第六讲相间短路方向电流保护详解
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电网相间短路的方向电流保护
1.5”
KI 2
X
QF2 0.5” 1”
3
~
4
X
QF4
1”
0.5”
X
QF1
5
1.5”
N
X
QF3
X
QF5
X
QF6
~
（4）按相起动 按相起动是指接哪一相电流的方向元件的触点就与哪一相 的电流元件的触点相串联。 按 相 KW2
－
＋
KA1 KA2 KA3
KW1 按
X
QF5
6 I
X
QF6
N
~
三、功率方向继电器的接线方式
功率方向继电器的接线方式 对接线方式的要求是： 1：应能正确反映故障的方向 2、正方向故障时应使继电器灵敏地工作。
功率方向继电器的900接线方式
功率方向继电器 KW1 KW2 KW3
Im IA IB IC
UM UBC UCA UAB
QF
x
信号
§1、2
电网相间短路的方向电流保护
一、方向电流保护的基本原理
1、方向问题的提出
K2 M I 1
X
QF1
KI 2 I
X
QF2
I 3
X
QF3
~
4 I
X
QF4
I 5
X
QF5
6 I
X
QF6
N
~
K1点短路 K2点短路
t3<t2 t2<t3
出现矛盾
2、解决问题的方法
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，并且在功率为正是 时动作，并且在功率为负是时不动作。
四、阶段式方向电流保护 1、方向电流保护的整定 同方向的保护应按阶梯时限整定 t1>t3>t5 ; t6>t4>t2 t6=t4+∆t; t4=t2+∆t
KI 2
X
QF2 0.5” 1”
3
~
4
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QF4
1”
0.5”
X
QF1
5
1.5”
N
X
QF3
X
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QF6
~
（4）按相起动 按相起动是指接哪一相电流的方向元件的触点就与哪一相 的电流元件的触点相串联。 按 相 KW2
－
＋
KA1 KA2 KA3
KW1 按
X
QF5
6 I
X
QF6
N
~
三、功率方向继电器的接线方式
功率方向继电器的接线方式 对接线方式的要求是： 1：应能正确反映故障的方向 2、正方向故障时应使继电器灵敏地工作。
功率方向继电器的900接线方式
功率方向继电器 KW1 KW2 KW3
Im IA IB IC
UM UBC UCA UAB
QF
x
信号
§1、2
电网相间短路的方向电流保护
一、方向电流保护的基本原理
1、方向问题的提出
K2 M I 1
X
QF1
KI 2 I
X
QF2
I 3
X
QF3
~
4 I
X
QF4
I 5
X
QF5
6 I
X
QF6
N
~
K1点短路 K2点短路
t3<t2 t2<t3
出现矛盾
2、解决问题的方法
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，并且在功率为正是 时动作，并且在功率为负是时不动作。
四、阶段式方向电流保护 1、方向电流保护的整定 同方向的保护应按阶梯时限整定 t1>t3>t5 ; t6>t4>t2 t6=t4+∆t; t4=t2+∆t
2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
三相短路和近处两相短路灵敏角变化 范围为：
90 sen 0
两相远处短路，B相灵敏角变化范围：
120 sen 30
C相灵敏角变化范围：
60 sen 30
为了使各种相间短路保护都能动作，
最大灵敏角范围：
sen 30 ~ 60
1、方向电流保护是为了满足双电源线 路、单电源环形网络选择性与灵敏性， 在电流保护的基础上增加方向元件。
通过保护3的短路功率为：
Pk1 Ures Ik1 cosk1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk2 UresIk2 cosk1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
