《电力系统继电保护》模块一 相间电流保护 任务3 双侧电源网络的方向性电流保护.pptxVIP

子任务1：无时限电流速断保护（电流I段）;;Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、t3，

当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3动作，即要求t3t2；

而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3t2，显然无法同时满足两种情况下后备保护选择性。;原因分析：

造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障”。

以图1两侧电源辐射形电网图中的3号断路器的电流保护为分析对象。

在K1点短路时流过3号断路器的电流从母线到线路；在K2点短路时流过3号断路器的电流从线路到母线。显然，K2点短路和K1点短路流过3号断路器的电流从数值上讲，都有可能打到保护的动作值。因为电流保护不能判别电流的方向，所以在K1点和K2点短路时3号断路器的电流保护都有可能动作。在K2点发生短路故障时，N侧电源提供的短路电流流过保护3，而如果仅存在电源M，K2点发生短路故障时则没有短路电流流过保护3，不需要考虑，根据选择性的要求3号断路器的保护是不应该动作的，如若动作，这是无选择性的动作。从保护安装处看出去，在“母线指向线路”方向上发生的故障成为正向故障，反之称为反向故障。;为解决选择性问题，我们在原来的基础上装设方向元件（功率方向继电器）。

当双侧电源网络上的保护装设方向元件后，就可以把他们拆开两个单侧电源网络看待，两组方向变化保护之间不要求配合关系，其整定计算仍可按单侧电源网络保护原则进行。如下图2方向电流保护的电流分布和时限特性图所示。

;t8;从图2中不难看出，在K1点短路时，通过断路器3的功率方向也是由母线指向线路，断路器3的保护也满足动作条件。断路器3是断路器2的上级，断路器3的保护能反映K1点故障的是带延时的保护，当K1点故障时，断路器2在断路器3之前动作切除故障，故障切除后，断路器3的保护返回，保证供电的连续性。方向过电流保护的时限特性，如图2（b）所示。

根据以上分析，判别短路功率的方向，是解决电流保护用于双侧电源或单电源环网输电线路选择性问题的有??方法。;二、方向电流保护的工作原理

方向电流保护单相原理图如图1所示，其保护装置由三个主要元件组成，启动元件（电流继电器KA用来判别电流的大小）、功率方向元件（功率方向继电器KW,用来判别功率的方向）和时限元件（时间继电器KT）。;应当指出，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。

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，甚至数值相差较大，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要躲过线路末端短路时通过该保护的短路电流来鉴定即可，从而提高了保护的灵敏性，满足了保护的要求。;;~;Pk0为正方向故障；Pk0为反方向故障，则方向元件的动作条件可表示为：;;教学重点;教学难;说明90°接线的向量图;;（1）三段保护整定

①三段保护动作电流。三段动作电流需躲过被保护线路的最大负荷电流，即

式中考虑故障切除后电动机自启动的最大负荷电流。

三段动作电流还需要非故障相的电流为

在小接地电流电网中，非故障相电流为负荷电流，只需按照上式进行整定。对于大电流接地系统，非故障相电流除了负荷电流外，还包括零序电流，此时整定动作电流为

;另外，三段动作电流需与同方向相邻三段保护进行灵敏度配合。为确保选择性，应使得前一段线路保护的动作电流大于后一段线路保护的动作电流，即同方向保护的动作电流，从离电源最远处开始逐渐增大，这就是与同方向相邻设备灵敏度的配合。;现以下图所示电网为例来说明方向电流保护的整定。在图中标明了各个保护的动作方向，其中，P1，P3，P5，P7为动作方向相同的一组保护，即同方向保护；P2，P4，P6、P8为同方向保护，于是它们的动作电流、动作时间的配合关系应为：

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