相间短路的方向性电流保护
继保01-第1章电网的电流电压保护
电力系统继电保护Relay Protection of Power System第1章电网的电流电压保护反映输入量增大而动作的继电保护装置，称为反映输入量减小而动作的继电保护装置，称为动作方程和返回方程I≥rI≤r系统最小方式指系统的等值阻抗最大时的运行方式指其保护范围内某处短路时流过保护安装处电流最大的情况。
指其保护范围内某处短路时流过保护安装处电流最小的情况。
整定原则：（最大方式下）躲过相邻下一级线路断路器出口处（或本线路末端）三相短路时保护安装处的相电流。
′max，则灵敏性合格。
1、为了满足选择性并能够瞬时动作于跳闸，无时限电流速断保护的保护范围不能够达到被保护线路的全长。
2、无时限电流速断保护的保护范围易受运行方式的影响，甚至可能出现无保护3、当系统等值阻抗较大或线路阻抗较小（短线路）时，线路首端和末端短路时保护安装处的电流差异较小，通常会出现保护范围小，而灵敏性不足的情况。
KUoplt′′op1比相邻下一级线路电流Ⅱ段的动作时间增加Δt。
4、考虑快速性，应该首选前一个方案。
是相邻下一级线路断路器跳闸时间，是相邻下一级线路的保护继电器的动作时间比预计时间的延迟时间，是本线路的保护继电器的动作时间比预计时间的提前时间，是本线路的保护继电器的延迟返回时间，是裕度时间。
称为最小分支系数，是相邻下一级线路电流Ⅰ段的保护末端短路时邻下一级线路的保护安装处电流和被保护线路的保护安装处电流之比的最小值整定原则也描述为：按与相邻下一级线路电流Ⅰ段相配合进行整定。
1min ′op.R=3≥如果灵敏系数校验合格，则电流Ⅱ段的动作时间21Δ+2、选择最大的动作电流值和最大的动作时间值为整定值。
1、作为被保护线路的近后备和相邻下一级线路的远后备，正常运行时保护安装2、在保护范围内发生短路后应该启动，并在短路被其他保护切除后返回。
I，1525=K二、灵敏性校验2、远后备灵敏系数sen= min.R +=13、靠近电源方向，电流Ⅲ段的动作时间逐级增加一个Δt，呈现与按最大负荷整定的计算结果相比较，取数值较大者作为电流Ⅲ段的动作电流。
(完整版)电力系统继电保护辅导资料二
电力系统继电保护辅导资料二主题：课件第二章电网的电流保护第1-2节——单侧电源网络相间短路的电流保护、电网相间短路的方向性电流保护学习时间：2013年10月7日－10月13日内容：我们这周主要学习第二章的第1-2节，单侧电源网络相间短路的电流保护和电网相间短路的方向性电流保护的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深电网电流保护相关知识的理解。
一、学习要求1．掌握三段式电流保护的配合原则、整定计算，会阅读三段式电流保护的原理图；2．理解方向性电流保护中方向元件的作用，能正确按动作方向分组配合、整定计算。
二、主要内容（一）单侧电源网络相间短路的电流保护1．继电器（1）基本原理能自动地使被控制量发生跳跃变化的控制元件称为继电器。
当输入信号达到某一定值或由某一定值突跳到零时，继电器就动作，使被控制电路通断。
它的功能是反应输入信号的变化以实现自动控制和保护。
继电器的继电特性：(也称控制特性)继电器的输入量和输出量在整个变化过程中的相互关系。
图1 继电特性继电器的返回系数r K ：返回值r X 与动作值op X 的比值。
即r r opX K X 过量继电器：反应电气量增加而动作的继电器。
其返回系数小于1，不小于0.85。
欠量继电器：反应电气量降低而动作的继电器。
其返回系数大于1，不大于1.2。
（2）继电保护装置的基本分类● 按动作原理：电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型、微机型等继电器。
● 按反应的物理量：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器和频率继电器等。
● 按作用：起动继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器和出口继电器等。
Y Y min 0（3）过电流继电器动作电流(I op )：使继电器动作的最小电流。
返回电流(I re )：使继电器由动作状态返回到起始位置时的最大电流。
2.单侧电源网络相间短路时电流量值特征正常运行：负荷电流短路：三相短路、两相短路k k s E I K Z Z ϕϕ=+式中，E ϕ——系统等效电源的相电动势；s Z ——保护安装处至系统等效电源之间的阻抗；k Z ——短路点至保护安装处之间的阻抗；K ϕ——短路类型系数（三相短路取１，两相短路取2）。
继电保护4
A,电压变换器 电压变换器的作用:电压变换器的作用是将电压互感器二次 侧较高的电压值变换成较小的电压值. 电压变换器的类型:电压变换器常见有普通型和谐振型两种. 电压变换器用UV表示. 电压变换器的二次电压与一次电压的关系如下: UV=KVUK KV----为电压变换器的变换系数 KV---普通型电压变换器二次电压与一次电压同相位,谐振型电压 变换器二次电压超前一次电压90°. B,电抗变换器 电抗变换器的作用:电抗变换器用于电流的测量,即将电流 互感器二次侧的较大的电流值变换成与其成正比的较小的电 压.电抗变换器用TX表示.