（1）相位比较式原理
实质是判断母线电压与电流之间 相位角是否在 90 ~ 90 范围内。
2.2 双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
1、过电流保护的方向性 2、工作原理 3、功率方向继电器工作原理 4、功率方向继电器接线
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接
线的目的，消除出口三相短路死区的方 法。
采样双电源目的
U a
k
U c
U b
Ib
U ca
Ebc
sen (90 k )
90 sen 0
（3）远处两相短路
U ab
Ic
Ea U a
c
Ecb
k
k
Ebc
E c
U ca
b
Eb
Ib
120 b 30
60 c 30
电网相间短路的方向电流保护
2I
I3
4I
I5
6I
N
QF2 QF3 iKM
QF4 QF5
QF6 iKN
2.5.2 解决办法
方向性电流保护：
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。
M
I1
QF1
k2
P
k1
双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护
2.5.1 问题的提出
（1）短路点： K1：要求 t6 ＜t1
K ：要求 2
t1
＜t6
无法满足要求
（2） K1点短路：若Id＞ Iact.1，保护1误动。
（3）对电流速断保护：K2点短路，要求I2<Ik2<I3,否则保 护3误动；K1点短路，要求I3<Ik1<I2，否则保护2误动；
称短路时， UBC 电压很高，I A 很大，继电器没有死区，
且动作灵敏度很高。
减小和消除三相短路时死区的方法：电压记忆回路
功率方向元件应注意的问题
1、死区：当输入继电器的电压小于继电器最小动作电压 时，即使在最大灵敏角下，继电器也不动作，这一范围称 为功率方向继电器的死区。
2、潜动问题： 是指继电器仅加入电压或电流一个电量就会 动作的现象。 只加电流不加电压时所产生的潜动称为电流潜 动。只加电压不加电流时所产生的潜动称为电压潜动。
QF5 QF4
对单电源环网中的QF2和QF5，在正常运行时，不可能有正向 电流通过这两个断路器;若有正向电流通过，则一定是被保护的线 路发生短路。因此，在QF2和QF5上仅需装方向元件判别电流的方 向。
方向电流保护的基本原理
方向电流保护的基本原理咱先说说电流保护。
电流保护其实就是根据电路里电流的大小来判断是不是出问题了。
你想啊，正常的时候电流就该在一个合适的范围里溜达，就像人正常走路速度是有个大概范围的。
要是电流突然变得老大或者老小，那可能就是电路里有啥故障了，比如说短路了电流就会突然变得特别大，像洪水猛兽一样。
这时候电流保护就该发挥作用啦，它就像个小警察，发现电流不正常就赶紧采取措施，比如切断电路，不让故障进一步扩大。
但是呢，单纯的电流保护有时候会有点迷糊。
为啥这么说呢？因为在一些复杂的电网里，电流的变化可能不是那么单纯的因为故障。
比如说有一些电流的分流啊之类的情况。
这时候就需要方向电流保护来帮忙啦。
方向电流保护呢，它除了看电流大小，还会看电流的方向。
这就好比小卫士不仅要看进来的人数量对不对，还要看这些人是从哪个方向来的。
在电路里，电流是有它正常的流向的。
当有故障的时候，电流的流向可能就会发生变化。
比如说在一条线路的某一处发生了短路故障，正常情况下电流从电源流向负载，这时候故障点就像个大磁铁，把电流吸引得往它那儿跑，电流的方向就改变了。
方向电流保护装置就能敏锐地察觉到这个电流方向的变化。
它里面有一些特殊的元件，就像小触角一样，能感受电流的方向。
如果电流的方向不符合正常的运行情况，再加上电流大小也不正常，那这个保护装置就会判定是发生了故障，然后果断地采取行动，比如把故障线路给断开，保护其他正常的线路和设备。
你可以想象成一个大的电路家族，每个线路都是家族里的一员。
方向电流保护就像是家族里的智慧长者，它时刻盯着电流这个小家伙的一举一动，既看它的数量，又看它的走向。
要是电流这个小家伙调皮捣蛋，乱跑乱闯，不符合家族的规矩，智慧长者就会出手，把这个捣乱的线路隔离开，让整个电路家族继续平稳地运行下去。
而且啊，方向电流保护还很有团队精神呢。
