第4章双侧电源输电线路相间短路方向电流保护

1.短路功率：指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感 性功率。在不考虑串联电容和分布电容在线路上短路时，短 路功率从电源流向短路点。
2.故障方向：指故障发生在保护安装处的那一侧，通常有正 向故障和反向故障之分，它实际上是根据短路功率的流向进 行区分的。
3.功率方向继电器：用于判别短路功率方向或测定电压电流 间的夹角的继电器，简称方向元件。由于正反向故障时短路 功率方向不同，它将使保护的动作具有一定的方向性。
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4.2.1 功率方向继电器KPR的原理
4.原理：正方向故障：动作 反方向故障：不动作
当d1、d2点短路时，保护1所反映的短路功率分别为： ①d1点短路：
②d2点短路：
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4.2.2 电磁型功率方向继电器
1.类型： LG—11：用于相间短路保护。 LG—12：用于接地保护。
供给的短路电流所引起的，并且这种引起误动的电流是由
线路向母线的，与内部故障时的短路功率方向相反。
保护误动时的短路功率方向是由线路流向母线。
4.1.2 解决方法：
加装方向元件
正方向（正向故障时）：母线→线路——动作
反方向（反向故障时）：线路→母线——不动作
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4.1.3 几个概念
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4.3.3 接线方式
功率方向继电器
Ij
90°
Uj 60°
30°
(KWA)GJA (KWB)GJB (KWC)GJC
Ia
Ubc
-Uc
+Uac
Ib
Uca
-Ua
+Uba
Ic
Uab
-Ub
+Ucb
常用90°接线方式:
采用90°接线目的是:消除近处两相短路的动作死区。
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§4.1 电流保护方向性问题的提出
4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题 1.问题的提出:图4-1 (1)瞬时电流速断保护（Ⅰ段）保护无选择性动作
当d1点短路时，应由保护2和保护6动作切除故障,但
由电源EⅡ供给的短路电流Id1可通过保护1。如果Id1>Idz.1
时，则保护1的电流速断就要误动 (2)限时电流速断保护（Ⅱ段）
成串联谐振记忆回路） 缺点：记忆串联方向限时电流速断和过电流保护
6.潜动现象 只加电压时继电器动作——电压潜动 只加电流时继电器动作——电流潜动 原因：比较回路元件参数不对称。 正潜动：误动 负潜动：拒动或灵敏系数降低。 消除：电流潜动/电压潜动
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§4.3 功率方向继电器的接线方式
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§4.2 功率方向继电器
4.2.1 功率方向继电器KPR的原理 1.作用：判断正、反方向故障。 2.要求： （1）应具有明确的方向性，即在正方向发生各种故
障时，能可靠动作；而在反方向故障时，可靠不动作。 （2）灵敏度高（动作功率小）。 （3）动作时间短 3.接线：
图4-3方向继电器 工作原理的分析
第四章 双侧电源线路相 间短路方向电流保护
第四章 双侧电源线路相间短路方向电流保护
教学要求： 掌握方向电流保护的原理，理解功率方向继电器的
工作原理，掌握功率方向继电器的接线，影响其正确动 作的因素及采取的措施，掌握其整定计算的特点。 §4.1 电流保护方向性问题的提出 §4.2 功率方向继电器 §4.3 功率方向继电器的接线方式 §4.4 非故障相电流对功率方向继电器动作行为影响 §4.5 方向电流保护的整定计算
4.3源自文库1 定义：
是指功率方向继电器与电流互感器和电压互感器 的连接方式,即加入继电器的电压Uj和电流Ij是线(相间) 的还是相的一定组合方式。
4.3.2 要求：
1.能正确反应故障方向：正方向故障,继电器动作
反方向故障继电器不动作
2.灵敏系数高：故障以后加入继电器的电流和电压
应尽可能地大一些 。
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2.特点：
在原有保护上增设一个功率方向判别元件，反向故障时， 闭锁保护。
3.接线：
➢原理接线图
➢展开接线图
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图4-2 方向电流保护原理接线图
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4.1.4 方向过电流保护
4.动作原理： 短路（正向）时：KA、KPR均动作,保护动作 短路（反向）时：KA动作，KPR不动闭锁保护装置
4.方向性电流保护：加装了方向元件的电流保护。
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4.1.4 方向过电流保护
1.定义：
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，以保证在反方向故障时把保护闭锁起来而不致误动作。 主要由方向元件、电流元件和时间元件组成。只有电流元件 和功率方向元件同时动作时，保护装置才能动作于跳闸。
2.结构：图4-4
输入：（5、6端子）
（7、8端子）
（5、7为同极性端）
输出：KPR接点（11、12端子）
电压形成回路（电抗变换器UR，电压变换器UV）
比较回路（整流桥1U，2U）
执行元件（极化继电器KPR）
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4.2.2 电磁型功率方向继电器
5.动作参数的整定： 根据动作方向将保护分成两组。 例：在图4-1将1、2、3、4分成一组；5、6、7、8分成一组
再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定参数， 保证动作的选择性。
6.方向元件的装设原则：
对于同一母线两侧的保护：动作时限长者可不装方向元件， 动作时限短和相等者必须装方向元件。
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与母线所有出线Ⅰ段配合，可能使灵敏系数降低 (3)定时限过电流保护(Ⅲ段)保护动作时限无法整定
d1点短路时：t6＜t1 d2点短路时：t6＞t1
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图4-1 双侧电源供电网络
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4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题
2.原因：图4-1
某一保护（如保护1）的误动是在所保护的线路（如 CD线路）反方向发生故障时，由另一个电源（如电源EⅡ）
3.工作原理： （1）电压形成回路。
转移阻抗角: d
继电器内角:
（谐振电路使超前） ————动作电压 ————制动电压 （2）比较回路。 4.动作区图和灵敏角。 动作条件： 动作区：能使KP动作的与之间的夹角
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4.2.2 电磁型功率方向继电器
5.电压死区及其消除 电压死区：无法动作 解决方法：在电压回路采用记忆电路。（串接构