�
电抗变换器二次电压与一次电流的关系为: UX=KXIK KX-----为电抗变换器的变换系数,其量纲为欧姆. 在变换器各项参数不变的情况下,电抗变换器的变换系数的 值为一常量. jXeR'φ UR=IKZ=IK———— jXe+R'φ W2 W2 jXeR'φ U×= —— Ur= —— ———— Ik=KxIk W1 W1 jXe+R'φ (2)比较电路 A,比较的基本形式 整流型功率方向继电器是通过对电流,电压所形成的电压值 进行绝对值的比较来实现它们之间的相位的比较,从而判断功 率的流动方向.
D,均压式比较电路和环流式比较电路的优缺点 均压式比较电路为利用电压的平衡进行比较,执行元件的动 作与否,决定于两侧整流器输出的电压水平,继电器动作较 为灵敏,但继电器的功耗较大. 环流式比较电路是利用电流的平衡进行比较,执行元件的动 作与否,决定于两侧整流器的输出电流的大小,继电器动作 的灵敏性较低,但继电器的功耗较小. (3)整流型功率方向继电器的执行元件 整流型功率方向继电器的执行元件一般多采用极化继电器. A,极化继电器的结构 极化继电器的组成主要包括:铁芯,工作线圈,永久磁铁, 衔铁,接点. B,极化继电器的工作原理 ◆永久磁铁产生永久磁通,即极化磁通Фp1,Фp2两部分.
继电保护—方向过电流保护原理解析（四）
继电保护—方向过电流保护原理解析（四）一、方向过电流保护简述在电力系统中，两侧电源或单相环网的输电线路，在这样的电网中，为切除线路上的故障，线路两侧都装有断路器和相应的保护，如装设过流保护将不能保证动作的选择性。
为解决选择性的问题，在原来的电流保护的基础上装设了方向原件（功率方向继电器）。
规定：功率的方向由母线流向线路为正，由线路流向母线为负。
由功率方向继电器加以判断，当功率方向为正时动作，反之不动。
二、方向过电流保护动作分析当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1和QF2，接在A、B、C、D母线上的用户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供电，提高了对用户供电可靠性。
阶段式电流保护用于双侧电源的网络中，不能完全满足选择性要求。
以瞬时电流速断保护1为例，保护的动作电流为：对过电流保护，当在K1点短路时，要求：t2>t3当K2点短路时，要求:t3>t2显然，这两个要求是相互矛盾。
对于定时限过电流保护而言，利用动作时间是无法满足要求的。
结论：短路功率方向从母线指向线路时，保护动作才具有选择性。
三、方向过电流保护工作原理规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。
K1点短路时，保护1、2、4、6为正方向；保护3和5反方向，不应起动。
为了满足选择性要求，保护1、3、5动作时间需进行配合；保护2、4、6动作时间需进行配合。
结论：相同动作方向保护的动作时间仍按阶梯原则进行配合t1>t3>t5，t6>t4>t23.1单相式方向过电流保护原理接线由起动元件、方向元件、时间元件和信号元件组成。
3.2功率方向继电器工作原理K1点发生短路故障时，加入保护3的电压与电流反映了一次电压和电流的相位和大小。
通过保护3的短路功率为：＞0当反方向短路时，通过保护3的短路功率为功率方向继电器动作条件：动作方程表达式事实上是间接比较保护安装处母线电压与流过保护安装处电流的相位。
当加入继电器电压为零时，无法进行比相。
继电保护-各种保护的特点及区别
距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
（与电流保护不一样，是根据距离保护装置安装的距离远近划分的）