在一个大的电网里，有很多个方向电流保护装置分布在不同的地方。
它们就像一群小伙伴，各自守护着自己的小地盘。
输电线路相间短路电流保护课件
电流保护的选择性受到系统运行方式和短路类型的影响，有时会出现误 动作或拒动作的情况。
电流保护的可靠性也受到电流互感器误差、二次回路断线等因素的影响 ，可能导致保护装置误动作或拒动作。
Part
03
输电线路相间短路电流保护装 置
电流保护装置的构成
STEP 01
电流互感器
STEP 02
继电器
用装置提供信号。
动作执行
在发生相间短路时，继电 器触发断路器执行跳闸操 作，切除故障线路。
电流保护装置的配置与整定
配置
根据输电线路的电压等级、输送 容量、线路长度等因素，选择合 适的电流保护装置并进行配置。
整定
根据输电线路的实际运行情况，对 电流保护装置的整定值进行设定， 以确保保护装置能够准确判断故障 并快速切除故障线路。
案例概述
某企业为保障输电线路安全，配 置相间短路电流保护装置。
配置方案
采用差动保护原理，通过比较线 路两侧电流的相位和幅值，检测 到相间短路时迅速切断故障线路
。
实施效果
有效降低了相间短路事故的发生 率，提高了企业供电的可靠性和
稳定性。
某高校输电线路相间短路电流保护优化案例
案例概述
某高校对原有的输电线路相间短路电流保护进行优化改造。
设备损坏
相间短路可能导致输电线 路和相关设备的严重损坏 ，增加维修成本。
安全风险
相间短路可能导致火灾、 爆炸等安全事故，对人员 和财产安全造成威胁。
Part
02
相间短路电流保护原理
电流保护基本原理
电流保护是利用电流继电器实现电流保护的装置，当电流超过设定值时，继电器动 作，执行元件跳闸或发出信号。
STEP 03
电流保护的可靠性也受到电流互感器误差、二次回路断线等因素的影响 ，可能导致保护装置误动作或拒动作。
Part
03
输电线路相间短路电流保护装 置
电流保护装置的构成
STEP 01
电流互感器
STEP 02
继电器
用装置提供信号。
动作执行
在发生相间短路时，继电 器触发断路器执行跳闸操 作，切除故障线路。
电流保护装置的配置与整定
配置
根据输电线路的电压等级、输送 容量、线路长度等因素，选择合 适的电流保护装置并进行配置。
整定
根据输电线路的实际运行情况，对 电流保护装置的整定值进行设定， 以确保保护装置能够准确判断故障 并快速切除故障线路。
案例概述
某企业为保障输电线路安全，配 置相间短路电流保护装置。
配置方案
采用差动保护原理，通过比较线 路两侧电流的相位和幅值，检测 到相间短路时迅速切断故障线路
。
实施效果
有效降低了相间短路事故的发生 率，提高了企业供电的可靠性和
稳定性。
某高校输电线路相间短路电流保护优化案例
案例概述
某高校对原有的输电线路相间短路电流保护进行优化改造。
设备损坏
相间短路可能导致输电线 路和相关设备的严重损坏 ，增加维修成本。
安全风险
相间短路可能导致火灾、 爆炸等安全事故，对人员 和财产安全造成威胁。
Part
02
相间短路电流保护原理
电流保护基本原理
电流保护是利用电流继电器实现电流保护的装置，当电流超过设定值时，继电器动 作，执行元件跳闸或发出信号。
STEP 03
双侧电源网络相间短路的_方向性电流保护
动作方程（2种形式）：
sen＋ 90
arg Ur Ir
sen－90
90 arg Ure jsen －90 （相角形式） Ir
UJ IJ cos(J lm ) 0 (功率形式 )
0º接线和90º接线方式功率方向继电器的分析
E1 k2 U r 1
Ir
k1 2
E 2
临界动作条件：arg
U
re Ir
j
90
最灵敏动作条件：arg
U re Ir
j
0
2.2.4 相间短路功率方向判别元件的接线方式
1. 对接线方式的基本要求 （1）良好的方向性：正向动，反向不动。
（2）较高的灵敏性：Ur 、Ir 尽可能大，并接近Φsen ,
以减小或消除死区。
2. 0º和90º接线方式
当0
k
90，09 0
180 90
(k＝0 ) (k＝90 )
选择0 90，B、C相继电器都能动作。
ⅱ. 远离保护安装点 Zk Zs ,可认为Zs 0
U A E A , U B E B , U C E C
0º接线: 指系统三相对称且cosφ=1时，arg Ir U 90º接线:指系统三相对称且cosφ=1时，arg Ir Ur
