功率方向继电器.doc

1、第二节 电网相间短路的方向性电流保护一. 问题的提出双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新问题。对电流速断保护：d1 处短路， d2 处短路， 对过电流保护：d1 处短路， d2 处短路， 有选择性，但是产生了矛盾。上述矛盾的要求不可能同时满足。原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起误动。解决办法：加装方向元件功率方向继电器。仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源子系统。保护 1、3、5 只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配 合。而保护 2、4、6 仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。二

2、、功率方向继电器的工作原理电流规定方向：从母电流向线路为正。电流本身无法判定方向，需要一个基准电压。d1 处短路 d2 处短路因此：利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。实现：1、最大灵敏角：在 UJ、IJ 幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者之间的相位差的大小而改变。当输出为最大时的相位差称最大灵敏角 。2、 动作范围： 动作方程： 或 3、 动作特性: 当 线路发生三相短路所以 4、 死区：当正方向出口短路时， ，GJ 不动电压死区。消除办法：采用 90 度接线方式，加记忆回路。三、幅值比较原理和相位比较原理及其互换关系对于比较两个电气量的继电器，可

3、按幅值比较原理或相位比较原理来实现。幅值比较原理： 相位比较原理： 用四边形法则来分析它们之间的关系：或 可见，幅值比较远路与相位比较原理之间具有互换性。注： 1 必须是同一频率的正弦交流量2 相位比较原理的动作边界为 四、LG11 整流型功率方向继电器它是按幅值比较原理来实现的：1、 构成： 电压形成回路：由 DKB、YB 组成：R1、R2消除潜动、调整平衡。C1与 YB 的励磁电抗形成谐振，使超前 90o,其记忆作用用于消除死区，记忆时间为几十毫秒； 比较回路：由半导体整流桥 BZ1,BZ2 组成的环流是比较回路。 执行元件极化继电器 J,非常灵敏标记“”，当电流从端流入时，J 动作，反之

4、则不动。时，J 动作；2、 动作方程：3、 动作特性：内角（由继电器决定）4、 死区：虽然 J 的动作功率很小，但 最小工作电压。当出口接地短路时， ，GJ 不动作死区。在记忆时间内消除死区。5、 角度特性：当 IJ 为常数时，动作电压 UJ 与 J 之间的关系曲线，以 30 为例： 当 J30 时，继电器的动作电压最小，J 最灵敏。J 动作范围：以 J30 为中心的 90 的区域，即图中阴影区。6、 潜动：从理论上讲，当 或 时，J 不动。但由于比较回路中各元件参数的不完全对称，可能使得在仅有 或 时，J 动作,即潜动。仅有 时动，叫电压潜动，仅有 时动，叫电流潜动潜动对保护的影响：对正方向

5、接地短路时，有利于保护正确动作；当反方向接地短路时，可能导致 GJ 误动，使得保护误动；另外，增大 GJ 的动作功率，可降低灵敏性；消除方法：调 R1（电流潜动时） ，调 R2（电压潜动时）。 五、相间短路功率方向继电器的接线方式：1、 要求：良好的方向性（与故障类型无关）和较高的灵敏性。2、 90 接线方式：指系统三相对称且 cos=1 时， 的接线方式。注：90 接线方式仅为了称呼方便，且仅在定义中成立。采用该接线方式构成的三相式方向过电流保护的原理接线图参看第 40 页，图237。提示：三相星形接线且按相启动（指接入同名相电流的测量元件和功率方向元件的结点串联，而后于其他元件相并联后启动

6、逻辑元件。）3、 相间短路情况下 90 接线功率方向继电器动作行为分析：（1）正方向三相短路：由于三相对称，三只继电器动作情况相同，故以 A 相为例分析：从图中可见，JAJd90 为使功率方向继电器动作最灵敏 为使 PJA0一般 当 ， 当 ， 所以,在三相短路时,选择,可保证 GJ 动作。 （2）正方向两相短路，以 BC 两相短路为例,且空载运行.有两种极限情况:出口和远处出口短路 GJA: ,不动作；GJB： ，同三相短路；GJC： ，同三相短路。所以应选择 ，使得 时 GJ 能动作注：出口 BC 两相短路， 、 幅值很大，B、C 相功率方向继电器动作。该接线方式可消除各种两相短路的死区。

7、远处短路 GJA: ,不动作；GJB： ，所以应选择 ，使得 B 相 GJ 能动作；GJC： ，所以应选择 ，使得 C 相 GJ 能动作综合两种极限情况：在正方向任何地点 ： ： 同理： 和 时可得到相应的结论，参看 P43 表 22。综上所述：为保证 时，GJ 在正方向任何相间短路时均能动作： （例：LG11 型 或 ）总结：优点：对各种两相短路都没有死区；适当选择内角后，对线路上各种相间故障保证动作的方向性；缺点：不能清除 死区。顺便指出：在正常运行情况下，位于送电侧的 GJ 在负荷电流的作用下一般都处于动作状态。六双侧电源网络中电流保护整定的特点：1 电流速断保护无方向元件： 有方向元件

8、： 此时保护 1 不需方向元件。2 限时电流速断保护原则与单侧电源网络中第段的整定原则相同，与相邻线路段保护配合。但需考虑保护安装点与短路点之间有分支的影响，即分支电路的影响。分支电路分两种典型情况：助增，外汲。助增：使故障线路电流增大的现象外汲：使故障线路电流减小的现象引入分支系数： 当仅有助增时： 仅有外汲时： 无分支时： 既有助增，又有外汲时，可能大于 1 也可能小于 1整定时，应取实际可能的最小值以保证选择性。七对方向性电流保护的评价1 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性2 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电流保护3 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资4 出口 时，GJ 有死区，使保护有死区缺点力求不用方向元件（如果用动作电流和延时能保证选择性）原则：对于电流速断保护（第、段）如： 故障， 保护 1 可不加 GJ故障， 保护 2 要加 GJ对过流保护故障时， 保护 2、3 要加 GJ故障时， 保护 3 要加 GJ保护 1 可不加 GJ即：动作延时长的可不加 GJ，动作延时小的或相等的要加 GJ。作业：P17 题 1，P14 题 4，P18 题 4