纵联差动保护
纵联方向
利用功率方向元件判别故障方向，闭锁反向故障电流
距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置，其核心元件是阻抗继电器：测量保护安装处到故障点的阻抗
与系统的运行方式无关
受系统振荡、过度电阻的影响
与系统的运行方式无关
纵联距离、零序方向保护受系统振荡、运方影响
主要用于单电源的10~35kv馈电线路的相间短路保护
用于双侧电源线路的电流保护
用于中性点接地短路（无法区分两相短路故障和三相短路故障）
用于电网结构复杂，系统运行方式变化较大的保护
用于无时限切除本线路上任一点发生的故障
利用电流差动测量
故障方向判别：允许式、闭锁式
有无方向元件
无方向元件
有方向判别
功率方向继电器
有方向判别
零序功率继电器
一般要求具有方向判别功能
方向阻抗元件
不需要方向元件
有方向判别
纵联距离、零序方向保护中利用方向元件代替纵联保护的正向元件
特点
与系统的运行方式有关系
与系统的运行方式有关系
与系统的运行方式有关系
选择性、快速性、灵敏性、可靠性
（P38）
电流保护
距离保护
纵联保护
分类
单侧电源线路的电流保护
双侧电源线路的电流保护
接地保护
距离保护Байду номын сангаас
全线速动保护
无时限电流速断保护（I段保护）
限时电流速断保护（II段保护）
电力系统继电保护原理-2.2
• 选择继电器的内角 在30°和 60°之间，
缺点
• 在保护安装地点附
近正方向发生三相 短路时，方向保护
各种相间短路都能
保证动作的方向性
存在动作的死区
区分四个角度：
2.2.5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
在电流速断保护中能用电流整定值保证选择性的，尽量不加方向元件；对于线 路两端的保护，能在一端保护中加方向元件后满足选择性的，不在两端保护中 加方向元件。
设 x=（短路点距保护1安装地点的距离）/线路全长
Kb
IB-C
IA-B
(1 x ) * Z B C Z B C x * Z B C (1 x ) * Z B C Z B C
2x x 1 2 2
助增、外汲电流同时存在的网络
Kb
IBC
为什么设置最大灵敏角？
解释： 假设最常见的短路阻抗的阻抗角为Ψk，则输入 功率方向继电器的电流和电压的相位差Ψr =Ψk ，输出为：P =UrIrcos Ψr =UrIrcos Ψk
此时，功率并不为最大，输出也不是最大，为 了保证输出最大，为使功率方向继电器输出最 大P=UrIr，需要cos里的角度为0，所以功率方 向继电器里设置Ψsen 。以保证在常见短路情况 下cos里的角度为0。
U A U kA E A U B U kB U C U kC
1 EA 2 1 EA 2
A相：IA≈0，且UBC=0，所以不启动；
B相：UCAIBcos（Ψk-90°+α ）>0
为使其最灵敏， Ψk-90°+α =0 α = 90°- Ψk 0< α <90° C相：UABICcos（Ψk-90°+α ）>0 同B相，0< α <90° ∴为了使0<Ψk<90°时继电器均能够动作， 0< α <90°
【国家电网 继电保护】5方向电流保护习题
1方向电流保护一、选择题1. 方向电流保护是在电流保护的基础上，加装一个（C ）A ：负荷电压元件B ：复合电流继电器C ：方向元件D ：复合电压元件2、相间短路保护功率方向继电器采用90°接线的目的是（B ）A 、消除三相短路时方向元件的动作死区B 、消除出口两相短路时方向元件的动作死区C 、消除反方向短路时保护误动作D 、消除正向和反向出口三相短路保护拒动或误动3、功率方向继电器的电流和电压为a bc ca ab U ,U ,U b c I I I 、、、时，称为（A ） A ：90°接线 B ：60°接线 C ：30°接线 D ：0°接线4、所谓功率方向继电器的潜动，是指（B ）的现象。