0
r
90
的接线方式。 的接线方式。
功率方向继电器90°接线，三相方向过电流保护原理接线图
！注意：极性连接。
3. 90º接线方式功率方向继电器的动作情况
（1）正方向三相短路
E1
52
k1 6 1
E 2
克服方法：
I
浅谈相间短路的方向性电流保护
一
择 胜问题 。
图 １ 双 端 电源 网络 及 方 向过 电流 保 护 的 时 限特 性
表 １ ９ Ｏ 。接线方式与电流的组合 实现短路功率方向判断功能的元件称为功率方向元件，它与 电流 保护共 同工作 ， 构成方向性 电流保护。 方向性 电流保护既用了电流的幅 方向 元件 ｌ Ｊ 值特 ， 又用了短路功率方向的特性 ， 能在双端电流网络中实现决速而 Ａ 相 ， ＾ 有选择地切除故障。 这是因为增加功率方向元件后， 相当于使双端电源 系统变成了两个保护子系统 ， 每个子系统反应一侧电源的供电方向， 因 Ｂ 相 ｌ Ｉ ｔ ｔ ４ Ｉ － 子系统内部保护要配合， 而于系统问不要求有配合关系 。 如图 １ 所 Ｃ 相 Ｕ ＾ ｜ ｌ ｃ 示的双端电源网络 ， 每条线路两侧的电流保护都加装了功率方向元件， 各保护的规定动作方向如图 Ｅ 所示 ， 即由母线指向线路 。 这时可把该系 统保护拆开看成ｌ Ｉ ＠￣ － ｔ ｌ ｌ 电源网络的保护系统 ，保护 １ － ４ 反应于电源 １ ． ５ 毒 ０ ． ５ Ｊ ｌ 童 ｌ Ｏ ． Ｉ ． ５ ２ ０ ５ Ｊ 供给的短路 电流而动作 ， 保护 ５ － ８ 反应于电源供给的电流而动作 ， 两 组保护之间不要求有配合关系， 因此进行保护 １ 的整定计算时 ， 可假 设 电源 Ｅ 不存在 ，图 １ 中示出了方向过电流保护的阶梯型时限特征 ， 即两组保护间不需要配合。 从上述分析可见 ，方向性电流保护由于增加 了—个功率方向判别 元件， 从而保证了在反方向故障时闭锁保护使其不致误动作。 但需说 明 ３方 向性 电流保 护 的应用 的是 ， 方向性 电流保护中每相的电流元件与功率方 向元件是 “ 与” 的关 在具有两个以上电源的网络中，在线路两侧的保护中加装功率方 系， 即只有两者都动作了才能开放保护点掉闸， 这种连接关系称为按相 向元件后 ， 组成的方向性电流保护能保证各保护间动作的选择 陛。 但由 起动。 于功率方向元件 的接入 ， 将使保护接线复杂、 投资增加 ， 同时保护安装 ２ 相间 短路功 率方 向继 电器 的接线 方 式 点附近正方向发生三相短路时，由于方 向元件存在死 区会导致整套保 功率方向继电器的接线方式是指它与电流互感器和电压互感器的 护装置拒动 ， 因此方 向性 电流保护在应用时， 如能根据 电流定值或时间 连接方式 ， 即加人继 电器的电压和电流是线（ 相间） ｔ ｉ 是相 的一定的组合 定值保证选锈陛， 就应该不加方向元件。 具体什么情况下可以不装方 向 方式。对功率方向继电器接线 的要求是 ： 元件， 需要根据具体电力系统的整定计算决定。 ａ 在各种短路故障情况下 ， 应能正确判断短路功率的方 向。 ３ ． １电流速断保护可以取消方 向元件的情况。无时限电流速断保护 ｂ ． 正方向短路时 ， 加入继电器的电压 Ｕ 和电流 Ｉ 应尽可能大 ， 并尽 由于其保护范围较小， 若在系统最小运行方式下发生的相短路 ， 扣除方 其保护范围将更加小 ， 甚至会没有保护范围。 可能使电压 电流相位差 Ｐ 接近最大灵敏角 Ｐ ｈ ，以使继电器能灵敏动 向元件 的动作死区范 围， 作 。为了减小和消除电压死区， 在实际应用中， 一般采用非故障的相间 因此 ， 在 电流速断保护 中， 能用 电流整定值保证选择性的 ， 尽量不加方 电压作为接人功率方向继电器的电压参考量 ，去判别故障相电流的相 向元件 。 位。 如 Ａ相功率方向继电器的电压接 Ｕ Ｂ Ｃ ， 电流接 Ｉ Ａ， 这样由于引入非 ３ ． ２ 过电流保护装设方向元件的一般方法。 在过电流保护中， 反方向 电流定值躲开， 因而主要取决于动作时间的大小。 如 故 障相的电压 ， 其值较高 ， 对各种两相短路都没有死区 ， 只有在三相短 短路一般者 路时才有电压死区卜 一 放采用 电压记 忆回路解决） 。 