实验四 功率方向电流保护实验.docx

实验四 功率方向电流保护实验 【实验名称】 功率方向电流保护实验 【实验目的】 熟悉相间短路功率方向电流保护的基本工作原理； 进一步了解功率方向继电器的结构及工作原理； 掌握功率方向电流保护的基本特性和整定实验方法。 【预习要点】 复习功率方向电流保护相关知识。 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？ 序号设备名称 序号 设备名称 使 用 仪 器 名 称 数量 1 控制屏 1 2 EPL-01 输电线路 1 3 EPL-03A AB 站故障点设置 1 4 EPL-04 继电器（一）—DL-21C 电流继电器 1 5 EPL-05 继电器（二）—DS-21 时间继电器 1 6 EPL-06 继电器（四）—DZ-31B 中间继电器 1 7 EPL-07 继电器（五）—DX-8 信号继电器 1 8 EPL-10 继电器（十）—功率方向继电器 1 9 EPL-11 交流电压表 1 10 EPL-11 交流电流表 1 11 EPL-12 相位仪 1 12 EPL-13 光示牌 1 13 14 【实验原理】 EPL-17 EPL-11 三相交流电源 1 直流电源及母线 1 方向电流保护的基本原理 随着电力系统的发展及用户对供电可靠性要求的提高，出现了两侧电源或单电源环网的输电线路。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，如装设前面讲过的电流保护，将不能保证动作的选择性性。 图 4-1 两侧电源辐射电网下面以图 4-1 两侧电源辐射形电网为例分析如下： 在图 4-1 中，以 3 号断路器 QF3 的电流保护为分析对象。在 f1 点短路时流过 3 号断路器 QF3 的电流从母线到线路；在 f2 点短路时流过 3 号断路器 QF3 的电流从线路到母线，f1 点短路和 f2 点短路流过 3 号断路器的短路电流数值有可能达到保护的动作值。因为电流保护并不能判别电流的方向，所以在 f1 点和 f2 点短路，PQ 线路的电流保护都有可能动作。但在f2 点短路时，根据选择性的要求 3 号断路器的保护不应该动作，如若动作，这是无选择性的动作（图中其他断路器 QF2、QF4、QF5 存在同样的问题）。 要解决选择性问题，可在原来电流保护的基础上装设方向元件（功率方向继电器）。首先分析不同点短路时短路功率的方向。规定功率的方向。规定功率的方向由母线流向线路的为正，功率的方向由线路流向母线的为负，并由功率方向继电器加以判断，当功率方向为正时动作，反之不动作。在 f1 点短路时，流过保护 3、4 的功率方向是由母线流向线路的，方向为正，保护3、4 动作，断开断路器 QF3、QF4。在 f2 点短路时，流过断路器 1、2 的功率方向也是由母线流向线路的，方向为正，保护 1、2 动作，，断开断路器 QF1、QF2，而 f1 点短路流过断路器 QF3 的功率是由线路流向母线，方向为负，保护 3 不动。这保证了选择性。借助功率方向继电器，就可以很好的解决继电保护用于双侧电源和单侧电源环网输电线路时的选择性问题。 2 从图 4-1 中不难看出，在 f1 短路通过断路器 QF1 的功率方向也是由母线指向线路；f1 点故障断路器 1 的保护也满足动作条件。保护 1 是保护 3 的上级， 保护 1 能反应 f1 点故障的保护是带延时的保护，当 f1 点发生故障时，断路器QF3 在断路器 QF1 之前动作切除故障，故障切除后，断路器 1 的保护就返回， 可保证供电的持续性，根据以上分析，判别短路功率的方向，是解决电流保护用于双侧电源或单电源环网输电线路选择性问题的有效方法。这种附加判功率方向的电流保护，称为方向电流保护。其触点连接图如图 4-2 所示。 图 4-2 方向电流保护原理图 在图中 KW 为功率方向继电器。由KW 判别功率的方向，KA 判别电流的大小。只有在正向范围内发生了短路故障，KW、KA 均动作，断路器才断开切除故障。 方向电流保护的整定计算 当线路上某一点发生故障时，对任一断路器的保护装置，流过的短路电流都是单一方向的，所以，两端电流线路上电流保护的整定计算方法，与前面所讲的三段式电流保护的整定计算方法基本相同。所不同的是方向电流保护要注意正向电流，即方向电流保护的动作电流要按正向电流计算。在图4-3 中，计算断路器QF1、QF3、QF5 速断保护的动作电流时，可将QF6 断开计算各自线路末端的短路电流，再根据短路电流计算速断保护的动作电流；过电流保护的动作电流应根据正常运行时的正负电流计算。同理，可将 QF1 断开计算另一方向的动作电流值。 3 图 4-3 方向电流保护的整定计算网络图 对于方向过电流保护的时间整定，同方向的保护应按阶梯时