第二章(2) 方向电流保护

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电力系统继电保护-(第2版)第二章-电流保护PPT课件全文编辑修改

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➢最小运行方式:是指系统投入运行的电源容量最小,系统的
等值阻抗最大,以致发生故障时,通过保护装置的短路电流为 最小的运行方式。
➢最大短路电流:在最大运行方式下三相短路时通过保护装置
的电流为最大,称为最大短路电流。
Ik.m axZ E Z s.m iE nZ k 1Z s.m in E Z 1 L k 1短路类型系数
流来整定。
动作电流:
I =K II
II
set.2 rel
Iset.1
K r I e I l 1 .1 ~ 1 .2 ( 非 周 期 分 量 已 衰 减 )
为保证选择性,动作时限要高于下一线路电流速断保护的动 作时限一个时限级差△t (Δt一般取0.5s)
动作时间: t2II t1 tt
(1) 前一级保护动作的负偏差(即保护可能提前动作) ; (2) 后一级保护动作的正偏差(即保护可能延后动作) ; (3) 保护装置的惯性误差(即断路器跳闸时间:从接通跳闸回 路到触头间电弧熄灭的时间) ; (4) 再加一个时间裕度。
Lmin
1( Z1
3 E
2
II set
Zs.max)
(保证选择性和可靠性,牺牲一定的灵敏性,获得速动性)
三、保护实现原理图
电流速断保护的主要优点是动作迅速、简单可靠。 缺点是不能保护线路的全长,且保护范围受系统运行方式和 线路结构的影响。当系统运行方式变化很大或被保护线路很 短时,甚至没有保护范围。
对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流 保护,即第一段为无时限电流速断保护,第二段为限时电 流速断保护,第三段为定时限过电流保护。其中第一段、 第二段共同构成线路的主保护,第三段作为后备保护
电流互感器和电流继电器是实现电流保护的基本元件。

2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护

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

方向电流保护

方向电流保护

& & EA = U A
要求在任意阻抗角线路上、任意位置、 发生任意故障情况下都可以准确动作。
− 900 − α ≤ ϕ m ≤ 900 − α
ϕ rC = ϕ k − 60o = 0o
满足条件,动作
ϕ mC
ϕk
& & & & EC = U C U kC U kB & & EB = U B
三相短路时: ϕ m = ϕ k − 90
0 m 动作方程为:ϕ k − 180 ≤ arg I ≤ ϕ k & m
& U
动作特性为:
+j

& U ϕ k − 180 ≤ arg & m ≤ ϕ k Im
0
内角α 电磁型功率方向继电器:
0 动作方程为:− 90 − α ≤ arg
如何选择功率方向继电器?
动 作
0
作 区
+1
ϕ sen = ϕ k − 90o
& UA & & I A( I m )
& U BC & U CA & U AB
& UC
ϕk
& & U BC (U m )
ϕk − 90o
& UB
& IB & IC
& IB
& UB
& U arg m = ϕ k − 900 & Im
& UC
& & U BC (U m )
三相对称且功率因数 cos ϕ = 1 的情况下, & & I m 超前 U m 90˚。 这个定义仅仅是为了称呼方便,没有什么物理意义。

2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源

2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
级 set K b
(2)外汲电流的影响 限时电流速断保护整定时 分支电路的影响 考虑分支系数
I
set
K rel I set .下一级 K b
3.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时,本保护可不用方向元件
0 60 C相继电器能够动作的条件 分析结论:三相短路和任意两相短路,当 0 90 K 使故障相方向继电器动作的条件为 30 60 90°接线方式的优点 缺点 (1)两相短路没有死区

(2)选择继电器的内角在30°和 60° 之间,各种相间短路都能保证动作的方向性 在保护安装地点附近正方向发生三相短路时,方 向保护存在动作的死区
0 90 K

的情况下均能动作,应选择
0 90
在三相对称的情况下,当功率因数为1时,加入继电 器的电流和电压相位相差90°(这只是加入继电器的 电压和电流的一种组合,并无实际意义)
之间才能满足要求
同一相的电流元件与功率元件必须串联,然后再 与其它相并联,一起起动其它元件
2.正方向发生两相短路 (1)短路点位于保护安装地点附近 为使故障相方向继电器在任何 0 90 K 的情况下均能动作,应选择 之间才能满足要求 0 90 (2)短路点远离保护安装地点 120 B相继电器能够动作的条件 30 C相继电器能够动作的条件 30 60 正方向发生两相短路 B相继电器能够动作的条件 30 90
五、方向性电流保护的应用特点 1.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流, 保护可以不用方向元件
2.限时电流速断保护整定时分支电路的影响 (1)助增电流的影响 分支系数 故障线路流过的短路电 流 K b 前一级保护所在线路上 流过的短路电流