图 ２所示的双端电源网络中 ， 各过电流保护的动作时间如图上所示， 以 和 ６为例 ， 保护 ６的动作时间大于保护 １ ， 则保护 ６ 可以不用方 以上所描述的接线方式称为 ９ ０ ￣接线。 所谓 ９ ０ 。接线是指在三相 保护 １ 又 寸 称 的情况下 ， 当功率因素 Ｃ Ｏ Ｓ ＝１ （ 功率因素角 ４ ） ＝ｏ ｏ） 时， 加入继 电 向元件， 因为反方 向线路 Ｃ Ｄ短路时， 保护 １ 先动作跳闸， 保护 ６ 能以较 保护 １ 必须装有方向元件， 因 器的电流超前电压 ９ ０ ￣。 这个定义没有实际的物理意义 ， 仅仅是为了称 长的时限来保证选择性 。在这种情况下 ， 呼方便。 根据以上定义， 各相功率方向继电器的 ９ ０ ￣接线方式中电压与 为当线路 Ｂ Ｃ短跚 寸 ，由于保护 １ 动作时限短会先于保护 ６而误动作。 电流的组合关系如表 １ 所示 。 由此可见 ， 若保护 １ 和 ６的动作时间相等时 ， 两者都得装设方向元件。 ９ ０ ￣接线 的功率方 向继电器除在保护出 口三相短路时有 “ 电压死 总之 ， 当一条母线上有多条电源线路时 ， 除动作时间最长的一个过 其他都需要装设方向元件。 区” 外， 还存在 “ 潜动” 问题。当功率方向继电器中只接人电流而没接入 电流保护不需要装设方 向元件外 ， 参考文献 电压， 或者只接入电压而没有接入电流时 ， 无法判断功率方 向， 继电器 应不动作 。但若在上述 晴况下 ， 功率方 向继 电器有误动的现象 ， 则称为 【 １ 】 李晓明． 提 高相 间短路 电流保护灵敏度的新方法硼． 电力 系统 自动化， ０ ０ ７ （ １ ７ ） ． 方向元件有潜动。所有的功率方向元件都必须采取措施防止潜动的发 ２ 生， 如微机型功率方向元件通常采用软件判定或调零的方法进行消除。 ［ ２ ］ 杨军． 嵌入 式系统在高压配电线路 自适应微机保护 中的应用 ． 济南： 顺便指出 ， 在正常运行 睛况下 ， 位于线路送电侧 的功率方 向继电器 ， 在 山东科技 大学， ２ ０ ０ ５ ． 负荷电流的作用下 ， 一般都处于动作状态， 由于方 向电流保护采用按相 ｆ ３ ］ 苏理 ． 高压线路分相 电流差动保护 的研 究唧． 南京 ： 南京理 工大学， ２ ０ ０ ５ ． 起动原则 ， 电流元件不起动 ， 保护就不会误动作。
择 胜问题 。
图 １ 双 端 电源 网络 及 方 向过 电流 保 护 的 时 限特 性
表 １ ９ Ｏ 。接线方式与电流的组合 实现短路功率方向判断功能的元件称为功率方向元件，它与 电流 保护共 同工作 ， 构成方向性 电流保护。 方向性 电流保护既用了电流的幅 方向 元件 ｌ Ｊ 值特 ， 又用了短路功率方向的特性 ， 能在双端电流网络中实现决速而 Ａ 相 ， ＾ 有选择地切除故障。 这是因为增加功率方向元件后， 相当于使双端电源 系统变成了两个保护子系统 ， 每个子系统反应一侧电源的供电方向， 因 Ｂ 相 ｌ Ｉ ｔ ｔ ４ Ｉ － 子系统内部保护要配合， 而于系统问不要求有配合关系 。 如图 １ 所 Ｃ 相 Ｕ ＾ ｜ ｌ ｃ 示的双端电源网络 ， 每条线路两侧的电流保护都加装了功率方向元件， 各保护的规定动作方向如图 Ｅ 所示 ， 即由母线指向线路 。 这时可把该系 统保护拆开看成ｌ Ｉ ＠￣ － ｔ ｌ ｌ 电源网络的保护系统 ，保护 １ － ４ 反应于电源 １ ． ５ 毒 ０ ． ５ Ｊ ｌ 童 ｌ Ｏ ． Ｉ ． ５ ２ ０ ５ Ｊ 供给的短路 电流而动作 ， 保护 ５ － ８ 反应于电源供给的电流而动作 ， 两 组保护之间不要求有配合关系， 因此进行保护 １ 的整定计算时 ， 可假 设 电源 Ｅ 不存在 ，图 １ 中示出了方向过电流保护的阶梯型时限特征 ， 即两组保护间不需要配合。 从上述分析可见 ，方向性电流保护由于增加 了—个功率方向判别 元件， 从而保证了在反方向故障时闭锁保护使其不致误动作。 但需说 明 ３方 向性 电流保 护 的应用 的是 ， 方向性 电流保护中每相的电流元件与功率方 向元件是 “ 与” 的关 在具有两个以上电源的网络中，在线路两侧的保护中加装功率方 系， 即只有两者都动作了才能开放保护点掉闸， 这种连接关系称为按相 向元件后 ， 组成的方向性电流保护能保证各保护间动作的选择 陛。 但由 起动。 