方向性電流保護基本原理與工作原理

2021-04-24 ryder

在電力系統中，兩側電源或單相環網的輸電線路，在這樣的電網中，為切除線路上的故障，線路兩側都裝有斷路器和相應的保護，如裝設過流保護將不能保證動作的選擇性。為處理選擇性的問題，在原來的電流保護的基礎上裝設了方向元件（功率方向繼電器）。規定：功率的方向由母線流向線路為正，由線路流向母線為負。由功率方向繼電器加以判斷，當功率方向為正時動作，反之不動，上述過程即為方向電流保護。

方向性電流保護基本原理

在電網中，各斷路器和保護裝置都是安裝在被保護線路靠近電源的一側。當線路發生故障時啟動都是在短路功率從母線流向被保護線路的情況下，按選擇性的條件來協調配合工作的。隨著電力系統網絡的發展和用戶對供電可靠性要求的提高，現代電力系統實際上都是由多電源組成的復雜網絡。此時上述簡單的保護方式已不能滿足系統運行的要求。例如在圖所示雙側電源網絡接線中，由于兩側都有電源因此在每條線路的兩側均裝設斷路器和保護裝置。當k1點短路時對B側電源來說，為保證選擇性，要求t5》t4，而當k2點短路時，又要求t5《t4這兩種要求顯然是矛盾的。

為知道決上述矛盾在每個斷路器的電流保護中增加一個功率方向測量元件并規定該元件惟有當短路功率從母線流向線路（為正）時動作而當短路功率從線路流向母線（為負）時不動作從而使繼電保護的動作具有一定的方向性。當雙側電源網絡上的電流保護裝設方向元件后，就可以把它們拆開成兩個單側電源網絡的保護，圖中保護1、3、5是一個系統，它負責切除由電源A供給的短路功率保護；2、4、6是另一個系統，它負責切除由電源B供給的短路功率。這樣保護4和保護5的過電流保護動作時間已不再需要進行配合，而僅需要功率方向相同的過電流保護動作時間進行配合技階梯原則應滿足t1》t3》t5和t6》t4》t2。由以上分解可知方向過電流保護就是在原有保護的基礎上，增設一個方向閉鎖元件，以保證在反方向故障時將保護閉鎖起來，戒備發生誤動作方向過電流保護的單相原理接線圖如圖2所示，它主要由方向元件、電流元件、時間元件和信號元件等組成。圖中方向元件和電流元件的觸點串聯，惟有當兩個元件都動作時保護才能動作跳閘。

方向性電流保護工作原理

前面所講的三段式電流保護是以單側電源網絡為基礎進行分解的，各保護都安裝在被保護線路靠近電源的一側，在發生故障時，它們都是在短路功率從母線流向被保護線路的情況下，按照選擇性的條件和靈巧性的配合來協調工作的。

短路功率：一般指短路時某點電壓與電流相乘所得到的感性功率，在無串聯電容也不考慮分布電容的線路上短路時，認為短路功率從電源流向短路點。

目前雙側電源供電較為普遍。

在下圖的雙側電源網絡接線中，由于兩側都有電源，則在每條線路的兩側均需裝設斷路器和保護裝置。假設斷路器8斷開，電源不存在，則發生短路時，保護1、2、3、4的動作情況和由電源單獨供電是一樣的，它們之間的選擇性是能夠保證的。

如果電源不存在，則保護5、6、7、8由電源單獨供電，此時它們之間也同能夠保證動作的選擇性。

圖1雙側電源網絡接線

如果兩個電源同時存在，當點短路時，按照選擇性的要求，應當由距故障點最近的保護2、6動作切除故障。但由電源供給的短路電流也將通過保護1，如果保護1采用電流速斷且大于保護裝置的起動電流，則保護1的電流速斷就要誤動作；如果保護1采用過電流保護且其動作時限，則保護1的過電流保護也將誤動作。

（b）中k2點短路時，本應由保護1和7動作切除故障，但是由電源供給的短路電流將通過保護6，如果，則保護6的電源速斷要誤動作；如果過電流保護的動作時限，則保護6的過電流保護也要誤動作。其他亦如此。

圖2方向過電流保護的原理接線圖

方向性繼電保護的主要特點就是在原有保護的基礎上增加一個功率方向判別元件，以在反方向故障時保證保護不致誤動作。

原理圖如上圖所示，主要由方向元件、電流元件和時間元件組成，方向元件和電流元件非得都動作之后，才能去起動時間元件，再經過預定的延時后動作于跳閘。