A ：只给继电器加入电流或电压时，继电器不动作；B ：只给继电器加入电流或电压时，继电器动作；C ：加入继电器的电流与电压反相时，继电器动作；D ：与电流、电压无关。
5、相间方向过电流的按相启动接线方式是将（B ）A ：各相的电流元件触点并联后，再串入各功率方向继电器的触点；B ：同名相的电流和功率方向继电器的触点串联后再并联；C ：非同名相的电流元件触点和方向元件的触点串联后再并联；D ：各相功率方向继电器的触点和各相电流元件触点分别并联后再串联二、判断题1. 方向过流保护动作的正方向是短路功率从母线流向线路。
（√）2、双电源幅射形网络中，输电线路的电流保护均应加方向元件才能保证选择性。
（×）3．功率方向继电器采用900接线方式时，接入电压和电流的组合为相电压和相电流。
（×）三、填空题1．在两电气量之间进行比较的继电器可归纳为(幅值)比较和(相位)比较两类。
2．在电网中装带有方向元件的过流保护是为保证动作的(选择性)。
3.为了确保方向过流保护在反向两相短路时不受(非故障)相电流的影响，保护装置应采用(按相)起动的接线方式。
4．90度接线功率方向元件在(保护安装处)附近发生(三相)短路时存在“死区”。
电力系统继电保护 中国电力出版社方向保护(2-2)
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
值
，
后面再说明
。
U'm Im.3 U'm－Im.3 类似于判别：
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相间短路的方向性电流保护
什么是相间短路？
相间短路，也叫做线与线之间的短路，是电网中常见的故障之一。
它是指电力系统中两个或多个电源、负载或线路之间发生非预期的短路现象。
在短路时，电流将沿着短路路径流动，通过短路路径形成放电弧，产生高温、高压和大气压力等影响，严重时会损坏设备、造成电网停运。
相间短路引起的问题
相间短路可能会瞬间造成电压下降、电网不稳定、设备损坏、停运等影响。
因此，及时采取措施进行保护至关重要。
方向性电流保护
方向性电流保护是一种在电力系统中防止短路或过流的保护方式。
其原理是根据电流的方向来判断故障的位置和类型。
因为电流在短路故障时的流向会发生改变，因此根据电流的方向可以确定故障地点。
在电力系统中，为了保护系统免受相间短路的影响，我们通常会采用方向性电流保护技术。
这种保护方式可用来保护电力系统的各种设备，例如变压器、杆塔及电缆等。
方向性电流保护的实现
方向性电流保护主要分为电机保护、发电机保护、变压器保护、线
路保护和母线保护等。
这些保护设备通常包含一个电流变压器和一个
保护继电器。
在保护装置中，电流变压器用于测量电流，而保护继电器会根据电
流方向和大小判断故障类型和位置。
在方向性电流保护中，保护继电
器是核心部件。
保护继电器的工作原理是通过对电流、电压等信号进
行计算和检测，判断电力系统是否正常，实现故障检测和保护的功能。
在电力系统中，方向性电流保护必须能够快速而准确地检测故障，
并尽快地进行保护操作。
这种保护方式不仅能够减少设备故障，还可
以确保电力系统的稳定性和可靠性。
结论
相间短路是电力系统中常见的故障之一，它会给电网带来很大的影响，甚至会导致设备损坏和电网停运。
为了解决这一问题，我们通常
采用方向性电流保护技术。
这种技术可以在电力系统中保护各种设备，并根据电流方向来判断故障的位置和类型。
方向性电流保护是电力系
统的核心保护技术，它能够确保电力系统的稳定性和可靠性。