方向电流保护接线方式

一、选择题1、相间短路保护功率方向元件采用90°接线的目的是（ ）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2、功率方向元件的电流和电压为a bc ca ab U ,U ,U b c I I I 、、、时，称为（ ） A ：90°接线 B ：60°接线 C ：30°接线 D ：0°接线3、按900接线的相间功率方向元件，当线路发生正向故障时，若短路阻抗角φk 为300，为使继电器动作最灵敏，其内角α值应是（）。

A ： 30°B ：45°C ：60°D ：-30°4、按900接线的相间功率方向元件，内角α值为（）A ：30°B ：45°C ：60°D ：30°或45°二、判断题1、功率方向元件采用900接线方式时，接入电压和电流的组合为相电压和相电流。

（ ）2、功率方向元件采用90度接线的优点在于三相短路时无死区。

（ ）3、功率方向元件采用90º接线方式，C 相方向元件电压接AB U ，电流接C I 。

（ ）4、功率方向元件按90o 接线时，当输入电流B I 时，输入的电压为C A U 。

（ ）5、90度接线功率方向元件在保护安装处附近发生两相短路时存在“死区”。

（ ）答案：一、选择题1.（B ）2.（A ）3.（A ）4.（A ）5.（D ）二、判断题1.（×）2.（×）3.（√）4.（√）5.（×）。

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。

第三节 功率方向继电器的接线方式功率方向继电器的接线方式是指它与电流互感器和电压互感器之间的连接方式，即加到继电器上的电压g U ⋅和电流g I ⋅如何选取的问题。

在考虑接线方式时，应满足以下要求：(1)必须保证功率方向继电器具有良好的方向性，即正方向发生任何类型的短路故障时，继电器都能动作，而反方向短路故障时不动作。

(2)尽量使功率方向继电器在正向短路故障时具有较高的灵敏性，即故障后加入继电器的电压g U ⋅和电流g I ⋅应尽可能大，并使g ϕ尽可能接近于最大灵敏角sen ϕ。

对于相间短路保护用的功率方向继电器，为满足上述要求，广泛采用 90接线方式。

这种接线方式的各功率方向继电器，所加电压g U ⋅和电流g I ⋅列于表4-1中。

表4—1 功率方向继电器的接线方式所谓 90接线，是指在三相对称且功率因数ϕcos ＝l 的情况下，加入各相功率方向继电器的电压g U ⋅和电流g I ⋅间的相角差为90，如图4-10所示。

图4—11示出了功率方向继电器采用 90接线方式时，三相式方向过电流保护的原理接线图 4 –10 接入1KW 的电流、电压间的相量关系图 4 –11功率方向继电器采用90接线方式时，方向过电流保护原理接线图 必须特别注意的是，功率方向继电器电流线圈和电压线圈的对应端。

在图4-7中的UR1和T2的一次线圈同名端都标有“∙”，在将继电器分别接入电流互感器和电压互感器二次侧时，必须注意正确连接，否则不能正确判断功率方向。

下面分析采用90接线的功率方向继电器，当在其正方向发生各种相间短路情况下，继电器的测量角度g ϕ的变化范围，进而得出此种接线方式下方向继电器的最大灵敏角sen ϕ（α-）的取值范围。

一、各种相间短路时g ϕ的变化范围(一) 三相短路图 4 –12 三相短路时保护处电流电压相量图及1KW 动作行为因三相短路是对称短路，三只功率方向继电器都处在相同条件下，故只取其中一只功率方向继电器进行分析。

四、电流保护的接线方式电流保护的接线方式就是指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。

1．相间短路电流保护的主要接线形式（1）三相星形接线:三相、两相短路，中性点接地电网单相接地短路都能动作（2）两相星形接线（不完全星形接线）两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但B 相发生单相短路时，保护装置不会动作。

（3）两相电流差接线2.电流保护的接线系数两相电流差接线反应各种相间短路时，保护装置不动作（一般对此设置零序保护）。

三相短路时流过继电器电流是3倍的短路电流；AC 两相短路时流过继电器电流是2倍的短路电流；AB 或CB 两相短路时流过继电器电流是1倍的短路电流。

为了反应在不同短路类 型下，流过继电器的电流I kA 与电流互感器二次侧短路电流I TA2之间的不同关系。

引入一个接线系数K con ，数值为2TA KA con I I K 式中 I kA —流过继电器的电流；I TA2—电流互感器的二次电流。

对于三相和两相星形接线方式任何短路型式K con =1；对两相电流差接线方式，在对称运行或三相短路时，K con = 3；在AC 两相短路时，K con =2；在AB 或BC 两相短路时，K con =1。

