電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 距離保護(hù)PPT課件

1、第一節(jié) 距離保護(hù)的基本原理（理解）第二節(jié) 單相式阻抗繼電器的動作特性及構(gòu)成原理（本章重點(diǎn)，掌握）第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式第五節(jié) 距離保護(hù)的震蕩閉鎖（理解）第六節(jié) 距離保護(hù)電壓回路的斷線閉鎖（理解）第七節(jié) 影響距離保護(hù)正確動作的因素（掌握）第1頁/共106頁本章講述了距離保護(hù)的基本工作原理主要組成元件及動作時限，重點(diǎn)講述了單相式阻抗繼電器的構(gòu)成原理及其動作特性。應(yīng)用幅值比較原理和相位比較原理在復(fù)平面上分析單相式阻抗繼電器的動作特性，以及用這兩種原理構(gòu)成各種單相式阻抗繼電器的方法。本章講述了相間短路保護(hù)的基本接線方式及方向阻抗繼電器產(chǎn)生死區(qū)的原因，消除死區(qū)的措施及引入極化電壓。分析了過渡電阻、

2、分支電流、系統(tǒng)振蕩、電壓回路斷線對測量阻抗的影響。第2頁/共106頁1、要求了解距離保護(hù)的工作原理，主要組成元件及動作時限特性2、重點(diǎn)掌握下述內(nèi)容：（1）常用阻抗繼電器名稱、特點(diǎn)及動作參數(shù)（動作阻抗、返回阻抗、測量阻抗和整定阻抗）的基本概念。（2）熟練掌握用幅值比較原理和相位比較原理，在復(fù)平面上分析單相阻抗繼電器的動態(tài)特性。以及用這兩種原理構(gòu)成常用單相式阻抗繼電器的方法。（3）掌握阻抗繼電器用于相間短路的基本接線方式；用于接地保護(hù)的基本接線方式。（4）掌握方向阻抗繼電器產(chǎn)生死區(qū)原因及消除死區(qū)的措施，并了解由于引入極化電壓對阻抗繼電器暫態(tài)特性的影響。（5）了解過渡電阻、電力系統(tǒng)振蕩、電壓回路斷線

3、，分支電流對距離保護(hù)工作的影響及其防止措施。（6）熟練掌握三段式距離保護(hù)的整定計算。第3頁/共106頁第一節(jié)第一節(jié) 一、 1、使用 電流保護(hù)，其整定值選擇、保護(hù)范圍隨電網(wǎng)接線方式和系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化 。對長距離、重負(fù)荷線路，由于線路的最大負(fù)荷電流可能與線路末端短路時的短路電流相差甚微，采用過電流保護(hù)，其靈敏性也常常不能滿足要求。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的35KV高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采用性能更加完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)就是其中的一種。第4頁/共106頁2.距離保護(hù)：是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)該距離的大小確定動作時限的一種繼電保護(hù)裝置。測量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，實(shí)際上是測量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)

4、之間的阻抗。該阻抗為保護(hù)安裝處的電壓與電流的比值，即 保護(hù)裝置的動作時限是距離（或阻抗）的函數(shù)。即 1tf Z lmmmIUZ2K第5頁/共106頁二、距離保護(hù)的時限特性距離保護(hù)的動作時間距離保護(hù)的動作時間t t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l l的關(guān)系稱為的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是三階梯型時限特性。距離保護(hù)的時限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是三階梯型時限特性。tKWL2WL1ZAB+ZKZKABCttt第6頁/共106頁1.起動元件:2.阻抗測量元件:3.時間元件 ：其主要作用是在發(fā)生故障的瞬間起動整套保護(hù)。采用的是過電流繼電器或者低阻抗繼電

5、器或負(fù)序電流繼電器。 作用是測量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離（即測量阻抗），、段采用帶有方向性的方向阻抗繼電器。段采用帶有偏移特性的阻抗繼電器作用是根據(jù)預(yù)定的時限特性確定動作的時限，以保證保護(hù)動作的選擇性，一般采用時間繼電器。 起動IZIIZIIIZIIItIIt1&出口5.出口元件 ：保護(hù)裝置動作后由出口執(zhí)行元件去跳閘并且發(fā)出保護(hù)動作信號。4、邏輯回路：邏輯回路的作用是對啟動、測量回路送來的信號進(jìn)行分析判斷，作 出正確的跳閘決定。第7頁/共106頁三段式距離保護(hù)I段： 保護(hù)區(qū)為本線路全長的80%-85%瞬時動作于本線路出口斷路器； II段：保護(hù)區(qū)為本線路全長，t=0.5s 動作于本線路出

