方向性电流保护-3

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。

谈谈对于极性和方向保护的理解以电流互感器为例，我们常说要以减极性方式接线，为什么要这样规定呢所谓减极性接线就是在某一个瞬间(因为交流电方向随着时间变化，但某一个时刻还是具备明确的方向性的)电流互感器一次侧感受到的电流方向如果是流入，那么二次侧应该是流出；一次侧如果是流出，那么二次侧就是流入。

为什么一次电流和二次侧电流要相反呢其实这个相反是针对电流互感器而言的，再想一想二次侧电流要接到哪个装置保护装置！这样当电流互感器一次侧感受到电流流入，二次侧则流出，那么对于保护装置又是流入了！！因此，减极性的接法的目的是要保证二次设备(例如保护装置)感受到的电流方向要与一次电流方向一致！！减极性具体接线接线具体来说比方说当流变P1侧指向母线，则二次上应该将三根S1 和短接三根S2成为一根后总计4根线接入保护装置。

当流变P2侧指向母线，则二次上应该将三根S2 和短接三根S1成为一根线后总计4根线接入保护装置。

对于电压互感器而言也存在一个极性问题，采用减极性接线的目的也是要保证二次设备感受到的电压要和一次电压相一致。

再说说方向保护对于方向过电流保护，一次侧感受到的电流电压之间的相位关系具有明显的规律性：当正方向故障时一次侧电压超前电流30°左右当反方向故障时一次侧电流超前电压150°左右(150°=180°-30°)既然流变和压变均采用减极性接法，也就是说它们能够原封不动地将一次侧的相位关系搬到二次侧，那么保护装置就可以利用一次侧的电流电压相位关系来对方向进行判断了！再想一想，如何才能够原封不动地将一次侧的电流电压关系照搬到二次侧我们必须遵循一定的规范，这个规范就是减极性接法！！如果一旦流变或压变二次接线接错了，那么保护装置判断为正方向的可能实际是反方向，判断为反方向其实为正方向，那么就乱了套了！这就再一次印证了我们经常说的对于方向性保护，一定要注意二次接线，极性不要搞错了交流电每时每刻电流、电压的大小和方向均是在不停变化的，我们常说假设电流由母线流向线路为正，其实是指某个瞬间交流电流由母线流向线路。

第一章一、名词解释1。

继电保护？（第一章P4）答案：能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

2。

解释电力系统的二次设备？(第一章P1)答案：对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为电力系统的二次设备。

3。

远后备保护：一般下级电力元件的后备保护安装在上级(近电源侧）元件的断路器处，称为后备保护.(第一章P8）4。

近后备保护：近后备保护与主保护安装在同一断路器处,当主保护拒动时由后备保护启动断路器跳闸. (第一章P8）名词解释总计4道二、简答题1.电力系统继电保护的基本任务是什么？（第一章P4）答案：(1）.自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

（2）。

反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸。

2。

电力系统短路产生的后果?（第一章P3)答案：（1)通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧,使故障原件损坏。

（2）短路电流通过非故障原件，由于发热和电动力的作用，会使其的损坏或缩短其使用寿命。

（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产品废品。

(4)破坏电力系统中个发电厂之间并列运行的稳定性,引起系统震荡，甚至是系统瓦解。

3。

电力系统继电保护保护范围划分的基本原则是什么？（第一章P8）答：任一个元件的故障都能可靠的被切除并且造成的停电范围最小，或对系统正常运行的影响最小.4.继电保护的基本要求是什么？（第一章P10）答：可靠性、选择性、速动性、灵敏性。

简答题总计4道第二章一、名词解释1。

主保护:快速切除全线路各种故障的保护？（第二章P21)2.电流保护的接线方式：是指保护中的电流继电器与电流互感器之间的连接方式。

（第二章P28）3.功率方向元件：用以判别功率方向或测定电流，电压间相位角的元件。

（第二章P35）4。

方向电流保护的整定方向电流爱护的整定有两个方面的内容：一是电流部分的整定，即动作电流、动作时间与灵敏度的校验；二是方向元件是否需要装设（投入）。

1.电流部分的整定对于其中电流部分的整定，其原则与前述的三段式电流爱护整定原则基本相同。

不同的是与相邻爱护的定值协作时，只需要与相邻的同方向爱护的定值进行协作。

在两端供电或单电源环形网络中，Ⅰ段、Ⅰ段电流部分的整定计算可根据一般的不带方向的电流Ⅰ段、Ⅰ段整定计算原则进行。

而第Ⅰ段整定原则如下：①Ⅰ段爱护动作电流Ⅰ段动作电流需躲过被爱护线路的最大负荷电流，即：其中IL.max为考虑故障切除后电动机自启动的最大负荷电流。

Ⅰ段动作电流还需要躲过非故障相的电流Iunf，即：在小接地电流电网中，非故障相电流为负荷电流，只需根据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IL外，还包括零序电流I0，则根据下式整定动作电流：式中K为非故障相中的零序电流与故障相电流的比例系数，明显，对于单相接地故障K为1/3。

