2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护

2.1.6 阶段式电流保护配合
保护1：瞬时过电流 保护（不是速断）
保护2：0.5s过电流 保护（不是II段） 可加电流速断 (两段式) 保护3：电流速断 限时电流速断 过电流保护 (三段式) 全系统任意点发生短路时，如果不发生保护或断路器据动，则故障 都可以在0.5s内切除。
演示
阶段式电流保护评价
的近后备保护。 优点：可保护本线路全长；可作为电流速断的近后备保护；
缺点：速动性差（有延时）。
2.1.5 过电流保护
过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷电流 来整定的保护。 该保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻 线路的全长。可作为本线路主保护的近后备保 护以及相邻下一线路保护的远后备保护。
2.1.5 过电流保护
I K rel
I
I
E Z s. min Z AB Z BC
I K rel I k .B. max
KrelI为可靠系数，取1.2~1.3，是考虑非周期分量影响、实际短 路电流可能大于计算值、保护装置的实际动作值可能小于整定 值和一定的裕度等因素。
2)电流速断保护整定原则
继电器的二次动作电流:
动作时限
tn t( n 1) max t t( n 1) max ~ 下一相邻母线上 所接保护的最大动作时间
2.1.5 过电流保护
动作时限（越靠近电源时间越长，如何解决？）
2.1.5 过电流保护
3)灵敏性的校验 a. 作为近后备时 采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的 电流来校验，要求Ksen ≥ 1.3 ~ 1.5

3 2

E Zs Zk
（短路电流中的工频周期分量）
最大运行方式和最小运行方式：
对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时 流过保护安装处的电流最大，称为系统最大运行方式， 对应的系统等值阻抗最小，Zs＝Zs.min。 对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时 流过保护安装处的电流最小，称为系统最小运行方式， 对应的系统等值阻抗最大，Zs＝Zs.max。

115 3
X AB
X BC.M
I AB.M
X 2s
I BC.M
M
115 115 ( X AB X 1s ) I AB.M X 2 s ( I BC .M I AB.M ) 3 3
I BC .M X AB X1s X 2 s K fz I AB.M X 2s
4 3 5 2 6 1 7 8
E1
A
B I'
d1
d1
'' I d1 C
D
E2
I dz.3 I dz.2 I dz.1
I dz.7 I dz.6 I dz.5
I dz.7 K ph I dz.6 1.1 ~ 1.15I dz.6
？
目的：保证选择性，防止越级跳闸。
动作时限：将动作方向一致的保护，按逆向 阶梯原则进行。
例 1：
解：
1、对保护1进行限时电流速断的整定
1）动作电流
•求 I dz.3
Kk I dz.1 I dz.3 K fz.min
115 3
A
B
X 1s.min
115 3
X AB
X BC
X min ( X AB X 1s.min ) // X 2 s.min (0.4 20 2) 15 6() 0.4 20 2 15
d1
d1
'' I d1 C
D
E2
误动产生的原因：是由所保护线路反方向发生 故障，由对侧电源供给电流引起的。 特点 该电流由线路流向母线
与线路故障时短路功率方向（由母线到 线路）相反 解决方法 ——加设一个功率方向闭锁元件 由母线到线路，动作 该元件 由线路到母线，不动作

• 两相短路没有死区
• 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°

30
UBC Ur
U B
P UrIr cosr 0 cosr 0 90 r 90
①四个角度：
r 为加入继电器的电压和电流的夹角即
k
r
为短路阻抗角；

arg
U r Ir
sen 为最大灵敏角；
sen k 90
：继电器内角； sen，取30°或45°


)

arg
U r Ir
90

Ur Ir cos(r ) 0 功率形式
（三）功率方向继电器的动作特性
在 UrIrcos(r α) 0 中， Ur、I r和r 均为变数，
为了阐明继电器的动作特性，通常采用固定其中一 个变量来分析其它两个变量之间的关系。 1. 角度特性：
推导过程：
90

arg
U
re Ir
j
90
90

arg
U r e
j (90
Ir
k
)
90
90

arg
U r e Ire
j 90
jk
90
90 arg K uUr 90 K IIr
令
C K uUr D K I Ir
180o k2
1.工作原理
利用判别短路功率的方向或电流 与电压之间的相位关系，就可以判别 发生故障的方向。
用以判别功率方向或测定电流与 电压间相位角的继电器称为功率方向 继电器。
2.功率方向继电器的动作方程
以正方向三相短路时A相的功率方向继电器为例：
M
N
k1 P
1
U C
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