6、口斷路器； III段：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時限特性，延時動作于本線路出口斷路器I、II段為主保護(hù)，III段為后備保護(hù)第8頁/共106頁第二節(jié) 阻抗繼電器 一、阻抗繼電器的動作特性單相式阻抗繼電器是指加入繼電器只有一個電壓 （可以是相電壓或線電壓) Um和一個電流 Im（可以是相電流或兩相電流差) 的阻抗繼電器，加入繼電器的電壓與電流比值稱為繼電器的測量阻抗。作用：是測量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的阻抗（距離），并與整定值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否動作。 保護(hù)的啟動阻抗為：NPIopZZ85. 0mmmIUZMN1mZ2P3TVTAmImU第9頁/共106頁TVTANPTVTANPNTANPTVNmm

7、mnnZnnIUnInUIUZ85. 0NPZ當(dāng)線路正方向0.85 處發(fā)生短路時，阻抗繼電器的測量阻抗為： MN1mZ2P3TVTAmImUI段阻抗繼電器的整定值為TVTAopIsetnnZZ第10頁/共106頁反方向短路時：測量阻抗在第三象限。如果測量阻抗的相量，落在向量以內(nèi)，則阻抗繼電器動作；反之，阻抗繼電器不動作。 正方向短路時：測量阻抗在第一象限，正向測量阻抗Zm與R軸的夾角為線路的阻抗角 L；IsetZ123MRPjXIsetZ1.由于過渡電阻及互感器誤差的影響，測量阻抗可能偏離Zset的方向2.考慮繼電器接線應(yīng)盡量簡化并且便于制造和調(diào)試，阻抗繼電器的動作特性應(yīng)該是包含Zset在內(nèi)的

8、簡單圖形。第11頁/共106頁二、阻抗繼電器的構(gòu)成方法（一）全阻抗繼電器 特性：全阻抗繼電器的動作特性是以保護(hù)安裝點(diǎn)為圓心、以整定阻抗Zset為半徑所作的一個圓。圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)，圓周是動作邊界。特點(diǎn)：動作無方向性；起動阻抗= =整定阻抗 oRjXsetZmZ1第12頁/共106頁NoImage1.比幅式全阻抗繼電器oRjXsetZmZ1setmmsetmZIUZZ動作方程第13頁/共106頁NoImage90arg27090arg270setmmsetmmsetmsetmZIUZIUZZZZ2.比相式全阻抗繼電器oRjXsetZsetmZZ 1setmZZ 第14頁/共106頁T

9、VTAmImU1UZIsetm2U動作量：制動量：setmZIU1mUU2全阻抗繼電器交流回路的原理接線 第15頁/共106頁TVTAmImUsetmZIXUTURYUsetmmxZIUUsetmmYZIUU動作量：制動量：第16頁/共106頁方向阻抗繼電器的特性圓是個以整定阻抗為直徑而通過坐標(biāo)原點(diǎn)圓 ，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為制動區(qū)。當(dāng)正方向短路時，測量阻抗Zm 在第I象限，如故障在保護(hù)范圍內(nèi)，Zm 落在園內(nèi)，繼電器動作。反向短路，測量阻抗在第三象限，繼電器不動作。保護(hù)動作具有方向性。其阻抗動作方程為：)cos(msetsetmZZm（二）方向阻抗繼電器 方向阻抗繼電器動作特性oRjXsetZs

