1、繼電保護(hù)原理,中國電力出版社,教材配套電子教案,第四章 電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù),本次課內(nèi)容及學(xué)習(xí)要點(diǎn),講課內(nèi)容 1、4-3相間短路保護(hù)中的功率方向繼電器的接線方式； 2、4-4非故障相電流的影響和按相起動(dòng)： 3、4-5方向過流保護(hù)的整定計(jì)算。 學(xué)習(xí)要點(diǎn) 1、重點(diǎn)掌握功率繼電器的90度接線方式，理解繼電器內(nèi)角的確定； 2、理解故障相電流帶來的影響及按相啟動(dòng)； 3、掌握方向過流保護(hù)的整定計(jì)算。,第三節(jié) 功率方向繼電器的接線方式,一、功率方向繼電器的90接線方式 對方向繼電器的要求： 1、正方向任何形式的短路，繼電器都能動(dòng)作；反方向短路，繼電器不動(dòng)作。 2、故障以后，加入繼電器的電流和電壓盡可能

2、大，靈敏度盡可能高，并使 盡可能接近于最大靈敏角。 反應(yīng)相間短路的方向繼電器廣泛采用90接線。所謂90接線是假設(shè)三相電壓對稱且功率因數(shù)cos=1時(shí)，加入方向繼電器的電流和電壓相位相差為90的一種接線方式,功率方向繼電器的接線方式,1KW,2KW,3KW,圖4-11功率繼電器90度接線方式的接線圖和相量圖,功率繼電器90度接線方式的接線圖和相量圖,功率方向繼電器的接線方式,表4-1 90接線方式電流電壓的組合,輸入電流,二、各種相間短路時(shí) 的變化范圍（一）三相短路,三相對稱短路時(shí)，流入繼電器電流Ig=Ia，加入繼電器的電壓Ug=Ubc Ug超前Ig的相角為， 在一般情況下，,圖4-13 三相短路

3、時(shí)KW的電 流、電壓向量圖,以A相為例：,（一）三相短路,三相短路時(shí)能使繼電器動(dòng)作的內(nèi)角的取值范圍,反向三相短路故障時(shí)，流經(jīng)保護(hù)的短路電流方向相反， Ia落在動(dòng)作區(qū)外，方向繼電器不動(dòng)作。,(二）兩相短路,(1）近處兩相短路,當(dāng)短路故障點(diǎn)靠近保護(hù)安裝處時(shí)，短路阻抗ZK遠(yuǎn)小于系統(tǒng)阻抗 ZS，在極限情況下，取ZK=0，短路電流Ib由電動(dòng)勢Ebc產(chǎn)生，Ib滯后于Ebc的相角為 ， 取決于短路回路的阻抗。電流 ，Ia=0,保護(hù)安裝處母線電壓為：,接入各相繼電器的 電壓分別為:,相,BC兩相短路時(shí)保護(hù)安裝處電流電壓相量圖 （a）近處故障時(shí)相量圖（b）遠(yuǎn)處故障時(shí)相量圖,（二）兩相短路1.近處兩相短路：正方向

4、BC兩相短路設(shè)內(nèi)角為300,以B相KW為例：,Ib、Ic分別落在最大靈敏線的附近， 繼電器接近最靈敏狀態(tài),1 、近處兩相短路,1KW： ， A相繼電器不動(dòng)作 2KW： 則Ug超前Ig相角為 3KW： 則Ug超前Ig相角為,以上兩式同三相短路，故可以得出同三相短路的相同結(jié)論。推導(dǎo)如下：,2、遠(yuǎn)處兩相短路,當(dāng)短路點(diǎn)遠(yuǎn)離保護(hù)安裝處，且系統(tǒng)容量很大時(shí)，ZKZS，極限情況取ZS=0，短路電流 滯后 的相角為 ， 。,B相短路點(diǎn)對地電壓為,，C相短路點(diǎn)對地電壓為 ，,保護(hù)安裝處母線電壓為：,2、遠(yuǎn)處兩相短路,接入繼電器的電壓分別為：,1KW ： 1KW不動(dòng)作。,2KW：,2、遠(yuǎn)處兩相短路,3KW： ，,，

5、,，,為了滿足以上兩種極限情況下發(fā)生兩相短路時(shí)，使功率方向繼電器均能動(dòng)作的條件是 30a60,綜上所述：LG功率方向繼電器提供了內(nèi)角取30和45兩種內(nèi)角，可見能滿足上述要求。,二、最大靈敏角,第三節(jié)、功率方向繼電器的接線方式,對方向繼電器的接線應(yīng)注意電流線圈和電壓線圈的極性，極性接反了就會(huì)造成正方向短路拒動(dòng)，反方向短路誤動(dòng)的后果。 90接線方式的主要優(yōu)點(diǎn)： 適當(dāng)選擇最大靈敏角，對于線路上各種相間短路都能正確動(dòng)作，而且對于各兩相短路都有較高繼電器輸入電壓，保證了有較高的靈敏性。所以繼電器發(fā)生兩相短路故障時(shí)沒有死區(qū)， 當(dāng)0 K90時(shí)，使方向繼電器在一切故障情況下都能動(dòng)作的條件應(yīng)為：3060,第四節(jié)

