90 接线。所谓90 反应相间短路的方向继电器广泛采用90º接线。所谓90º接线是假设三 90º 90º 相电压对称且功率因数cos =1时 cosϕ 相电压对称且功率因数cosϕ=1时，加入方向继电器的电流和电压相位 相差为90 90º 相差为90º的一种接线方式
适当选择最大灵敏角，对于线路上各种相间短路都能正确动作， 适当选择最大灵敏角，对于线路上各种相间短路都能正确动作，而且对于各两 相短路都有较高继电器输入电压，保证了有较高的灵敏性。 相短路都有较高继电器输入电压，保证了有较高的灵敏性。所以继电器发 生两相短路故障时没有死区， 生两相短路故障时没有死区，
的变化范围
• 以A相为例：
& Ua
≤ ϕ k ≤ 900
0
= −(90 o − ϕ k )
0
ϕK
ϕ g的变化范围
0
− 90 ≤ ϕ g ≤ 0
0 0
ϕg
& U B .1
U& C
I& a ( I& g )
U& bc ( U& g )
ϕ k = 70 ，则ϕ g = −20 , 若α = 30
60
0
U& B
M
•
I loa • I ′ KB • I ′ KC
1
B
I
P
•
I loa I ′′ KB • I ′′ KC
C
•
N
L1
K
L2
中国电力出版社
2.大电流接地电网中发生单相接地时，非故障相中不
仅有负荷电流，还有一部分故障电流，故影响更严重。 仅有负荷电流，还有一部分故障电流，故影响更严重。
2、大接地电流电网中 发生单相接地时，非
表4-1 90°接线方式电 ° 流电压的组合 功率方 输入电流 & 向 继电 Ir 器序号 1KW 2KW 3KW
输入电压
& Ur
& U bc
I&a
& Ib & I
c
& U ca & U
ab
中国电力出版社
二、各种相间短路时 （一）三相短路
三相对称短路时， 三相对称短路时，流入继电器电流 Ig=Ia，加入继电器的电压Ug=U Ig=Ia，加入继电器的电压Ug=Ubc Ug超前Ig的相角为 Ug超前Ig的相角为， ϕ g 超前Ig • 在一般情况下，0 0
故障相中不仅有负荷电流， 故障相中不仅有负荷电流， 还有一部分故障电流，故影 还有一部分故障电流， 响更严重。
通过 故障点的 短路电流
I kA = 3 I 0 ，k 滞后 E a 相角900，如取电流指向短路点的 I 方向为正方向，则非故障相B、C相中电流 I B = IC U a = 0,
• (1) • (1) • (1)
中国电力出版社
(二）两相短路
• (1）近处两相短路
中国电力出版社
当短路故障点靠近保护安装处时，短路阻抗Z 当短路故障点靠近保护安装处时，短路阻抗ZK远小于系统阻抗 在极限情况下， =0，短路电流I 由电动势E 产生， ZS，在极限情况下，取ZK=0，短路电流Ib由电动势Ebc产生，Ib滞 后于E 取决于短路回路的阻抗。 后于Ebc的相角为 ϕ K ，ϕ K 取决于短路回路的阻抗。电 & = − I ，Ia=0,保护安装处母线电压为： •a = E•a & Ia=0,保护安装处母线电压为 U 保护安装处母线电压为： 流 I
• •
中国电力出版社
2、远处两相短路
当短路点远离保护安装处，且系统容量很大时， ＞＞Z 当短路点远离保护安装处，且系统容量很大时，ZK＞＞ZS，极限情 & 况取ZS=0，短路电流 I 滞后 E 的相角为ϕ k ， 况取Z ， & & & 。
b
bc
& B相短路点对地电压为 U kb，C相短路点对地电压为 U &
<90º时 当0º< ϕK<90º时，使方向继电器在一切故障情况下都能动 作的条件应为：30°≤α≤60° 作的条件应为：30°≤α≤60°
中国电力出Leabharlann Baidu社
第四节
非故障相电流的影响和按相启动
一、非故障相电流的影响
1、在电网中发生不对称短路时，非故障相仍有电流
流过，此电流称为非故障相电流。当线路L2上发生B、C两相短路 L2上发生 流过，此电流称为非故障相电流。当线路L2上发生B BC两相中有短路电流流向故障点 而非故障相A 两相中有短路电流流向故障点K 时，BC两相中有短路电流流向故障点K，而非故障相A相仍有负荷 电流I 通过保护1 则保护1 相功率元件可能发生误动作。 电流Iloa通过保护1，则保护1中A相功率元件可能发生误动作。
•
•
•
•
•
•
• a
不动作。 不动作 = 0 1KW不动作。
•
2KW： I gb = I b ：
U gb = U ca ≈ E ca
•
•
•
ϕ gb = −(900 + 300 − ϕ k ) = −(1200 − ϕ k )
− 900 ≤ ϕ k − 1200 + α ≤ 900 30 ϕ k = 00 时， 0 ≤ α ≤ 2100
• (1)
•
• (1)