两相电流差接线的保护能反应各种相间短路，但灵敏度不一样。

3．各种接线方式在不同故障时的性能分析（1）中性点直接接地或非直接接地电网中的各种相间短路。

前述三种接线方式均能反应这些故障（除两相电流差接线不能保护变压器外），不同之处在于动作的继电器数目不同，对不同类型和相别的相间短路，各种接线的保护装置灵敏度有所不同。

(一)对相间短路故障的反应能力完全星形：动作可靠性较高；不完全星形：较完全星型接线差点；两相电流差接线：保护灵敏度不同。

(二)对小接地电流电网中的两点异地接地的反应能力串联线路中，发生K1、K2同时两点接地：完全星型接线能够保证100％地只切除线路Ⅱ。

不完全星形接线时，只能保证2/3的机会有选择性地切除一条线路。

电流保护的接线方式电流保护的接线方式就是指电流互感器与继电器的连接方式。

常用的接线方式有以下3种：完全星形接线，如图3－8a所示；不完全星形接线，如图3－8b所示；两相电流差接线，如图3－8c所示。

1．接线系数由图3－8可以看出，在完全星形和不完全星形的接线方式中，通过继电器的电流就是互感器的二次电流；在两相电流差的接线方式中，通过继电器的两相电流之差，即Ij＝Ia-Ic。

在不同短路类型下，通过继电器的电流如图3－9所示。

在三相短路情况下（图3－9a），Ij＝√3Ia=√3Ic；在AC两相短路时（图3－9b），Ijac＝2Ia，；在AB或BC两相短路时（图3－9c），Ijab＝Ia或Ijbc＝Ic。

由此看出，接线方式不同，通过继电器的电流与互感器的二次电流是不相同的。

因此，在保护装置的整定计算中，必须引人一个接线系数kjx，其定义为式中Ij——通过继电器的电流；IH2——电流互感器的二次电流。

由式（3－1）可知，对于星形接线有kjx＝1；而对于两相电流差接线在不同短路形式下，kjx是不同的，对称短路时kjx ＝√3，两相短路时为2或1，单相短路为1。

2．保护性能评价完全星形接线方式能保护任何相间短路和单相接地短路。

不完全星形和两相电流差接线方式能保护各种相间短路，但在没有装设电流互感器的一相（B相）发生单相接地短路时，保护装置不会动作。

不过对于矿山小接地电流电网（中性点不接地系统），单相接地故障通常采用专门的零序保护。

对于矿山35kV以下电网（小接地电流电网）的电流保护，通常采用不完全星形接线方式，当保护区内接有Y／△接线的变压器时，为提高对两相短路保护的灵敏度，可以采用两相三继电器的接线方式，如图3－10所示。

接在公共线上的继电器，即反映B相电流。

对于大接地电流电网，为适应单相接地短路保护的需要，应采用完全星形接线。

电流保护的接线方式和接线系数电流保护的接线方式是指电流保护中的电流继电器与电流互感器二次绕组的连接方式。

为了便于分析和保护的整定计算，引入接线系数Kw，它是流入继电器的电流IKA与电流互感器二次绕组电流I2的比值，即
1.三相三继电器接线方式
三相三继电器接线方式又称完全星形接线。

它能反应各种短路故障，流入继电器的电流与电流互感器二次绕组电流相等，其接线系数在任何短路情况下均等于1,即Kw=1。

这种接线方式主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。

2.两相两继电器接线方式
两相两继电器接线方式又称不完全星形接线。

由于B相没有装设电流互感器和电流继电器，它不能反应单相短路，只能反应相间短路，其接线系数在各种相间短路时均为1。

此接线方式主要用于小接地电流系统作相间短路保护用。

3.两相一继电器接线方式
流入继电器的电流为两电流互感器二次绕组电流之差，，因此又称两相电流差接线。

A、C两相短路时，KW=2，；A、B或
B、C两相短路时，KW=1；可反应各种相间短路，但其接线系数随短路种类不同而不同，保护灵敏度也不同，主要用于高压电动机的保护。

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。