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1、第二节 电网相间短路的方向电流保护,一、方向性电流保护的基本原理,d2,dI,X,X,X,X,X,X,M,N,DL1,DL2,DL3,DL4,DL5,DL6,1,2,3,4,5,6,1.问题的提出,d1点短路 t3t2 d2点短路 t2t3,出现矛盾,注意这个矛盾,d1点短路：保护2的短路功率由线路指向母线，保护3的 短路功率由母线指向线路。,d2点短路：保护2的短路功率由母线指向线路，保护3的 短路功率由线路指向母线。,dI,X,X,X,X,X,X,M,N,DL1,DL2,DL3,DL4,DL5,DL6,1,2,3,4,5,6,d2,X,X,X,X,X,X,M,N,DL1,DL2,DL3,D
2、L4,DL5,DL6,1,2,3,4,5,6,2.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。,d1点短路：保护1、3、4、6起动，根据阶梯时限原则t3 t1 ，t4 t6 ,保护3和4动作，保护1、6返回，从而保证有选择地切除故障。,dI,X,X,X,X,X,X,M,N,DL1,DL2,DL3,DL4,DL5,DL6,1,2,3,4,5,6,装设方向元件功率方向继电器 功率方向继电器：具有判别短路功率正负的能力，并且在功率为正时动作，并且在功率为负时不动作。,d2
3、点短路：保护1、2、4、6起动，t2 t4 t6 ，故保护1和2起动，保护4、6返回。,d2,X,X,X,X,X,X,M,N,DL1,DL2,DL3,DL4,DL5,DL6,1,2,3,4,5,6,3.方向过电流保护的原理接线图,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,分析题： 如图所示网络，保护1、2、3、4均装有方向过电流保护，试分析d点三相短路时，各保护的动作情况。,保护3、4动作跳开相应的断路器，保护1电流元件和方向性元件均动作，但是因其动作时限大于保护3的，因此在保护3动作跳闸后返回。,d1 点短路时：,短路电流从母线流向线路，与规定正方
4、向相同，故该电流为正，功率方向继电器动作。,d2 点短路时：,二、功率方向继电器的工作原理,短路电流从线路流向母线，与规定正方向相反，故该电流为负，功率方向继电器不动作。,由以上分析，随着短路电流的方向不同，功率方向继电器感受功率也不相同。 对于正方向的故障，其功率为正值，反方向故障，其功率为负值。 因此，可以根据功率方向继电器的感受功率的正负来判别短路功率方向即短路电流的方向，并决定保护是否动作于跳闸。这就是功率方向继电器之所以能判别短路电流方向的基本原理。,目前，电力系统中的功率方向继电器有整流型、晶体管型、集成电路型等几种不同型式，但就其构成原理来说，主要有相位比较和幅值比较两种。,a.
5、相位比较式功率方向继电器,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在 时，输出功率为负，正功率的条件就是：,当电流向量垂直于动作特性时，它处于动作范围中央，动作最为灵敏，此位置称为继电器的最大灵敏线。,在实际应用中，要求正方向短路故障时，功率方向继电器的测量功率最大，具有最好的灵敏性。 为此继电器应有可以调整的内角，其大小决定于继电器的内部参数。 对于反映相间短路的功率方向继电器，内角常取30度或45度。,b. 幅值比较式功率方方向继电器,（1）幅值比较原理与相位比较原理的互换性,所谓幅值比较原理，就是只比较两个交流电气量的幅值大小，而不考虑它们的相位关系
6、。相位比较原理与幅值比较原理之间存在一定的对应关系，并可以构成同一特性的继电器。 幅值比较原理和相位比较原理之间的关系可以用平行四边形和菱形定则加以说明。若以比较相位的两个电气量组成一个平行四边形，则比较幅值的两个电气量就是平行四边形的两条对角线，两两电气量之间有三种情况。,（2）幅值比较式功率方向继电器的构成框图,三、相间短路功率方向继电器的接线方式,对方向继电器的要求： 1、正方向任何形式的短路，继电器都能 动作；反方向短路，继电器不动作。 2、故障以后，加入继电器的电流和电压 尽可能大，灵敏度尽可能高。,反应相间短路的方向继电器广泛采用90接线。 所谓90接线是指系统三相对称且相电流与相
7、电压又同相(cos=1)时，加入方向继电器的电流和电压相位相差90的一种接线方式。,三个继电器分别接 、 ， 、 和 、 。,对方向继电器的接线应注意电流线圈和电压线圈的极性，极性接反了就会造成正方向短路拒动，反方向短路误动的后果。,90接线方式的主要优点：,(1) 对各种两相短路没有死区,因为继电器接入非故障相间电压，其值很高。 （2）适当选择内角之后，对各种相间短路，都有能保证动作的方向性；且有较高灵敏度。,缺点： 在保护安装地点附近发生三相短路时，有“死区”，接线复杂。,瞬时电流速断： 保护的整定值大于反方向故障时流过保护的短路电流，可以不加方向元件； 定时限过电流保护： 保护的动作时限
8、大于同一线路上其它保护的动作时限，可以不加方向元件； 其它情况均应配置方向元件。,四、双侧电源网络中电流保护整定的特点,1.双侧电源线路上电流速断保护的整定,无需加装方向元件的整定原则： 为了提高灵敏度，可在保护2处加装方向元件：,X,X,X,X,X,X,M,N,DL1,DL2,DL3,DL4,DL5,DL6,1,2,3,4,5,6,t,L,L,t,t1,t3,t5,t2,t4,t6,（2）双侧电源线路的定时限过电流保护,同方向保护相配合； 同一线路上，动作时限较小的一侧加装方向元件； 同一线路上，动作时限相同的保护，均加装方向元件； 同一保护只加装一个方向元件。,三、对方向性电流保护的评价,优点：方向保护能保证单电源环形网和多电源网各段电流保护之间动作的选择性。,缺点：接线复杂，投资增加，且保护出口处三相短路时 有死区。,选择题： 采用90接线方式的功率方向继电器，接入的电流为Ia，那么接入的电压是（ ） A. Ubc B. Uca C. Uab D. Ua 2. 功率方向继电器的最灵敏角是（ ） A. B. C. D.,A,D,分析题：,如图所示，曲线1、2分别表示线路不同地点短路时A侧和D侧电源提供的最大短路电流，试在图中确定各电流保护速断整定值，指出哪些保护需加装方向元件，并说明原因。,
