方向过电流保护的动作现象分析

方向过电流保护的动作现象分析

电力系统继电保护技术,是随着电力系统的发展而发展起来的一门专业技术。电力系统的发展,致使电网容量不断增加,电压等级也不断升高,电网接线和结构越来越复杂。为满足电力系统对继电保护提出的基本要求,继电保护也由简单的过电流保护开始,相继出现了方向过电流保护。

1方向问题的提出

1)过电流保护:是指电流增大而带一定的动作时限的电流保护,也称电流第三段保护。其动作电流按躲过最大负荷电流整定,一般动作电流较小,灵敏度较高。它不仅能保护本线路全长,而且还可以保护相邻线路的全长,经常可以作为本线路的后备(近后备)和相邻线路的后备(远后备)。

2)问题的提出:为了提高电网的供电可靠性,由原来的单侧电源供电的辐射形电网,发展为多侧电源的辐射形电网或单电源的环形电网,在此类电网中,为切除故障元件,应在两侧装设断路器和保护装置。例如:如图所示的双侧电源电网中,如果在D1点发生短路时,要求保护3和4动作,断开3DL、4DL两个断路器;当在D2点发生相间短路时,则要求保护1和2动作,断开1DL和2DL两个断路器,即可切除故障元件,保证非故障设备继续运行,这就提高了供电可靠性。

但是,如果我们还采用一般过电流保护作为相间短路保护时,根本满足不了电网对继电保护的选择性要求。例如:当在图D2点短路时,则由电源N供给的短路电流,通过位于B母线两侧的保护3和2,为使其有选择地切除故障,要求保护2先动作而保护3不能动作,则要求保护2的动作时限t2小于保护3的动作t3的动作时限。而当在如图示D1点短路时,则由电源M供给的短路电流,通过位于B母线两侧的保护3和2,为使其有选择地切除故障,要求保护3先动作而保护2不能动作,则要求保护3的动作时限t3小于保护2的动作t2的动作时限。显然,这两种矛盾要求,保护2和3无法满足有选择切除故障线路的要求。所以,为解决这一问题,需进一步分析在D1点和D2点短路时,流过保护2和3的功率方向来满足继电保护的选择性要求。

2方向的确定

在多侧电网中发生短路时,随着短路点位置的不同,短路功率的方向也不同。例如:在如图示D1点和D2点分别短路时,分析流过保护2和3的功率方向。当在D1点发生短路时,流过保护2的功率方向是线路到母线,而流过保护3的功率方向是由母线到线路。当在D2点发生短路时,流过保护3的功率方向是由线路到母线,而流过保护2的功率方向是由母线到线路。继电保护规定如果短路功率的方向由母线流向线路的方向为正,则保护动作,而线路流向母线的方向为负,保护闭锁(不动作)。由此可知,若在一般过电流保护2和3上各加一方向元件,即功率方向继电器,则只有当短路功率是由母线到线路时,才允许保护动作,反之不动作。这样,就解决了保护动作的选择性问题。这种在过电流保护基础上加一方向元件的保护称为

方向过电流保护。

3动作现象及分析

在多侧电网中为了提高供电的可靠性,过电流保护经常加装一个方向元件即装设方向电流保护。其动作情况是由短路功率的方向来确定。如图所示的电网中,当在D1点发生短路时,保护3的短路功率的方向由母线到线路,方向为正,保护3应动作,保护2的短路功率的方向由线路到母线,方向为负,则保护2应闭锁。当在D2点发生短路时,保护3的的短路功率方向由母线到线路,方向为负,则保护3应闭锁;而保护2的短路功率功率的方向由线路到母线,方向为正,保护应动作。这样就可选择性的切除相应的故障元件,保证非故障设备继续运行,这就提高了电网的供电可靠性。

4结束语

随着电力工业的发展和用户对连续供电的要求,由原来的单侧电源供电的辐射形电网,发展为多侧电源的辐射形电网或单电源的环形电网,在此类电网中,为了保证有选择性地切除故障设备或故障线路,过电流保护必须装设方向元件,才能满足电力系统对继电保护提出的基本要求。

参考文献

[1]郭光荣.电力系统继电保护.高等教育出版社.