I I I set K 对于保护1： 1 K I kC.max I B-C.M
Em
A QF2
I A-B
B QF1
K
C
QF3
' I AB
I B -C
I A-B
I set2
I B -C
I I set1
对于保护2： I 而正常
II set2
K I A-B.M
II K II I I set2 I set1
原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。
解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。当方向元件和电流测量元 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 侧电源的子系统。如下图
Em
1
3
5
方向 元件
2
4
6
En
功率方向继电器：只有当功率方向由母线流向线路时动作，而当 功率方向由线路流向母线时不动作。 问题？ 什么情 况下加
2、动作时间
在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护 第Ⅲ段的测量元件均可能动作。 例如：下图中d1短路时，保护1～4都可能起动。 为了保证选择性，须加延时元件且其动作时间必须相互配合。
Ⅲ Ⅲ Ⅲ t1Ⅲ t 2 t3 t4
Ⅲ Ⅲ t3 ＝t 4 t
Ⅲ Ⅲ t2 ＝t 3 t
B相方向元件 rB k 90
C相方向元件 rC k 90
>0 (同三相短路)
30 120
30 60
UCAIB cos(k 120 ) >0(同三相短路)
综上所述(见下表)能使故障相方向继电器在一切故 障下都能动作的条件为:继电器内角 α
K I A-B.M
II K
II KK I I set1 Kb
⑵ 限时电流速断保护
原则与相邻线路Ⅰ段保护配合。但 需考虑保护安装点与短路点之间有 分支电路的影响。分支电路分两种 典型情况：助增，外汲。 什么是外汲？ --使故障线路电流减小的现象。 考虑外汲后的上下级整定的改变？
I I ' I set K I I 对于保护1： 1 K kC.max B-C.M
IkB
·
A相方向元件 I
A
0
不动作 UCAIB
cos( k 90 )
B相方向元件 rB k 90
C相方向元件 rC k 90
>0 (同三相短路)
0 90
0 90
UCAIB cos(k 90 ) >0 (同三相短路)
90º 接线功率方向继电器动作行为分析 ⑴ 三相短路
· UA · ·
IkC
IrA =IkA
Φk
ΦrA
· · UrA =UBC
· UC
· UB
P=UkBC IkA cos(Φr-Φsen) > 0
IkB
令α= 90˚ - Φk
P=UkBC IkA cos(Φr -Φsen) > 0 P=UkBC IkA cos(Φr + α ) > 0
Ik1
I I set1
I I set2
K1 Em
N 1QF 2QF
M
K2 En
Ik2
保护1按电流保护Ⅰ段公式整定，则必定满足① 式； 而保护2按电流保护Ⅰ段公式整定，则不满足 ② 式。 如果取 I
I set1
I
I set2
K I
I K k2 max
？
则满足①和② 式，但保护2的保护范围严重缩小。
K2 Em
N 1QF
K1 2QF Ik1 Ik2
M
En
因此，通过判别短路功率方向或短路后电流、
电压相位的变化，就可判断出故障是在保护
范围内抑或在保护范围外。
3、功率方向继电器动作特性
从上一页的分析可知
· UA
P=Ukr Ikr cosΦr
如果
其中Φ r=arg ur
Ir
Ik1A Φk=60º
30º
为使方向继电器动作最灵敏
cos( k 90 ) 1
90 k
00 90
90º 接线功率方向继电器动作行为分析 ⑵ 两相短路(BC相) =
· UAB · UA
· EA
①出口短路
Z k Z s
· UCA
IkC
· · UrA =UBC
Φk
· EC · · UB UC · EB
图a动作方程
90 arg

图b动作方程
90

Ur e


jsen
90 arg

U r e j (90 Ir


0
-sen )
90
Ir
P=Ukr Ikr cos(Φr-Φsen)>0
P=Ukr I kr cos(Φr+α)>0 其中 α=90˚-Φk或α=90˚-Φsen
请注意电压 Ur及电流Ir的含义
Ur为接入功率方向继电器的电压量， Ir为接入功率方向继电器的电流 量。 Ur和Ir可以根据需要灵活地变为各种电压和电流量。例如它们可以是相 分量、线分量、相分量差或相分量和。
4、方向过电流保护单相原理接线图
& KT 跳闸
Iop
TV KA TA • • & KT KW KS
90º 接线功率方向继电器动作行为分析
⑵ 两相短路(BC相)
②短路远离பைடு நூலகம்护安装处
Z k Z s
· UCA · UA
=EA
·
IkC
· · UrA =EBC
Φk
· · EB= UB
· · EC= UB
· · UKB UKC
IkB
·
A相方向元件 I
A
0
不动作 UCAIB
cos( k 120 )
电流保护单相原理接线图
跳闸
Iop
KS
KA
TA
闭锁
可见，与电流保护相比，方向电 流保护只是多了一个方向功率继 电器元件，以保证反方向故障时 将保护闭锁。
90o 接线
Ua
Circuit Breaker TV/PT I * * TA/CT *
IA Ia
B
C
Ia=Ik Ic Uc Ib
Ubc=Uk
Ub
要求:
30˚<α<60˚
继电器 故障类型
三相
0˚<α<90˚
0˚<α<90˚ 0˚<α<90˚
A-B相
30˚<α<90˚
0˚<α<60˚
B-C相
30˚<α<90˚ 0˚<α<60˚
C-A相
0˚<α<60˚
A相(IA，UBC)
B相(IB，UCA) C相(IC，UAB)
30˚<α<90˚
90˚接线的特点： ①对各种两相短路没有死区 ②选择继电器内角α=90˚-φk,对线路上的各种故障能保证动作的方向性 ③缺点：不能清除三相短路动作“死区”。
Em
A QF2
I A-B
B QF1
I`B-C
K
C
'' IB -C
I A-B
I set2
I A-B
I
set2
I A -B.M
II II 对于保护2： I set2 KK I A-B.M
' 因 IB -C.M I A - B.M 所以
I`B-C
II II I I ' I set2 Kk I set1 ( I set1 IB -C.M )
K2 Em
N 1QF
K1 2QF Ik1
M
En
uk 2
U k2 I k2
Ik2
ik 2
k2
0o
k 2
180 o k 2
90o
180 o
270 o
360o
180 o k 2
I k2
Φ rA=arg
ukA -Ik2A =180˚+Φk1
K2故障: P = Uk2IK2 cos (180o+φk2) < 0
纠正措施 ----引入分支系数Kb
Kb=
故障线路流过的短路电流 前一级保护所在线路流过的短路电流
I I B -C .M I set.1 Kb 1 I A- B.M I A- B.M
在上页中，考虑上下级在M点配合，则 代入
II II I set2 KK I A-B.M
则
I
II set2
X 1.s.min X LAB X 2.s.max
Em
A
QF2
IA-B
B
0.85XB-C QF1
K
L1 I’B-C
C
X1Smax X1Smin
I’A-B
X2Smax X2Smin
L2
I’’B-C
则
K b.min 1
仅考虑外汲情况：
I 'B-C I 'B-C I 'B-C Kb ' I A -B I 'B-C I 'B U B-C.M /X // -C I 'B-C 0.85X B-C 1.15X B-C ' (0.85 1.15)X B-C I B-C 0.85X B-C 1.15 2
5、方向电流保护应用特点
⑴ 电流速断保护