方向电流保护

第四章电网相间短路的方向电流保护第四章电网相间短路的方向电流保护第一节方向电流保护的工作原理第二节功率方向继电器第三节相间短路保护中功率继电器的接线方式第四节功率方向继电器的按相启动第五节方向电流保护的整定计算第六节电网相间短路方向电流保护的评价及应用互相矛盾第一节方向电流保护的工作原理一、为什么在电流保护中装设方向性元件？1K2K图4-1（a）两侧电源辐射形电网如在K1点发生短路，要求保护3、4动作，断开3、4两个断路器。如在K2点发生短路，要求保护1、2动作，断开1、2两个断路器。对K1点短路，为实现选择性，要求：3245,tttt23tt对K2点短路，为实现选择性，要求：图4-1（b）单侧电源环网可见，一般电流保护不能满足保护选择性要求。同样，分析位于其他母线两侧的保护，亦可得出相同的结论。1K2K图4-1（a）两侧电源辐射形电网由此提出新的保护方式，采用方向电流保护来解决这个问题，在原有的电流保护基础上，加装一个能判断故障方向的元件，即功率方向继电器。为了解决双侧电源电网对继电保护选择性的要求，需要进一步分析双侧电源线路上发生短路时电气量变化的特点。2P在一般电流保护2和3上各加一个方向元件（功率方向继电器），3P方向电流保护是在电流保护基础上加装方向元件的保护。它只有当短路功率由母线流向线路时，才允许保护动作，这样就解决了电流保护的选择性问题。规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K1点短路时，流过保护2的功率方向是由线路到母线,此时保护2不应动作。流过保护3的功率方向是由母线到线路,此时保护3应该动作。规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。K2点短路时，流过保护2的功率方向是由母线到线路,此时保护2应该动作。流过保护3的功率方向是由线路到母线,此时保护3不应动作。这样，加装方向元件的保护就解决了电流保护的选择性问题。二、电流方向保护的基本工作原理1.加装方向性元件1～6均为方向过流保护,其中,保护1、3和5为一组，2、4和6为另一组。1～6均为方向过流保护，其中保护1、3和5为一组，2、4和6为另一组，各同方向保护间的时限配合仍按阶梯原则来整定。1t3t4t5t2tt6t图4-2双侧电源电网线路方向过流保护的时限特性保护1、3、4、6因短路功率由母线流向线路，故都能启动，WL2上K1点短路时，而其中按动作方向时限最短的保护3和4动作，跳开断路器3、4，将故障线路WL2切除，保护1和6便返回，从而保证了动作选择性。WL2WL1保护1、2、4、6因短路功率由母线流向线路，故都能启动，WL1上K2点短路时，其中按动作方向时限最短的保护1和2动作，跳开断路器1、2，将故障线路WL1切除，保护4和6便返回，从而保证了动作选择性。方向过流保护装置由三个主要元件组成，启动元件（电流继电器），功率方向元件（功率方向继电器）和时限元件（时间继电器）。QFTVYRQFKAKWKTTAI﹥P﹥KS去信号图4-3方向过流保护原理接线图2.方向过流保护装置工作原理是方向元件KW和启动元件KA构成与门，二者同时动作才能启动时间继电器KT。在双侧电源线路上，并不是所有过流保护装置中都需要装设功率方向元件，只有在仅靠时限不能满足动作选择性时，才需要装设功率方向元件。比如B母线上的P2和P3，t2t3。一般来说，接入同一变电所母线上的双侧电源线路上的过流保护，动作时限长者可不装设方向元件，而动作时限短者或相等者则必须装设方向元件。按照阶梯原则，保护装置动作时限不仅要与相邻主干线上保护相配合，而且要与被保护线路对侧母线上，所有出线的保护相配合。例4-1求图示网络方向过电流保护动作时间，时限级差取0.5s。并说明哪些保护需要装设方向元件。（P98）保护7、1、3、5为同方向解：（1）计算各保护动作时限保护8、6、4、2为同方向51310.51.5ttts351.50.52ttts保护7、1、3、5为同方向，计算动作时限。31110.51.5ttts31220.52.5ttts取时限长的：32.5ts7130.53.5ttts132.50.53ttts1101.50.52ttts取时限长的：13ts790.50.51ttts取时限长的：73.5ts保护5与保护13配合：保护3与保护5、11、12配合：保护1与保护3、10配合：保护7与保护1、9配合：290.50.51ttts4210.51.5ttts保护8、6、4、2为同方向，计算动作时限。4101.50.52ttts6420.52.5ttts取时限长的：42ts862.50.53ttts61220.52.5ttts61110.51.5ttts取时限长的：62.5ts81310.51.5ttts取时限长的：83ts保护2与保护9配合：保护4与保护2、10配合：保护6与保护4、11、12配合：保护8与保护6、13配合：51.5ts32.5ts13ts73.5ts（1）计算各保护动作时限21ts42ts62.5ts83ts（2）确定应装设方向元件的保护母线A：由于t9＜t1＜t7，母线B：母线C：母线D：由于t2＜t10＜t3，所以保护2需要装设方向元件；由于t11＜t5＜t12=t4，由于t13＜t6＜t8，所以保护6需要装设方向元件。所以保护1需要装设方向元件；所以保5、4需要装设方向元件；本节内容结束习例4-11：求图示网络方向过电流保护动作时间，时限级差取0.5s。并说明哪些保护需要装设方向元件。解：6130.50.51ttts（1）计算各保护动作时限保护1、2、4、6为同方向，其动作时限为：46412410.51.50.50.511.5tttstttss取时限长的t2421121.50.5220.52.52.5tttstttsts取1211012.50.5310.51.53tttstttsts取3105351157571278710.51.51.50.52.520.522.52.50.530.50.51330.53.5tttstttstttststttstttssttts取取时限长的t保护3、5、7、8为同方向，其动作时限为：6130.50.51ttts例4-1939491191.50.521.50.5220.52.52.5tttstttstttsts取观察母线A，由于t2＜t1，故保护2需要装设方向元件；（2）确定应装设方向元件观察B母线，t3=t4,故保护3和保护4均应装设方向元件；观察C母线，t6＜t5,故保护6应装设方向元件；观察D母线，t7＜t8，故保护7应装设方向元件。52.5ts31.5ts13ts73ts22.5ts41.5ts61ts83.5ts92.5ts无时限电流速断保护在原理上用于双侧电源线路时，其动作电流要按同时躲过线路首端和末端短路的最大短路电流，才能保证动作的选择性。但是，由于线路两侧电源的容量和系统阻抗不同，当在线路发生短路时，两侧电源供给的短路电流大小并不相同，甚至数值相差很大，这时安装在小电源一侧的电流速断保护范围就不能满足灵敏度的要求，甚至可能没有保护范围。在这种情况下，小电源一侧需要采用方向电流速断保护，当保护背后发生短路时，利用功率方向元件闭锁，使保护只根据小电源一侧的短路功率方向来动作。因此，这时小电源侧方向电流速断保护只需躲过线路末端短路时通过该保护处的短路电流来整定即可，从而大大提高了保护的灵敏性，满足保护范围的要求。