6、 非故障相電流的影響和按相啟動(dòng)一、非故障相電流的影響,B,C,1、在電網(wǎng)中發(fā)生不對稱短路時(shí)，非故障相仍有電流流過，此電流稱為非故障相電流。當(dāng)線路L2上發(fā)生B、C兩相短路時(shí)，BC兩相中有短路電流流向故障點(diǎn)K，而非故障相A相仍有負(fù)荷電流Iloa通過保護(hù)1，則保護(hù)1中A相功率元件可能發(fā)生誤動(dòng)作。,2.大電流接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，非故障相中不僅有負(fù)荷電流，還有一部分故障電流，故影響更嚴(yán)重。,2、大接地電流電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，非故障相中不僅有負(fù)荷電流，還有一部分故障電流，故影響更嚴(yán)重。,通過 故障點(diǎn)的 短路電流,大接地電流電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)非故障相電流向量圖,保護(hù)1和2各相功率方向繼電器所加電壓

7、、電流及相角差,防止非故障相功率方向繼電器不正確動(dòng)作的措施： 提高電流測量元件的動(dòng)作值，元件的啟動(dòng)電流使之大于非故障相電流。 電流繼電器和功率方向繼電器觸點(diǎn)采用按相起動(dòng)接線,方向過流保護(hù)的整定計(jì)算,二、按相啟動(dòng),按相起動(dòng)：同名相電流元件與功率方向元件的常開觸點(diǎn)串聯(lián)后再與其他相別回路并聯(lián)。,圖4-16 方向電流保護(hù)的直流回路啟動(dòng)接線（a）按相啟動(dòng) （b）非按相啟動(dòng),第五節(jié) 方向電流保護(hù)的整定計(jì)算,一、方向電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 在兩端供電或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，同樣可構(gòu)成瞬時(shí)方向電流速斷保護(hù)和限時(shí)方向電流速斷保護(hù)。它們的整定計(jì)算可按一般不帶方向的電流速斷保護(hù)整定計(jì)算原則進(jìn)行。,二、方向定時(shí)限過電流保

8、護(hù)整定計(jì)算,1、躲開被保護(hù)線路中最大負(fù)荷電流ILmax，即 （4-28） 式中 ILmax考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)最大負(fù)荷電流。 2、躲過非故障相電流整定 （1)在小電流接地電網(wǎng)中，非故障相電流為負(fù)荷電流，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流只需按式（4-28）整定即可。 (2)在大電流接地電網(wǎng)中，由于非故障相功率方向繼電器不能判故障的方向，為了保證保護(hù)裝置不誤動(dòng)作，電流元件的動(dòng)作電流必須大于非故障相電流，即：,第五節(jié)方向過流保護(hù)的整定計(jì)算,3.同方向的保護(hù)，它們的靈敏度應(yīng)互相配合。方向過流保護(hù)通常做下一段線路的后備保護(hù)，應(yīng)使前一段線路保護(hù)的動(dòng)作電流大于后一段線路保護(hù)的動(dòng)作電流。即沿著同一保護(hù)方向，（1）保護(hù)的動(dòng)作電流

9、從遠(yuǎn)離電源最遠(yuǎn)處開始逐漸增大。即。,（2）保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限,方向過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是按逆向階梯原則整定的，即同一動(dòng)作方向的保護(hù)裝置，其動(dòng)作時(shí)限按階梯原則來整定。,t1,t3,t5,t2,t4,t6,三、保護(hù)的相繼動(dòng)作和靈敏度較驗(yàn),1.相繼動(dòng)作：當(dāng)短路點(diǎn)靠近A母線時(shí)，幾乎全部短路電流經(jīng)過1QF，流向故障點(diǎn)，經(jīng)過2、3、4、5、6QF流向短路點(diǎn)的電流可忽略不計(jì)。故保護(hù)2只有在保護(hù)1動(dòng)作斷開1QF后，2QF才能動(dòng)作。保護(hù)的這種動(dòng)作稱為相繼動(dòng)作，能產(chǎn)生相繼動(dòng)作的某段區(qū)域稱為相繼動(dòng)作區(qū)。 2.方向電流保護(hù)靈敏度，主要取決于電流元件的靈敏度，其校驗(yàn)方法與不帶方向的過流保護(hù)相同。即當(dāng)作本線路主保護(hù)時(shí)，在本線路末端發(fā)生短路時(shí)，電流啟動(dòng)元件的最小靈敏度不應(yīng)小于1.5，作相鄰線路后備保護(hù)時(shí)，在相鄰線路末端短路時(shí)最小靈敏度為1.2。,例4-1,例4-1 求圖示網(wǎng)絡(luò)方向過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，時(shí)限級差取0.5s。并說明哪些保護(hù)需要裝設(shè)方向元件。,解（1）計(jì)算各保護(hù)動(dòng)作時(shí)限 保護(hù)1、2、4、6為同方向，其動(dòng)作時(shí)限為：,保護(hù)3、5、7、8為同方向，其動(dòng)作時(shí)限為：,例4-1,2、確定應(yīng)裝設(shè)方向元件 觀察母線A由于t2t1，故保護(hù)2需要裝設(shè)方向元件；觀察B母線，t3=t4,故保護(hù)3和保護(hù)4均應(yīng)裝設(shè)方向元件t11t9,故保護(hù)11應(yīng)裝設(shè)方向元件；觀察母線C，t6t5,故保護(hù)6應(yīng)裝設(shè)