双侧电源网络中电流保护整定的特点

2.2.5　双侧电源网络中电流保护整定的特点

由以上分析可见，在具有两个以上电源的网络接线中，在线路两侧的保护中必须加装功率方向元件，组成方向性保护，才有可能保证各保护之间动作的选择性。但在继电保护中应用方向元件后将使接线复杂、投资增加。同时保护安装地点附近正方向发生三相短路时，由于母线电压降低至零，方向元件将失去判别的依据，从而导致整套保护装置拒动，即方向保护存在动作的“死区”。在应用方向性电流保护时，如果能用电流整定值保证选择性，就不用加方向元件，而什么情况下可以取消方向元件，需要根据具体电网的整定计算决定。另外，由于存在多个电源，短路点到电源之间的线路上流过的短路电流大小可能不同，上下级保护的整定值配合出现了新问题。

1）电流速断保护可以取消方向元件的情况

在电流速断保护中，本来其保护范围就较短，若在系统最小运行方式下发生三相短路，再除去方向继电器的动作死区后，速断保护能够切除故障的范围就更小，甚至没有保护范围。因此，在电流速断保护中，能用电流整定值保证选择性的，就尽量不加方向元件；线路两端的保护，能在一端加方向元件后满足选择性要求的，就不在两端加方向元件。

以图2.29的双侧电源网络为例，画出线路上各点短路时两侧电源供给短路点短路电流的分布曲线，其中曲线①为由电源EⅠ流过线路供给短路点的电流，曲线②为由电源E_Ⅱ流过线路供给短路点的电流，由于两端电源容量不同，因此电流的大小也不同。

对应用于双侧电源线路上的电流速断保护，当任一侧区外相邻线路出口处，如图中的d₁点和d₂点短路时，短路电流I_d1和I_d2同时流过保护1和2，此时按照选择性的要求，两个保护均不应动作，因而两个保护的启动电流都应按躲开较大的一个短路电流进行整定，例如当I_d2max＞I_d1max时，则应取

这样整定的结果，虽然保证了选择性，但使位于小电源侧的保护2的保护范围缩小。两端电源容量的差别越大时，对小电源侧保护的影响就越大。

图2.29　双侧电源线路上电流速断保护的整定

为了增大小电源侧保护的保护范围，就需要在保护2处装设方向元件，使其只有当电流从母线流向被保护线路时才动作，这样保护2的启动电流就可以按照躲开正方向d₁点短路电流来整定，选择

I′_dz2＝K′_kI_d1max　　　（2.50）

如图2.29中的虚线所示，其保护范围较前面增加了很多。

必须指出的是，在上述情况下，保护1处无需装设方向元件，因为它从整定值上已经可靠地躲开了反方向短路时流过保护的最大电流I_d1max。

2）限时电流速断保护整定时分支电路的影响

对应用于双侧电源网络中的限时电流速断保护，其基本的整定原则仍是应与下一级保护的电流速断相配合，但需要考虑保护安装地点与短路点之间电源或线路（通称为分支电路）的影响。对此可归纳为如下两种典型的情况。

（1）助增电流的影响：如图2.30所示，当d点短路时，此时故障线路中的短路电流I_BC由两个电源供给，其值为I_BC＝I_AB＋I′_AB将大于I_AB，通常称为A′分支电源。这种分支电源使故障线路电流增大的现象，称为助增。有助增以后的短路电流分布曲线亦示于图2.30中。

此时保护1电流速断仍按躲开相邻线路出口短路电流整定为I′_dz1，其保护范围末端位于M点，该点为保护的配合点，保护2限时速断的动作电流应大于M点短路时流过保护2的短路电流I_ABM，因此保护2限时电流速断的整定值应为

I″_dz2＝K″_kI_ABM　　　（2.51）

流过保护2的短路电流I_ABM其值小于流过保护1电流速断的动作电流I′_dz1＝I_BCM，如何在已知下级电流速断的整定值时，求得上级限时电流速断的整定值？引入分支系数K_fz，其定义为

图2.30　有助增电流时，限时电流速断保护的整定

在图2.30中，整定配合点M处的分支系数为

代入式（2.51），则得

与单侧电源线路的整定公式（2.20）相比，在分母上多了一个大于1的分支系数的影响。

（2）外汲电流的影响：如图2.31所示，分支电路为一并联的线路，此时故障线路中的电流I′_BC将小于I_AB，其关系为I_AB＝I′_BC＋I″_BC，这种使故障线路中电流减小的现象，称为外汲。此时分支系数K_fz＜1，短路电流的分布曲线亦示于图2.31中。

图2.31　有外汲电流时，限时电流速断保护的整定

3）过电流保护装设方向元件的一般方法

过电流保护中，反方向短路一般都很难用电流整定值躲开，其主要决定于动作时限的大小。以图2.14中的保护6为例，如果其过电流保护的动作时限t₆≥t₁＋Δt（式中t₁为保护1过电流保护的时限），则保护6就可以不用方向元件，因为当反方向线路C—D上短路时，它能以较长的时限来保证动作的选择性。但在这种情况下，保护1必须有方向元件，否则，当在线路B—C上短路时，由于t₁＜t₆，它将先于保护6而误动作。由以上分析还可以看出，当t₁＝t₆时，则保护1和6都需要装设方向元件。当一条母线上有多条电源线路时，除动作时限最长的一个过电流保护不需要装方向元件外，其余都要装方向元件。