10、etmZZ mZset第17頁/共106頁1 1、方向阻抗繼電器、方向阻抗繼電器n特點(diǎn)：特點(diǎn)：當(dāng)加入阻抗繼電器的電壓和電流之間的相位為不當(dāng)加入阻抗繼電器的電壓和電流之間的相位為不同數(shù)值時，起動阻抗就不同。當(dāng)測量阻抗角同數(shù)值時，起動阻抗就不同。當(dāng)測量阻抗角m=m=setset時，時，繼電器的起動阻抗最大繼電器的起動阻抗最大 。等于園的直徑，此時，阻抗繼。等于園的直徑，此時，阻抗繼電器的保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。電器的保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。 為使繼電器工作在為使繼電器工作在最靈敏狀態(tài)，應(yīng)調(diào)整整定阻抗角最靈敏狀態(tài)，應(yīng)調(diào)整整定阻抗角setset等于線路短路阻抗角等于線路短路阻抗角mm。n在第三象限

11、無動作區(qū)在第三象限無動作區(qū) setmsetZZZ21211、幅值比較動作方程msetmmsetIZUIZ2121動作電壓方程:l對于 電壓降可以用電抗變換器UX來獲得,對于Um 可直接從母線電壓互感器TV二次側(cè)獲得。msetIZ21第18頁/共106頁rUrIAU電壓形成回路動作量 制動量整流濾波整流濾波幅值比較回路執(zhí)行元件BUAUAU跳閘 第19頁/共106頁90arg27090arg270setmmmsetmmZIUUZZZ2.比相式方向阻抗繼電器動作方程為Zset-ZmZset-ZmZset-ZmZmZmZm00090180270第20頁/共106頁方向阻抗繼電器交流回路原理接線TVTA

12、mImUsetmZI211UTUR2UsetmZI21mUsetmZIU211setmmZIUU212動作量：制動量：第21頁/共106頁（三）偏移特性阻抗繼電器它是以 為直徑的圓，坐標(biāo)原點(diǎn)在圓內(nèi)，正向整定阻抗 ，偏移第III象限的反向阻抗為 ，圓內(nèi)為動作區(qū)，特性圓半徑為 圓心坐標(biāo)為setsetZZsetZsetZsetZ)1 (21)(21)(210setsetsetsetsetZZZZZZ特點(diǎn)：其動作特性介于方向阻抗繼電器和全阻抗繼電器之間其在第三象限的動作范圍與偏移率的大小有關(guān)，一般取0.10.2.沒有完全的方向性第22頁/共106頁1.比幅式偏移特性阻抗繼電器以電流Im乘以上式兩邊，得

13、出偏移特性阻抗圓繼電器動作特性方程為setmsetZZZ)1 (21)121setmsetZZZ)1 (21)121setmsetmmZIZIU)1 (21)1 (21（6-13）（6-12 ）幅值比較形式的動作阻抗方程為 ：mZsetZZ)1 (2100ZZmsetZ第23頁/共106頁2、比相式偏移特性阻抗繼電器0090arg270setmsetmZZZZsetZZ)1 (2100090arg270setmmsetmmZIUZIUmZ0ZZm第24頁/共106頁四、具有多邊形動作特性的阻抗繼電器四、具有多邊形動作特性的阻抗繼電器 1. 1. 四邊形特性阻抗繼電器的動作特性四邊形特性阻抗繼電

14、器的動作特性oD RCBA 四邊形以內(nèi)為動作區(qū)，以外為不動作區(qū)，即測量阻抗末端位于四條邊上為動作邊界。 第25頁/共106頁二、具有多邊形動作特性的阻抗繼電器二、具有多邊形動作特性的阻抗繼電器 若測量阻抗落在四邊形以內(nèi)，則阻抗：若測量阻抗落在四邊形以內(nèi)，則阻抗： ， ， 四個阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角小于四個阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角小于180180，要求繼，要求繼電器動作。若測量阻抗落在四邊形之外，則阻抗：電器動作。若測量阻抗落在四邊形之外，則阻抗：ZIZI、Z2Z2、Z3Z3、Z4Z4四個阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角大于四個阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角大于180180要

15、求繼要求繼電器不動作。電器不動作。 rZmZ1ZZZmA2ZZZmB3ZZZmC4ZZZmD第26頁/共106頁一一、方向阻抗繼電器的死區(qū)及其消除方法方向阻抗繼電器的死區(qū)及其消除方法 （一）（一）方向阻抗繼電器死區(qū)方向阻抗繼電器死區(qū)msetmmsetIZUIZ2121對幅值比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為 對于相位比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為 ，無法進(jìn)行比相，因而繼電器也不動作。 , 繼電器不動作。安裝處第三節(jié) 方向阻抗繼電器的特殊問題發(fā)生此情況的一定范圍，稱為方向阻抗繼電器的死區(qū)。MN1mZ2P3TVTAmImUK第27頁/共106頁 （二）消除方向阻抗繼電器死區(qū)方法在幅值比較式方向