于功率方向元件 的接入 ， 将使保护接线复杂、 投资增加 ， 同时保护安装 ２ 相间 短路功 率方 向继 电器 的接线 方 式 点附近正方向发生三相短路时，由于方 向元件存在死 区会导致整套保 功率方向继电器的接线方式是指它与电流互感器和电压互感器的 护装置拒动 ， 因此方 向性 电流保护在应用时， 如能根据 电流定值或时间 连接方式 ， 即加人继 电器的电压和电流是线（ 相间） ｔ ｉ 是相 的一定的组合 定值保证选锈陛， 就应该不加方向元件。 具体什么情况下可以不装方 向 方式。对功率方向继电器接线 的要求是 ： 元件， 需要根据具体电力系统的整定计算决定。 ａ 在各种短路故障情况下 ， 应能正确判断短路功率的方 向。 ３ ． １电流速断保护可以取消方 向元件的情况。无时限电流速断保护 ｂ ． 正方向短路时 ， 加入继电器的电压 Ｕ 和电流 Ｉ 应尽可能大 ， 并尽 由于其保护范围较小， 若在系统最小运行方式下发生的相短路 ， 扣除方 其保护范围将更加小 ， 甚至会没有保护范围。 可能使电压 电流相位差 Ｐ 接近最大灵敏角 Ｐ ｈ ，以使继电器能灵敏动 向元件 的动作死区范 围， 作 。为了减小和消除电压死区， 在实际应用中， 一般采用非故障的相间 因此 ， 在 电流速断保护 中， 能用 电流整定值保证选择性的 ， 尽量不加方 电压作为接人功率方向继电器的电压参考量 ，去判别故障相电流的相 向元件 。 位。 如 Ａ相功率方向继电器的电压接 Ｕ Ｂ Ｃ ， 电流接 Ｉ Ａ， 这样由于引入非 ３ ． ２ 过电流保护装设方向元件的一般方法。 在过电流保护中， 反方向 电流定值躲开， 因而主要取决于动作时间的大小。 如 故 障相的电压 ， 其值较高 ， 对各种两相短路都没有死区 ， 只有在三相短 短路一般者 路时才有电压死区卜 一 放采用 电压记 忆回路解决） 。 图 ２所示的双端电源网络中 ， 各过电流保护的动作时间如图上所示， 以 和 ６为例 ， 保护 ６的动作时间大于保护 １ ， 则保护 ６ 可以不用方 以上所描述的接线方式称为 ９ ０ ￣接线。 所谓 ９ ０ 。接线是指在三相 保护 １ 又 寸 称 的情况下 ， 当功率因素 Ｃ Ｏ Ｓ ＝１ （ 功率因素角 ４ ） ＝ｏ ｏ） 时， 加入继 电 向元件， 因为反方 向线路 Ｃ Ｄ短路时， 保护 １ 先动作跳闸， 保护 ６ 能以较 保护 １ 必须装有方向元件， 因 器的电流超前电压 ９ ０ ￣。 这个定义没有实际的物理意义 ， 仅仅是为了称 长的时限来保证选择性 。在这种情况下 ， 呼方便。 根据以上定义， 各相功率方向继电器的 ９ ０ ￣接线方式中电压与 为当线路 Ｂ Ｃ短跚 寸 ，由于保护 １ 动作时限短会先于保护 ６而误动作。 电流的组合关系如表 １ 所示 。 由此可见 ， 若保护 １ 和 ６的动作时间相等时 ， 两者都得装设方向元件。 ９ ０ ￣接线 的功率方 向继电器除在保护出 口三相短路时有 “ 电压死 总之 ， 当一条母线上有多条电源线路时 ， 除动作时间最长的一个过 其他都需要装设方向元件。 区” 外， 还存在 “ 潜动” 问题。当功率方向继电器中只接人电流而没接入 电流保护不需要装设方 向元件外 ， 参考文献 电压， 或者只接入电压而没有接入电流时 ， 无法判断功率方 向， 继电器 应不动作 。但若在上述 晴况下 ， 功率方 向继 电器有误动的现象 ， 则称为 【 １ 】 李晓明． 提 高相 间短路 电流保护灵敏度的新方法硼． 电力 系统 自动化， ０ ０ ７ （ １ ７ ） ． 方向元件有潜动。所有的功率方向元件都必须采取措施防止潜动的发 ２ 生， 如微机型功率方向元件通常采用软件判定或调零的方法进行消除。 ［ ２ ］ 杨军． 嵌入 式系统在高压配电线路 自适应微机保护 中的应用 ． 济南： 顺便指出 ， 在正常运行 睛况下 ， 位于线路送电侧 的功率方 向继电器 ， 在 山东科技 大学， ２ ０ ０ ５ ． 负荷电流的作用下 ， 一般都处于动作状态， 由于方 向电流保护采用按相 ｆ ３ ］ 苏理 ． 高压线路分相 电流差动保护 的研 究唧． 南京 ： 南京理 工大学， ２ ０ ０ ５ ． 起动原则 ， 电流元件不起动 ， 保护就不会误动作。
方向电流保护课件
保护3与保护5、11、12配合：
t1 t1 0 t 1 .5 0 .5 2 s
t3 t5 t 1 .5 0 .5 2 s 取时限长的： t1 3 s