第二章 方向电流保护2

第二章  方向电流保护2
相 别
I KW

U KW

A
B
C
Ia
Ib


U bc
U ca


Ic
U ab

2.方向过电流保护的原理接线
方向过电流保护的原理接线和展开图如图2.23所示
(P37),其中三个功率方向继电器的接线即为 90°接线方式。在接入电流、电压时要特别注意电 流线圈和电压线图的极性端。在实际应用中,如果 有一个线圈极性接错,则会出现正方向短路时拒动 ,而反方向短路时误动的严重后果。所以,90°接 线方式的接线不仅要考虑继电器的电流、电压应如 何接入,还需要注意怎么样接的问题。
I I 如果保护1的反向电流 k1max > k 2max ,则 I OP 1
的整定有两种不同的方案:
图2.28 双侧电源线路电流保护整定说明图
Ι I K (1) 按本线路末端最大短路电流整定即 OP1 rel I k2max
但为防止反方向短路误动作,应加装功率方向继电
2. Ⅱ段方向性限时电流速断保护
以图2.28中的保护2和3为例来说明:
(1) 若 t 2 > t 3 或 I k 2max<IOP ,则保护2的第二段可 2


不装设功率方向继电器。 (2) 若 t 3 > t 2 或I k3max < IOP 3 ,则保护3的第二段也 可不装设功率方向继电器。 I (3) 若 t3 t2 且 k 2max >IOP2 和I k3max > IOP 3,则保护2和保 护3的第二段均应加装功率方向继电器。
方向发生任何类型的相间短路故障都能动作,而反 方向短路时则不动作。
(2) 尽量使功率方向继电器在正向短路时具有较高

第二章电流保护和方向性电流保护

第二章电流保护和方向性电流保护

曲线 max :系统最大运行方式下发生三相 短路情况。 曲线min:系统最小运行方式下发生两相 短路情况。
(线路上某点两相短路电流
为该点三相短路电流的 倍)
3 2
(2) 动作电流整定
原则:按躲开下条线路出口(始端)短路时流过本保护的 最大短路电流整定(以保证选择性): IIdz.1 > I(3)d.B.max 取:IIdz.1= KБайду номын сангаасI· I(3)d.B.max IIdz.2 > I(3)d.c.max IIdz.2= KkI· I(3)d.C.max
可靠系数: KkII = 1.1~1.2
(Id中非周期分量已
衰减,故比K I稍小)
2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与
下条线路电流I段的保护范围
重叠区内短路时的动作选择 性,动作时限按下式配合: tII1=tI2+t≈t (t: 0.35s~0.6s,一般取0.5s) 3、保护装置灵敏性的校验 对于过量保护,灵敏系数:
(可靠系数:KkI = 1.2~1.3)
(3) 灵敏性校验
该保护不能保护本线路全长, 故用保护范围来衡量: max:最大保护范围. min:最小保护范围.
Exx / 3 Exx / 3 3 I 由: Kk 2 Z s.max z1lmin Z s.min z1L
3 Z s.min z1L 可求得:lmin ( Z s.max ) / z1 I 2 Kk
为保证动作选择性,动作
时限按“阶梯原则”整定:
tIII1=Max{tIII2,tIII3,tIII4}+t
对定时限过流保护,当故障越靠近电源端时,此时短路电
流Id越大,但过流保护的动作时限反而越长 ——— 缺点 ∴ 定时限过流保护一般作为后备保护,但在电网的终端可以 作为主保护。

电力系统继电保护 中国电力出版社方向保护(2-2)