16、阻抗繼電器的兩個比較量中引入相等的插入電壓Uch 也叫極化電壓Uj。Uj 和Uch應(yīng)滿足以下要求（1）Uch和Uj應(yīng)與Um同相（2）當(dāng)保護(hù)安裝處出口短路時， Uch和Uj應(yīng)不為零或能保持一段時間逐漸衰減到零。方法一、采用記憶回路（同KW），主要是保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中正確動作。方法二、當(dāng)穩(wěn)態(tài)情況下，靠引入非故障相電壓（引入第三相電壓）消除兩相短路的死區(qū)。 第28頁/共106頁1、記憶回路： mUIRLCRUutmuJRuu 故障前故障后 在出口短路時，極化電壓 在衰減到零之前存在， 與 同相位，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。 pUmU第29頁/共106頁 對瞬時動作的距離I段方向阻抗繼電

17、器，采用記憶回路，將電壓回路作成是一個對50HZ工頻交流的串聯(lián)諧振回路。 結(jié)論：在電阻R上的壓降 與外加電壓同相位，記憶電壓 Up 通過記憶變壓器與 Um 同相位。 RU1.記憶回路 JpsetIUUZK第30頁/共106頁引入記憶電壓以后，幅值比較的動邊條件為： pmsetmUpmsetUIZUKUIZ2121第31頁/共106頁mU122121UUUIZUKUIZpmsetmUpmsetsetmZIPU1U2U 在出口短路時，極化電壓 在衰減到零之前存在， 與 同相位，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。 pUmU1U2U第32頁/共106頁2.2.引入非故障相電壓：思考：記憶回路只能保思考：記憶

18、回路只能保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中正確動作，但它的作用程中正確動作，但它的作用時間有限。時間有限。解決方法：引入非故障相電壓。 第三相電壓為C相，它通過高阻值的電阻R接到記憶回路中 Cr和Rr的連接點(diǎn)上。 正常時 ：電壓 較高且L、C處于工頻諧振狀態(tài)，而Rh值又很大，第三相電壓 基本上不起作用。 ABUCU第33頁/共106頁當(dāng)系統(tǒng)中AB相發(fā)生突然短路時： hACLChACRLRLCLRCRUjXjXRRUIRjXIjXjXRjXII)(AChLLRcRPURXjXI jRIUUbEaE)(mabUEbUaUPRUUcEACU第34頁/共106頁結(jié)論：電阻R上電壓降

19、超前 90，即極化電壓與故障前電壓 同相位。因此，當(dāng)保護(hù)安裝處出口兩相短路時，第三相電壓可以保證方向阻抗繼電器正確動作，即能消除死區(qū)。ACURUbEaE)(mabUEbUaUPRUUcEACU第35頁/共106頁 二、極化電壓的引入對方向阻抗繼電器動作特性的影響 （一）方向阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)特性 1.比相式方向阻抗繼電器0090arg270setmmPZIUU在穩(wěn)態(tài)情況下Up與Um同相位，引入極化電壓不改方向阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)特性。當(dāng)保護(hù)安裝處發(fā)生金屬性短路時，由于Um=0，而Up不為零并可維持一段時間，所以繼電器仍然可以保持和有Um時完全相同的動作特性。因?yàn)闃O化電壓Up為比相電路提供了一個相位參

20、考的依據(jù)，使方向阻抗繼電器能夠判別故障的方向，起了方向極化的作用，所以稱其為極化電壓。第36頁/共106頁02121|UZIUnZIsetmmTsetm實(shí)際動作條件：比幅式方向阻抗繼電器mTsetmmKoperInUZIUZ0.02121UZIUnZIsetmmTsetm假設(shè)上式中各向量均為同相位，則上列方程可寫為0UZIUnsetmmToRjXsetZsetmZZmZ第37頁/共106頁考慮U0的影響后，給出Zop.k=f(Im)的關(guān)系曲線如下圖所示。 當(dāng)加入繼電器的電流較小時，繼電器的動作阻抗將下降，使阻抗繼電器的實(shí)際保護(hù)范圍縮短。為了把動作阻抗的誤差限制在一定的范圍內(nèi)，規(guī)定了加入阻抗元件