t3 t1 1 t 1 0 .5 1 .5 s t3 t1 2 t 2 0 .5 2 .5 s
取时限长的： t3 2.5s
保护7与保护1、9配合：
t7 t1 t 3 0 .5 3 .5 s t7 t9 t 0 .5 0 .5 1 s
取时限长的： t7 3.5s
保护8、6、4、2为同方向，计算动作时限。
保护2与保护9配合：
t2 t9 t 0 .5 0 .5 1 s
保护4与保护2、10配合：
t6 t1 1 t 1 0 .5 1 .5 s t6 t1 2 t 2 0 .5 2 .5 s
观察母线A，由于t2＜t1，故保护2需要装设方向元件；
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。
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。
比如B母线上的P2和P3，t2<t3 。
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）
第一节第一节方向电流保护的工作原理方向电流保护的工作原理第二节第二节功率方向继电器功率方向继电器第三节第三节相间短路保护中功率继电器的接线方式相间短路保护中功率继电器的接线方式第四节第四节功率方向继电器的按相启动功率方向继电器的按相启动第五节第五节方向电流保护的整定计算方向电流保护的整定计算第六节第六节电网相间短路方向电流保护的评价及应电网相间短路方向电流保护的评价及应用用互相矛盾一为什么在电流保护中装设方向性元件
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站在母线看两侧保护动作时间，长的不装短 的装，时间相等都要装
作业与思考题 1、在什么情况下采用电流保护时必须要装设方向元件才能 保证选择性？ 2、在输电线路上采用方向电流保护时，什么情况下会出现 死区？ 3、按90°接线的功率方向继电器在正向三相短路和两相短 路时，会不会出现死区？为什么？ 4、功率方向继电器能单独用作线路保护吗？为什么？ 5、什么叫按相启动接线？方向电流保护为什么要采用按相 启动接线？
UJ IJ
M th M m
Kcon( r )
定义（UrIr）为最小动作功率，即继电器动作最灵敏。
①角度特性 电流为常数，一般为额定电流，UJ IJ
Mth M m
Kcon( r )
K
con( r )
最小动作电压 GG-11
30 时小于2.5V,为45°
时小于5V; LG-11 小于2V;
I 11 setA
K 11 rel
Kb
I1 setB
正方向各种短路时，方向继电器能够正确动 作的内角α的范围
综合三相和各种两相短路的分析得出
当 0 90 使方向继电器在一切故障情况
下都能正确动作的条件为
30 60
功率方向继电器动作最灵敏的条件，应根据三相 短路时使cosψ=1来决定。因此，某一已经确定了阻 抗角的线路而言，理论上应采用 90，以d便获得 最大输出。
第六讲 相间短路方向电流保护
主要内容 1、了解功率方向继电器工作原理和动作特性 2、掌握相间短路电流保护功率方向继电器的接线 方式； 3、掌握中性点不接地系统零序电流、零序电压和零序 功率的分布的特点； 4、掌握灵敏角、90°接线方式、死区、潜动等概念
一、方向电流保护的工作原理
方向电流保护的原来接线图
3功率反向继电器的动作区
M KU J IJ con r 0
三、功率方向继电器的90°接线方式
GJA
GJB
GJC
IJ
IA
IB
IC
UJ
UBC
UCA
UAB
三相式方向过电流流 2、应考虑分支电流的影响，用分支系数表示
故障线路的短路电流 Kb 被保护线路的短路电流
90°接线方式的优点： ①各种两相短路没有死区； ②适当选择内角α后，对线路上发生的各种相间故 障，都能保证动作的方向性； 缺点：不能消除三相短路时的死区。
助增电流的影响 外增电流的影响
对方向性电流保护的评价 1、对电流速断保护
看反向最大短路电流，若反向最大短路电流 小于保护的整定值，则可省去方向元件 2、对过电流保护
继电器的内角 φ—加入功率方向继电器的电压与电流的相位差
--加入功率方向继电器电压与电流的相位差，电压超 前电流为正，改变内角α使功率方向继电器工作最灵敏。 国产的功率方向继电器的内角为30°、45 °。