电力系统继电保护 中国电力出版社方向保护(2-2)
发现差异:保护2的方向与 IK 的方向相反; 保护3的方向与 IK 的方向相同。
为此,如果我们设计一个方法能够区分“正方向”
和“反方向”(差异),那么,问题就迎刃而解了。
4/48
M 1
N
2
3
P 4
IK
K1
区分方向的问题,必须采用至少 2 个电气量的相
量比较。
经过研究、分析,采用:以保护安装处的电压作
算出口短路?何处算正方向短路?何处算反方向
(或区外)短路?
44/48
图2.29供了解,那是晶体管、集成电路的实现 框图。
提前说明:在后续介绍的距离保护(阻抗保护) 中,既可以实现短路范围的判别(现在已学习的 是:电流判别),还可以识别短路的方向(现在 已学习的是:方向元件),另外,距离保护受系 统运行方式的影响要小很多。
9、2段、3段的整定原则?灵敏度校验的公式 10、延时的选择 11、近后备?远后备? 12、TA接线方式 13、方向元件为什么能够判别短路方向? 14、方向元件的接线方式 15、最大灵敏角 16、方向元件的动作特性(动作区域) 17、配置方向元件的原则 18、何谓方向元件的死区?
29/48
为此,方向元件的配置应该按照 “少而精” 的原则。 1)电流整定值能保证选择性时,不加方向元
件; 2)在线路一端加方向元件后满足选择性要求
时,不必在线路两端都加方向元件。
30/48
具体选择的方法: (1)对于电流速断(1段、2段)
如果反方向的最大短路电流小于本保护的定值, 可以不加方向元件(不会误动)。 (2)对于过电流保护(3段)
取何
m


后面再说明

U'm Im.3 U'm-Im.3 类似于判别:

继电保护讲解第二章-电流保护[1]

继电保护讲解第二章-电流保护[1]

线路限时速断保护配合。
Id"z
KK"
I '' dz.next
,
t本''
t '' next
0.5
❖ 限时电流速断保护的单相原理接线图
TQ

+

_
+
+
I
t
LH
_
❖ 对限时电流速断保护的评价
➢优点
✓结构简单,动作可靠 ✓能保护本条线路全长
➢缺点 ✓不能作为相邻元件(下一条线路)的后备 保护,只能对相邻元件的一部分起后备保 护作用。
(3)灵敏度校验
(2)
I ''
d.B.min
K lm
''
I dz.1
3 2
I (3) d.B.min
I '' dz.1
=
3 3550
2
1.58 f 1.5
1950
3、对保护1进行定时限过电流保护的整定计算
(1)起动电流 (2)灵敏度校验
I "' dz.1
K
"' K
I (3) d.C.max
1250A
I (3) d.C.min
1150A
(1)起动电流
I '' dz.1
K I'' ' K dz.next
K I'' ' K dz.2
K K I '' ' (3) K K d.C.max
=1.21.31250 1950(A)
(2)动作时限 t1'' t2' t 0 0.5 0.5(s)
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III III top.3 top.5 t
t
III op.4
t
III op.2
t
……。 逆向阶梯形原则
……。
(二)方向电流保护的构成举例 1.机电型方向过电流保护
XB
KW
2.微机型带低电压闭锁的方向过电流保护
低压控制字=0 低压控制字=1
≥1 &
Ua,b,c V/V
低电压元件
各相方向继电器电流线圈上的电流与电压线圈上的 电压的组合方式。 对于微机型保护装置,其功率方向元件的接线方式 是指保护在进行短路功率方向判别的计算时,所取 的电流与电压的组合方式。
90 接线方式:采用故障相的电流与另外两相线电 压的组合方式。
方向元件
Ir
Ur
U vw
U相方向元件
Iu
Iv
KT + KAu KWu
-
KAw
KWw
在微机型继电保护装置中,其电流元件、方向元件 均应取故障相的电流及其对应相的电压进行计算、 判别。
复习题
1、方向元件动作的正方向。 2、逆向阶梯形原则 3、功率方向元件的最大灵敏角和动作范围
4、功率方向元件的潜动和死区
5、功率方向元件的接线方式 6、按相起动原则
7.计算题(10分) 通过计算确定10KV线路L1的相间电流保护,并校验II、 III段灵敏度。
已知:L1输送的最大负荷功率为2.5 MW,cOSΦ=0.9 Kss=1.5 。 最小运行方式下K1点三相短路电流为1000A,K2 点 三相短路电流为700A; 最大运行方式下K1点三相短 路电流为1200A,K2 点三相短路电流为800A.(各段可 靠系数均取1.2)
0 1 k1 90
通过保护3的短路功率 K2点短路时:
Pk1 UI KM cos 1 0
I KN 与 U 之间的夹角