21、的電流必須使保護(hù)范圍誤差不超過10%，即精工電流。 三、阻抗繼電器的精工電流acImIoperKZsetZsetZ9.0第38頁/共106頁精工電流：就是當(dāng) 時，繼電器的動作阻抗 ，即比整定阻抗縮小了10%。 三、阻抗繼電器的精工電流acmIIsetkopZZ9 . 0 因此，當(dāng) 時，就可以保證起動阻抗的誤差在10%以內(nèi)，而這個誤差在選擇可靠系數(shù)時，已經(jīng)被考慮進(jìn)去了。 acmII op rZsetZ0.9setZrIminopImaxacIminacI第39頁/共106頁引入精確工作電流的意義： 1 1、它是用來衡量繼電器動作阻抗與整定阻抗之間的誤差是否滿、它是用來衡量繼電器動作阻抗與整定阻抗

22、之間的誤差是否滿足足10%10%的要求的要求 2 2、當(dāng)加入阻抗繼電器的電流大于精工電流，說明阻抗繼電器的、當(dāng)加入阻抗繼電器的電流大于精工電流，說明阻抗繼電器的誤差在誤差在10%10%之內(nèi)之內(nèi) 3 3、為了減小阻抗繼電器的誤差，精工電流越小越好。、為了減小阻抗繼電器的誤差，精工電流越小越好。第40頁/共106頁第三節(jié)第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式 一、對距離保護(hù)接線方式的要求及接線種一、對距離保護(hù)接線方式的要求及接線種類類 根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，加入繼電器的電壓和電流應(yīng)滿足如下要求： 1、繼電器的測量阻抗應(yīng)能準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn)，即與故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離成正比。 2、繼電器

23、的測量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，即保護(hù)范圍不隨故障類型而變化。 第41頁/共106頁 阻抗繼電器常用的接線方式有四類，如下表所示。表中“”表示按相間電壓或相電流差，“Y”表示按相電壓或相電流。、接線方式；、接線方式 ；、反應(yīng)接地故障的接線方式。第42頁/共106頁 設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離為L千米，線路每千米的正序阻抗為Z1，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓應(yīng)為： 此時，KI1阻抗繼電器的測量阻抗為 結(jié)論：在三相短路時，三個繼電器的測量阻抗均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的正序阻抗，三個繼電器均能正確動作。 lZIIlZIlZIUUUBABABAAB111)(（一）三相短路當(dāng)功率因數(shù)等于1 時，接入繼電

24、器的電壓 與電流的夾角為0 0，采用線電壓和兩相電流差的接線方式，為反應(yīng)各種相間故障，在B、C、A相各接入一只阻抗繼電器。A BCAIBICIZl)3(KlZIIUZBAABKI1)3(1 .第43頁/共106頁（二）二相短路: CCKBBBKAAACBAEUUlZIUUlZIUIII110) 2(KABCAIBICIZllZIEUlZIUlZIEIIUZlZIEUlZIEUlZIIIUZlZIIlZIIIIUZACKAAKAACACCAKIBCKBBCKBBCBBCKIBABABAABKI111)2(3 .111)2(2 .11)2(1 .)()(設(shè)AB兩相短路，對K而言第44頁/共106頁

25、結(jié)論：與三相短路時的測量阻抗相同。因此，KI1能正確動作。KI2、KI3不會動作。 同理，在BC或CA兩相短路時，相應(yīng)地分別有KI2和KI3能準(zhǔn)確測量而正確動作。 第45頁/共106頁( (三三) )中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中兩相接地短路中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中兩相接地短路 設(shè)故障發(fā)生在AB相， 。設(shè)ZL表示每千米的自感阻抗，ZM表示每千米的互感阻抗，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的故障相電壓應(yīng)為：BAIIAALBMBBLAMUI Z LI Z LUI Z LI Z L 2ABK第46頁/共106頁繼電器的測量阻抗為 ： 其值與三相短路時相同，保護(hù)能夠正確的動作。 2ABKlZlZZIIlZZIIIIUZMLBAMLB

