第3单元功率方向保护实验.pdfVIP

实验四、 功率方向电流保护实验 一、实验目的 1．熟悉相间短路功率方向电流保护的电路结构和工作原理。 2．掌握功率方向电流保护的基本特性和整定试验方法。 二、预习与思考 1．为什么在多电源形式电网或单电源环形电网中，功率方向电流保护才能 确保切除故障网络动作的选择性和动作的可靠性。 2．功率方向电流保护在多电源网络中什么情况下称为正方向？什么情况下 称为反方向？为什么它可以只按正方向保证选择性的条件选择动作电流？ 3．方向电流保护是否存在死区？死区可能在什么位置发生？如何从功 率方向继电器特性实验的参数结合本实验进行分析？ 4．功率方向电流保护广泛应用在电压为 35KV 及以下的电网中和 110KV ~220KV 的电网中分别作为什么保护？ 三、原理说明 1．为什么需要功率方向闭锁 在单侧电源辐射形网络中，各断路器和保护装置都是安装在被保护线路靠 近电源的一侧。在发生故障时，它们都是在短路功率从母线流向被保护线路的情 况下，按选择性的条件来协调配合工作的。这里所讲的短路功率，一般指短路时 某点电压与电流相乘所得到的感应功率，在无串联电容也不考虑分布电容的线路 上短路时，认为短路功率从电源流向短路点。 随着电力系统的发展和用户对供电可靠性的提高，现代的电力系统实际上 都是由多电源组成的复杂网络。对此，上述简单保护方式，已不能满足系统运行 的要求。 图 5-1 所示为双侧电源网络，图中“→”表示短路时电源流向短路点的短 路电流及短路功率的方向。 在该网络中，由于两侧都有电源，因此在每条线路的两端均需装设断路器 和保护装置。假设电源E 不存在，则发生短路时，保护 1、2、3、4、A就是一个 B 由电源E 供电的单侧电源辐射式电网，它们之间的选择性是能够满足的。其过电 A 流保护按图中t = f( L )时限特性实线部分配合工作。如电源E A 不存在，保护 5、 6、7、8、B同样也能保证动作的选择性，此时它们由电源E 供电。其过流保护按 B 图中阶梯时限特性的虚线部分配合工作。 图 5-1 两侧电源供电网络 当两个电源同时存在，d-1 点发生短路时，按照选择性的要求，应由距故障 点最近的保护 3 和 7 动作切除故障。然而，由电源E 供给的短路电流I″ 也将 B d-1 通过保护 2，如果保护 2 采用电流速断且I″d-1大于保护装置的起动电流I″dX•2 ， 则保护 2 的电流速断就要误动作；如果保护 2 采用过电流保护且其动作时限t2 ≤t ，则保护 2 的过电流保护也将误动作。如果保护 2 采用带时限电流速断保护 7 也可能在此时误动。同理，在d-2 点发生短路时，由E 电源供给的I′ 将流过保 A d-2 护 7，也可能使它的电流保护的各段先于保护 2 的相应段动作，出现非选择性动 作。 由此可见，在双侧电源供电网络中，简单的无方向性的三段式电流保护各 段都可能出现不满足选择性要求的情况。必须寻求新的途径以构成新的保护才能 解决这一问题。 图 5-2 方向过电流保护的单相原理图 1-电流元件LJ 2-方向元件 GJ 3-延时元件 SJ 4-信号元件 XJ 进一步分析误动作的原因时，可以发现，误动作的保护都是在 自己所保护的 线路反方向发生故障时，由对侧电源供给的短路电流所引起的。对误动作的保护 而言，实际短路功率的方向是由线路流向母线，显然与所应保护的线路故障时 的短路功率方向相反。因此，为了消除这种无选择的动作，就需要在可能误动 作的保护上增设一个功率方向闭锁元件，该元件只当短路功率方向由母线流