2 k 2 180



180 2 270


通过保护3的短路功率
Pk 2 UI KN cos 2 0
(二)功率方向元件的最大灵敏角和动作范围 1.最大灵敏角 方向元件动作最灵敏时, U r与 I r之间的夹角,用
Iw
V相方向元件
U wu
W相方向元件
U uv
设:三相对称且同名相电流与电压同相位
则:加入方向元件的电流超前电压的相角为 90 。
对于反映相间短路故障的方向元件, 90 接线方式。 通常采用
设:保护安装处正方向发生三相短路故障 线路的短路阻抗角 k 一般在 60 ~ 45 左右。 对于U相的方向元件: I I U U
制 动 区
30

Uj
r
60
Ij
r
考虑到电流互感器、电压互感器的角度误差、
计算误差以及短路电流中非工频分量等因素 对保护的影响,为了防止反方向故障时方向 元件误动作,功率方向元件的实际动作范围 应小于180º 。
(三)功率方向元件的潜动和死区
潜动:在只加电流,没有加电压;或只加电压,
当K2点短路时: 保护3 短路功率方向为从线路到母线,不该动作; 保护2 短路功率方向为从母线到线路,应该动作。
方向电流保护:加装了用来判断短路功率方
向元件的电流保护; 功率方向元件(方向元件):用来判断短路 功率方向的元件;
正方向:规定的方向元件动作的方向。 反映相间短路的电流保护,方向元件动作的
Pk Ur Ir cos r s 0
-90+s r 90 s
设:某方向元件的最大灵敏角
s 整定在- 30

90 30


则该方向元件的动作范围为:


r
。 ;
90 30

120 r 60
r r
动作区
120
I L1
K1
K2
r u
r
vw
r (90 k ) 45


~-
30 左右。

方向元件的最大灵敏角在 60 附近时,方向元件的最大灵敏角s
应整定在-
30



k

方向元件的最大灵敏角 s 45 附近时,

应整定在-
45
(五)按相起动原则 在机电型保护装置中,要求仅同名相的电流继电器 与功率方向继电器的常开触点串联连接。
正方向为:从母线流向线路。
保护1、3、5的动作方向相同,在对它们进行整定计算时, 只需要考虑M侧电源的影响; 保护2、4、6的动作方向相同,在对它们进行整定计算时, 只需要考虑N侧电源的影响。
例如:
III III top.1 top.3 t
III III top.6 top.4 t
方向控制字=0 方向控制字=1
≥1 &
&
t
出口
方向元件
Ia,b,c I/V
过电流元件
过电流保护软压板
二、功率方向元件 (一)功率方向元件的原理 以保护安装处母线电压为基准,当短路电流由母线 流向线路时,短路功率方向为正。
功率方向元件的原理
K1点短路时:
I KM与 U 之间的夹角
1 k1
令: 则:当
P Ur Ir cos r s k
s
表示。
r s
时, ;
cos r s 1

反应相间短路的功率方向元件,最大灵敏角 s 一般整定在:- 30 ~- 45

P 最大,方向元件动作最灵敏。 k
左右。
2.动作范围
方向元件的动作条件: 动作范围为:
第三节 反映线路相间短路的方向电流保护 一、方向电流保护的原理
(一)方向电流保护的基本原理
当K1点短路时:应3、4先动作
III III top.2 top.3
当K2点短路时:应1、2先动作
III III top.2 top.3
当K1点短路时: 保护2
短路功率方向为从线路到母线,不应动作; 保护3 短路功率方向为从母线到线路,应该动作。
没有加电流的情况下,方向元件有误动作的现 象。 对于只加电流时产生的潜动,称为电流潜动; 对于只加电压时产生的潜动,称为电压潜动。
死区:有可能造成方向元件拒动的区域,称为
方向元件的死区。
(四)功率方向元件的接线方式
指加入方向元件的电流与电压的组合方式。
对于整流型功率方向继电器,其接线方式是指加在
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