②Ⅰ段爱护动作时间方向电流爱护Ⅰ段动作时间根据同方向阶梯原则整定，即前一段线路爱护的爱护动作时间比同方向后一段线路爱护的动作时间长。

③爱护的灵敏度协作方向电流爱护的灵敏度，主要由电流元件打算，其电流元件的灵敏度校验方法与不带方向性的电流爱护相同。

对于方向元件，一般由于方向元件的灵敏度较高，故不需要校验灵敏度。

如上图所示电网为例来说明方向过流爱护的整定。

在图中标明白各个爱护的动作方向，其中1、3、5、7为动作方向相同的一组爱护，即同方向爱护，2、4、6、8为同方向爱护，于是它们的动作电流、动作时间的协作关系应为：2.方向元件的装设Ⅰ段动作电流大于其反方向母线短路时的电流，不需要装设方向元件；Ⅰ段动作电流大于其同一母线反方向爱护的Ⅰ段动作电流时，不需要装设方向元件；对装设在同一母线两侧的Ⅰ段来说，动作时间最长的，不需要装设方向元件；除此以外反向故障时有故障电流流过的爱护必需装设方向元件。

1．瞬时电流速断保护（简称：速断保护，又称：电流I段）只能保护本线路的首端部分；规程规定：最小保护范围不应小于线路全长的15％—20％；速断保护就是依靠采取保护装置一次侧动作电流大于保护范围外短路时的最大短路电流而获得选择性的一种电流保护。

（见图一）2．带时限电流速断保护（简称：限时速断保护，又称：电流II段）能保护线路全长，但下一条线路某些地方短路时不能起后备保护作用；限时速断保护其动作电流是按与相邻线路电流速断的动作电流相配合来选择的，因此称为限时速断保护。

3．定时限过流保护（简称：过流保护，又称：电流III段）虽然能保护本线路和下一条线路全长，但动作时间比较长。

过电流保护就是反应被保护设备电流值增大且当其超过某一设定值而动作的保护。

说明：1．为了保证对全线路实现迅速、可靠和有选择性的保护，可以将上述三种保护组合在一起构成三段式电流保护(见图二)。

三段式电流保护广泛用于35KV及以下电网中作为相间短路的保护。

2．本条线路保护选择：速断＋限时速断（或过流）即可保护其全长。

定值整定原则：1．速断：取“被保护线路末端短路时的最大短路电流”的（1.2－1.3）倍。

2．限时速断：取下一线路速断动作值的1.15－1.25倍，延时时间为：下一线路速断固有的动作时间再加上Δt。

3．过流：Idz＝Kk×Ifh.max/Kf其中：Kk可靠系数，取1.15－1.25；Kf：返回系数。

Ifh.max为最大负荷电流；在确定最大负荷时，一定要考虑变压器的启动电流（电动机在启动时间内过流保护是闭锁的，所以不考虑电动机的）。

过流整定时间必须按阶梯原则选择，两个相邻保护的动作时限应相差一个时间阶段Δt。

Δt的大小于断路器的跳闸时间有关，在考虑一定裕度后，一般选0.5－0.6s。

三段式电流的方向保护对于由多种电源组成的复杂网络，简单的三段式电流保护按照上述的延时特性就不能满足系统运行的要求，如（图三）所示的双侧电源网络：插图三如果在D1点发生短路时应由保护1、2动作，因此要求2比3保护先动作，即要求t2。

第⼆章的第⼆节多侧电源⽹络相间短路的⽅向性电流保护第⼆节多侧电源⽹络相间短路的⽅向性电流保护⼀、⽅向性电流保护的⼯作原理实际的电⼒系统是由很多电源组成的复杂⽹络，此时，采⽤第⼀节中介绍的三段式电流保护不能满⾜选择性的要求。

图2－13 双侧电源⽹络接线及保护动作⽅向的规定（a ）1d 点短路时的电流分布；（b ）2d 点短路时的电流分布；（c ）各保护动作⽅向的规定；例如在图2—13所⽰的双侧电源⽹络接线中，每条线路的两侧均需装设断路器和保护装置。

因为当线路上发⽣短路故障时，线路两侧分别流过各侧电源提供的短路电流，如果只在线路的⼀侧装设断路器和保护装置，实际上并不能真正切除故障。

假设保护1、2、3、4的电流速断仍按第⼀节中的整定原则，其起动电流依据电源1E 单独存在情况下整定；保护5、6、7、8的电流速断依据电源∏E 单独存在情况下整定。

在图2-13（a ）中1d 点发⽣短路时，按照选择性的要求应该由距故障点最近的保护2和6动作切除故障。

然⽽，由电源∏E 供给的短路电流1d I ''也将通过保护1，如果1d I ''⼤于保护1电流速断的起动电流1.dz I '，则保护1的电流速断就要误动作。

因此，可以得出这样的结论：在双侧或多侧电源的复杂⽹络中，采⽤电流速断不能满⾜选择性的要求。

那么，此类⽹络中能否采⽤定时限过电流保护呢？结论也是否定的。

因为当1d 点短路时，要求25t t >；但是，当2d 点短路时，⼜要求52t t >。

这两个要求是不可能同时得到满⾜的。

对误动作的保护进⾏分析可知，误动作的原因是由对侧电源供给的短路电流引起的；此时误动作保护的实际短路功率⽅向是由线路流向母线的。

因此，为了消除双侧电源或多侧电源中三段式电流保护的⽆选择动作，需要在可能误动作的保护上增设⼀个功率⽅向闭锁元件。

该元件当短路功率⽅向由母线流向线路时动作，开放电流保护；⽽当短路功率⽅向由线路流向母线时不动作，闭锁电流保护。