•
1 •（1） • = I k = I0 3
U b = Eb
• (1)
•
U c = Ec
ϕ k = 90 ,−60 ≤ α ≤ 120
0 0
0
30 ≤ α ≤ 120
0
中国电力出版社
2、远处两相短路
I • 3KW： gc = I c U gc = U ab ≈ E ab − 90° ≤ ϕ k − 60° + α ≤ 90°
• • • • •
ϕ gc = −(900 − 300 − ϕ k ) = −(600 − ϕ k ) ，
保护安装处母线电压为： 保护安装处母线电压为：
U a = Ea U b = U kb + I kb Z k ≈ Eb U c = U kc + I kc Z k ≈ Ec
• • • • • • • • • •
I kb = − I kc
kc
，
中国电力出版社
2、远处两相短路
接入继电器的电压分别为： 接入继电器的电压分别为： 1KW ：I
c b
接入各相继电器的 电压分别为: 电压分别为:
1 • U b = U c = − Ea 2
•
•
中国电力出版社
相
· ·
Uab=1.5Ea
· ·
·
Uab
·
·
Ic φ rc
Ua =Ea
·
Ic φ rc
Ua =Ea
·
· ·
Ecb
φk
Ecb
φk
0 φk
·
0 φk
·
·
E bc U kb
· · ·
E bc
·
ϕg
& U ca
& Ib
Ib、Ic分别落在最大灵敏线的附近， 继电器接近最灵敏状态
中国电力出版社
1 、近处两相短路
• 1KW： I a = 0,U bc = 0， A相继电器不动作 • • • • • 2KW： I gb = I b Ugb =Uca 则Ug超前Ig相角为 ϕ gb = −(90 o − ϕ k ) • • • • • 3KW： I gc = I c U gc = U ab 则Ug超前Ig相角为 ϕ gc = −(90o − ϕ k )
Ec
·
Uc=U kc U b=U kb
· ·
·
·
Eb
U c ≈ Ec
U kc φ rb
·
U b≈ E b
·
·
Ib Uca (b)
Ib
·
Uca ≈ 1.5Ea (a)
·
BC两相短路时保护安装处电流电压相量图 （a）近处故障时相量图（b）远处故障时相量图
中国电力出版社
（二）两相短路
1.近处两相短路：正方向BC两相短路——设内角为30 1.近处两相短路：正方向BC两相短路——设内角为300 近处两相短路 BC两相短路——设内角为
就可使可使继电器处于最灵敏状 态附近。
三相短路时KW KW的电 图4-13 三相短路时KW的电 流、电压向量图
中国电力出版社
（一）三相短路
三相短路时能使继电器动作的内角的取值范围 ϕ g = −(90o − ϕ k ) − (90 0 + α ) ≤ ϕ g ≤ 900 − α
& Ug − 90° − α ≤ arg ≤ 90° − α & I
当ϕ k 在0 ~ 900 变化时， − 600 ≤ ϕ gc ≤ 300
− ϕ k = 0°时， 30° ≤ α ≤ 150° ⇒ −30° ≤ α ≤ 60° − ϕ k = 90°时， 120° ≤ α ≤ 30°
，
300 ≤ α ≤ 1200
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， 为了满足以上两种极限情况下发生两相短路时， 为了满足以上两种极限情况下发生两相短路时， 使功率方向继电器均能动作的条件是 30°≤a≤60° ° ≤60°
教材配套电子教案
继电保护原理
中国电力出版社
第四章 电网相间短路的方 向电流保护
本次课内容及学习要点
讲课内容 1、4-3相间短路保护中的功率方向继电器的接 线方式； 线方式； 2、4-4非故障相电流的影响和按相起动： 非故障相电流的影响和按相起动： 3、4-5方向过流保护的整定计算。 方向过流保护的整定计算。 学习要点 1、重点掌握功率继电器的90度接线方式，理解 重点掌握功率继电器的90度接线方式 度接线方式， 继电器内角的确定； 继电器内角的确定； 2、理解故障相电流带来的影响及按相启动； 理解故障相电流带来的影响及按相启动； 3、掌握方向过流保护的整定计算。 掌握方向过流保护的整定计算。
•
U ca = U c − U a ≈ Ec − Ea = Eca U ab = U a − U b ≈ Ea − Eb = Eab U bc = U b − U c ≈ Eb − Ec = Ebc
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， − 120 0 ≤ ϕ g ≤ −30 0
0
• • • • • • • • • • • •