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1、电力系统继电保护原理,西南交通大学电气工程学院,2-2 电网相间短路的方向性电流保护,一、方向性电流保护的工作原理,问题的提出,d1点短路,保护2、6动作,选择性,保护1可能误动,若保护1为速动保护，且,若保护1为过电流保护，且,误动产生的原因：是由所保护线路反方向发生故障，由对侧电源供给电流引起的。,特点,该电流由线路流向母线,与线路故障时短路功率方向（由母线到线路）相反,解决方法,加设一个功率方向闭锁元件,该元件,由母线到线路，动作,由线路到母线，不动作,方向过电流保护的原理接线图,可见，只有方向元件和电流元件同时动作，保护装置才能动作于跳闸。,二、功率方向继电器的工作原理,对功率方向继电
2、器的基本要求,具有明确的方向性,即在正方向发生各种故障(包括故 障点有过渡电阻的情况)时能可靠动作，而在反方向 故障时，可靠不动作。,故障时继电器的动作有足够的灵敏度。,功率方向继电器的动作特性,存在“电压死区 ”：以A相继电器为例，在其 正方向出口附近发生三相短路,A-B或C-A两相接地短路,以及A相接地短路时,由于 或数值很小,使继电器不能动作。,最大灵敏度角,为了减小和消除死区，在实际中广泛采用 接线方式（指在三相对称的情况下，当cos=1时，加入继电器的电流和电压相位相差90度）。,功率方向继电器的内角,以A相继电器为例，除正方向出口附近发生三相短路时, 很小的电压死区外,在其它任何包
3、括A相的不对称短路时， 电流很大, 的电压很高,因此继电器不仅没有死区,而且动作灵敏度很高。,适当选择继电器的内角后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。（具体分析见教材P41-43）,接线方式的优点,三、双侧电源网络中电流保护的整定计算,方向性电流保护的整定计算,动作电流,躲过最大负荷电流,躲过非故障相电流（中性点直接接地系统）,与相邻线路保护装置的灵敏度的配合：使上一段保护的动作电流大于下一段线路保护装置的动作电流。,？,目的：保证选择性，防止越级跳闸。,灵敏度校验：与不带方向的过电流保护相同,动作时限：将动作方向一致的保护，按逆向阶梯原则进行。,作本线路的近后备保护时,作下一线
4、路的远后备保护时,多电源网络限时电流速断的整定,考虑保护安装地点与短路点之间有电源或线路（通常称为分支电路）的影响。,助增电流的影响,引入分支系数 ，定义为：,注意：,分支系数受运行方式影响，整定时用分支系数的最小值。,若保护装置在起动值、动作时限整定后，能够满足选择性要求，可以不用方向性元件。,对速断保护可以从整定值上躲开反方向短路,对于过电流保护可以从时限上躲开反方向短路,如：,保护1不加方向性元件,保护5不加方向性元件,四、 对方向性电流保护的评价,优点 在具有两个以上电源的网络接线中，采用方向性保护能保证各保护之间的选择性。,缺点 在保护安装地点附近发生三相短路时， 有“死区”。,35
5、kV及110kV辐射型电网，常与电流速断保护配合使用，构成三段式方向电流保护，作为相间短路的整套保护。,应用 35kV以下的两侧电源辐射型电网和单电源环网中作为主要保护,例1：,解：,1、对保护1进行限时电流速断的整定,1）动作电流,求,单相等值电路,求,2）动作时限,3）灵敏度校验,满足要求。,2、对保护1进行过电流保护的整定,1）动作电流,2）动作时限,3）灵敏度校验,作近后备保护,满足要求。,作远后备保护,满足要求。,例2：,在如图所示的双侧电源网络中，拟定在各断路器上装设过电流保护。已知时限级差为0.5s。试决定过电流保护18的动作时限，并指出哪些保护应装设方向元件？,解：,1、计算各保护的时限,保护7、1、3、5为同方向，其动作时限：,保护8、6、4、2为同方向，其动作时限：,2、确定应装设方向元件的保护,3s,3.5s,1s,2.5s,2s,1.5s,2.5s,3s,母线A：,保护1需设方向元件,母线B：,保护2需设方向元件,母线C：,保护4、5需设方向元件,母线D：,保护6需设方向元件,
