电网的电流保护

基本要求
1、掌握方向电流保护原理、主要组成元件及其评价
2、掌握功率方向继电器的90º接线方式、动作特 性及在各种工作状态的分析 3、了解功率方向继电器工作原理及构成
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学习内容
方向电流保护的工作原理 整流型功率方向继电器 相间短路功率方向继电器的接线方式 方向电流保护的整定计算 对方向电流保护的评价
为正，应. 使电流. 从正方向流入继电器，执行元件应该动作；
当| |<A| |时B， Uab （或Ia -Ib ）为负，应使电流从反方向
流入继电器，执行元件不应该动作。因此，就必须要求执
行元件具有方向性。
3.执行元件
极化继电器：由绕组,永久磁铁, 可动舌片,接点,铁芯等组成。
主要特点: 继电器的可动 舌片处于两个磁通的作用 之下，一个是由线圈的电 流产生的工作磁通，另一 个是由永久磁铁产生的极 化磁通（它的方向是不变 的）。
第二章 电网的电流保护
第一节 单侧电源电网相间短路的电流保护 第二节 电网相间短路的方向性电流保护 第三节 中性点直接接地电网中接地短路的
零序电流及方向保护 第四节 中性点非直接接地电网中单相接地
故障的零序电压、电流及方向保护
第二节 电网相间短路的方向性电流保护
基本要求 学习内容 习题与思考题
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（1）电抗变换器（TX）
作用：将输入的一次侧较大电流量按比例地变换成二次侧的
较低电压U2 。
.
.
U 2 K I I j e jk
式中： KI——电抗变换器的变换系数。
.
.
Ф k为 U 2与 I j 的相位差角。
（2）电压变换器（TM）
作用：将一次侧的强电压成比例地变换成二次侧的弱电压。
.
.

U 90 arg 90

I
a.相位比较式：
功率方向继电器是反应正功率动作，负功率不动作 的继电器，也就是说，功率方向继电器反应加于继电器 的电压及电流之间的相位差φ 。令
.
.
C K I I J e jk
.
D

KU

.
U
J

e
j
90
动作条件变为：
.
90 arg D 90 . C
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一、方向电流保护的工作原理
1、问题的提出
（1）短路点： d1：要求 t6 ＜t1 无法满足要求 d2：要求 t1 ＜t6
（2） d1点短路：若Id＞ I′dzbh1 ，保护1误动。
2.解决办保护6的 短路功率由母线指向线路 。
d2点短路：保护1的短路功率由母线指向线路，保护6的 短路功率由线路指向母线。
3.方向过电流保护
方向过电流保护:增加了功率方向元件的过电流保护。 即是利用功率方向元件与过电流保护配合使用的一种保护 装置，其原理接线图下图所示。
其起动有两个条件： （1）电流超过整定值(动作电流) （2）功率方向符合规定的正方向
3.方向过电流保护
正常运行时：KA不起动，其触点打开→KT不起动→不发跳闸脉冲 区外故障时：KPR不起动，KA起动→KT不起动→不发跳闸脉冲 区内故障时：
(2)幅值比较回路
即把
.
A
和
.
B
分别整流后进行幅值比较，
分为均衡电压式和循环电流式。
a.均衡电压式： 作为执行元件的继电器J反应于Ua -Ub =Uab 而动作。
b.循环电流式
.
.
执行元件反应于 A 和 B 整流后的电流之差Ia -Ib 而动作。
.
.
在上述两种接线中，当|A |>| B |时，Uab （或Ia -Ib ）
U 2 KU U j e j90
式中 KU为电压变换器的变换系数。
2. 比较回路
相位比较式 (1)构成原理
幅值比较式
a.相位比较式：
设以电网对地电压为基准且为正，电流由母线流向线 路为电流的正方向。当电压与电流之间的相位角小于90° 时，对应的输出功率为正；电压与电流之间的相位差大于 90°时，输出功率为负，正功率的条件就是：
b. 幅值比较式 令 A C D
B C D
当
.
C
.
D

90
时,││A. =││B. ，即φ
=90°，继电器动作的边界条件。
当
.
C
.
D

90
时,│A.│>│B.│，即φ
<90°，继电器动作。
当
..
C D 90
时,│A │. <│B.│，即φ >90°，继电器不动作。
KPR起动，其触点闭合 KA起动，其触点闭合 →KT起动→发出跳闸脉冲 →切除故障
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二. 整流型功率方向继电器
组成：电压形成回路、比较回路、执行元件
1. 电压形成回路 电压形成回路把输入的交流电压或电流以及它们的相
位，经过小型中间变压器或电抗变压器转换成便于测量的 电压，该电压经整流滤波后变成与变流量成正比的直流电 压，然后送到比较回路进行比较，以确定继电器是否动作， 最后由执行元件表示继电器的工作状态（动作或返回）。
3.执行元件
极化磁通φ j自N 极流出后就分 为两部分，φ j1经过空气隙 1而连 通，φ j2 经过空气隙 2而连通。
φ 1 =φ g +φ j1
φ 2 = φ j2 - φ g 当线圈没有电流时: 2<1 ，2>1,舌片被吸引向右边，接点断开.
当线圈中通以电流Ij 时: φ 1 ＞φ 2 时，舌片被吸向左侧磁极，继电 器触点闭合，对应此时所加入的电流，即为继电器的起动电流。
继电器动作以后: 逐渐减小工作电流，则φ 1 减小，φ 2 增加， 当φ 2＞φ 1 时，则舌片又被吸向右侧磁极，继电器返回。
3.执行元件
2.解决办法
利用这个特点可构成一种保护，这种保护要求：凡是流 过保护的短路功率是由母线指向线路时（正），保护就起动； 凡是流过保护的短路功率是由线路指向母线时（负），保护 就不起动。
2.解决办法
d1点短路：保护2、3、6、7、起动，根据阶梯时限原则t2 ＜t3 ，t6 ＜t7 , 保护2和6动作，保护3、7返回， 从而保证有选择地切除故障
d2点短路：保护1、2、3、7起动，t1 ＜t2 ＜t3 ， 故保护1和7起动，保护2、3返回
2.解决办法
判断短路功率方向，一般采用功率方向继电器。 d1 点短路时： Pd1 =UId1 cos1 为正值，功率方向继电器动作。 d2 点短路时： Pd2 =UId2 cos 2 为负值 ，功率方向继电器不动作。