零序功率方向继电器正确接线的判定和校验.doc

零序功率方向继电器正确接线的判定和校验
针对零序功率方向继电器的接线判断具有一定的难度、错误接线时有发生,提出了一种分析方法,使问题与读者熟悉的概念建立联系,减少理解记忆难点,增加联想,便于正确掌握零序功率方向继电器的接线的判定和校验。将零序功率方向继电器在极坐标上的动作区和方向阻抗继电器在R,X阻抗复平面上的动作区建立统一联系,把零序功率方向继电器的电压电流向量图和线路功率送受的四象限图建立统一联系,以便于理解与掌握。 1 单相系统的方向继电器
先看在单相系统两侧电源下的接地短路,保护安装处的电流、电压分别为U,I。假设线路阻抗角为70°左右,所以方向继电器的最大灵敏角应选为70°。方向继电器的端子接线如图1所示,加给方向继电器的电流电压分别为Uj,Ij,为了叙述方便,一律把Uj,Ij视作从UIUj反映的是UU-的电压,Ij反映的是II-的电流。
此主题相关图片如下:
图1 单相系统的方向继电器的接线
方向继电器暂时也沿用感受阻抗的说法,令Zj=Uj/Ij,这个感受阻抗的角度是保护安装处的电压电流之间的角度,由于可能受弧光电阻的影响,一般Zj的角度可能要小于70°。而方向继电器在R,X阻抗复平面上的动作区,是以70 °方向为最大灵敏角的上半平面。从极坐标的角度说,它的动作区是从-20 °开始,沿逆时针方向至160°为止。从方向阻抗继电器的角度说,它相当于以70°方向的无穷长轴作直径,圆的直径的一端在
原点,另一端在无穷远处,因而这个圆内动作区,就是前述的从-20°开始,沿逆时针方向,直到160°为止的动作区。加在方向继电器端子上的电流电压向量图,应这样规定:以流过方向继电器的电流向量Ij为横坐标方向,这样在R,X阻抗复平面上,Uj向量在线路送有功、无功时就落在第一象限,方向继电器的电流电压向量图和线路功率送受的四象限图就建立了统一联系,如图2所示。
此主题相关图片如下:
图2 在R,X阻抗复平面上方向继电器的动作区
这一节只谈方向继电器,解决了方向继电器和方向阻抗继电器的统一联系,以及方向继电器的电流电压向量图和线路功率送受四象限图建立统一联系。请注意方向继电器的动作区的角度范围和以往表述不同,同时注意,方向继电器在出口金属性短路时,由于电压幅值为
零,失去了方向判别能力,即存在着死区。
2 三相系统的零序功率方向继电器
若三相分别采用方向继电器,原则上也能保证三种单相接地短路时继电器的方向性,它们加到三只方向继电器上的电压电流分别是:UA,IA,UB,IB,UC,IC。如果在左边电源侧也装三只方向继电器,它们端子上的电压电流分别是:EA,IA,EB,IB,EC,IC。如果在线路正方向发生KA接地短路,则如下两个方向继电器的感受阻抗分别为: Zj1=UA/IA=Zk (1)
Zj2=EA/IA=Zs+Zk (2)
从物理概念上说,它们对短路方向的判别应当是一致的。
由于有了三相,存在3U0和3I0的零序分量,它们分别是:3U0=UA+UB+UC, 3I0=IA+IB+IC。
先看在三相系统两侧电源下的单相接地短路,为了对比简化,先假定:
(1) 两侧电势幅值相等,夹角为零,且三相平衡,EA+EB+EC=0;
(2) 大地电阻为零;
(3) 三相导线相间距离很大,不考虑互感。