2.动作特性 动作条件
M M th M m
KU J I J con r M M th M m
二、功率方向继电器
1.工作原理
方向继电器工作原理分析图
电磁转矩：
M K UI sin(UI ) KU J I J sin( r ) KU J I J sin(90 r ) KU J I J cos( r )
式中：K—比例系数 β—电压回路的阻抗角； α—电压回路阻抗角的余角， α=90°- β，称为功率方向
LLG-3 小于 0.2V。
当加入功率方向继电器的电压小于最小动作电压时， 功率方向继电器出现死区。
②伏安特性
加入功率方向继电器的电压和电流的相位差为常数
③功率方向继电器的潜动 功率方向继电器只加电压或电流时，功率方向继电器 动作的现象或动作的趋势。 原因：磁路、电路不对称 要求：无潜动或反向潜动最小。
作业与思考题 1、在什么情况下采用电流保护时必须要装设方向元件才能 保证选择性？ 2、在输电线路上采用方向电流保护时，什么情况下会出现 死区？ 3、按90°接线的功率方向继电器在正向三相短路和两相短 路时，会不会出现死区？为什么？ 4、功率方向继电器能单独用作线路保护吗？为什么？ 5、什么叫按相启动接线？方向电流保护为什么要采用按相 启动接线？
UJ IJ
M th M m
Kcon( r )
定义（UrIr）为最小动作功率，即继电器动作最灵敏。
①角度特性 电流为常数，一般为额定电流，UJ IJ
Mth M m
Kcon( r )
K
con( r )
最小动作电压 GG-11
30 时小于2.5V,为45°
时小于5V; LG-11 小于2V;
I 11 setA
K 11 rel
Kb
I1 setB
正方向各种短路时，方向继电器能够正确动 作的内角α的范围
综合三相和各种两相短路的分析得出
当 0 90 使方向继电器在一切故障情况
下都能正确动作的条件为
30 60
功率方向继电器动作最灵敏的条件，应根据三相 短路时使cosψ=1来决定。因此，某一已经确定了阻 抗角的线路而言，理论上应采用 90，以d便获得 最大输出。
第六讲 相间短路方向电流保护
主要内容 1、了解功率方向继电器工作原理和动作特性 2、掌握相间短路电流保护功率方向继电器的接线 方式； 3、掌握中性点不接地系统零序电流、零序电压和零序 功率的分布的特点； 4、掌握灵敏角、90°接线方式、死区、潜动等概念
一、方向电流保护的工作原理
方向电流保护的原来接线图
3功率反向继电器的动作区
M KU J IJ con r 0
三、功率方向继电器的90°接线方式
GJA
GJB
GJC
IJ
IA
IB
IC
UJ
UBC
UCA
UAB
三相式方向过电流流 2、应考虑分支电流的影响，用分支系数表示
故障线路的短路电流 Kb 被保护线路的短路电流
90°接线方式的优点： ①各种两相短路没有死区； ②适当选择内角α后，对线路上发生的各种相间故 障，都能保证动作的方向性； 缺点：不能消除三相短路时的死区。
助增电流的影响 外增电流的影响
对方向性电流保护的评价 1、对电流速断保护
看反向最大短路电流，若反向最大短路电流 小于保护的整定值，则可省去方向元件 2、对过电流保护
继电器的内角 φ—加入功率方向继电器的电压与电流的相位差
--加入功率方向继电器电压与电流的相位差，电压超 前电流为正，改变内角α使功率方向继电器工作最灵敏。 国产的功率方向继电器的内角为30°、45 °。
2.动作特性 动作条件
M M th M m
KU J I J con r M M th M m
二、功率方向继电器
1.工作原理
方向继电器工作原理分析图
电磁转矩：
M K UI sin(UI ) KU J I J sin( r ) KU J I J sin(90 r ) KU J I J cos( r )
式中：K—比例系数 β—电压回路的阻抗角； α—电压回路阻抗角的余角， α=90°- β，称为功率方向
LLG-3 小于 0.2V。
当加入功率方向继电器的电压小于最小动作电压时， 功率方向继电器出现死区。
②伏安特性
加入功率方向继电器的电压和电流的相位差为常数
③功率方向继电器的潜动 功率方向继电器只加电压或电流时，功率方向继电器 动作的现象或动作的趋势。 原因：磁路、电路不对称 要求：无潜动或反向潜动最小。