26、ABAABKI1)1 . 1(1 .)()(00接線方式在各種金屬性相間短路時，其測量阻抗 都等于保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的線路阻抗，能滿足距離保護(hù)的要求。AALBMBBLAMUI Z LI Z LUI Z LI Z L第47頁/共106頁二、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線方式二、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線方式 單相接地故障時，應(yīng)將故障相的電壓和電流加入到繼電器中。對A相阻抗繼電器，接入繼電器的電壓Um=UA,電流Im=IA。LZILZLZLZLZIA101101LZIKIA10)3(式中 稱為零序補(bǔ)償電流，其中 ，為常數(shù)；0IK0113ZZKZlZIlZIlZIIIlZIlZIlZIUUUUA

27、AAAAAAAAA00101021002211021)(第48頁/共106頁 接入繼電器的電流 ，則故障相阻抗繼電器的測量阻抗為 它能正確地測量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)間的阻抗。為了反應(yīng)任一相的單相接地短路，接地距離保護(hù)也必須采用三個阻抗繼電器。這種具有3KI0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€方式能夠正確反應(yīng)單相接地短路、兩相接地短路和三相短路，此時接于故障相的阻抗繼電器的測量阻抗均為Z1L。 四、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線 03 IKIIAmLZIKIUZAAKI10)1(3第49頁/共106頁第五節(jié)第五節(jié) 影響距離保護(hù)正確工作的因素影響距離保護(hù)正確工作的因素這里，主要分析過渡電阻、分支電流、電力系統(tǒng)震蕩對

28、距離保護(hù)的影響。影響距離保護(hù)正確動作的因素主要有：、故障點(diǎn)的過渡電阻；、故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的分支電流；、系統(tǒng)震蕩；、電壓互感器二次回路斷線；、互感器的誤差、串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)挠绊懙?0頁/共106頁一、保護(hù)安裝處和故障點(diǎn)間分支線對距離保護(hù)影響1、助增電流的影響：KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ1111KbABlZKlZ11CABIKlBKKIZADDBI第51頁/共106頁結(jié)論1 助增電流I IDBDB的存在，使AB線路A側(cè)阻抗繼電器的測量阻抗增大，這意味著其保護(hù)范圍將會縮短，相當(dāng)于靈敏度下降 解決：在整定計算中解決，為保證選擇性，應(yīng)引入小的分支系數(shù)。第52頁/共10

29、6頁 2、外汲電流的影響：KbABlZKlZ11KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ111111CABIKlBK1KIZAD2KI第53頁/共106頁結(jié)論2汲出電流I IK2K2的存在，使阻抗繼電器的測量阻抗減小，保護(hù)范圍延長，可能造成保護(hù)無選擇動作。 解決：在整定計算中解決，為保證選擇性，計算動作電流時引入最小分支系數(shù)。第54頁/共106頁 二、短路點(diǎn)過渡電阻對距離保護(hù)影響1.短路點(diǎn)過渡電阻的特性 gggIlR1050短路點(diǎn)的過渡電阻主要是純電阻性的電弧電阻Rg，且電弧的長度和電流的大小都隨時間而變化，在短路開始瞬間電弧電流很大，電弧的長度很短，Rg很小。隨著電弧電流的

30、衰減和電弧長度的增長，Rg隨著增大，大約經(jīng)0.10.15秒后，Rg劇烈增大。 第55頁/共106頁（二）過渡電阻對單側(cè)電源線路的影響 當(dāng)Rg較大時，可能出現(xiàn)Zm2已超出保護(hù)2第段整定的特性圓范圍，而Zm1仍位于保護(hù)1第段整定的特性圓范圍以內(nèi)。此時保護(hù)1和保護(hù)2將同時以第段的時限動作，因而失去了選擇性。 保護(hù)2的測量阻抗為 ，gR 保護(hù)1的測量阻抗為 。 gABRZ第56頁/共106頁結(jié)論：短路點(diǎn)的過渡電阻總是使繼電器的測量阻抗增大，使保護(hù)范圍縮小，保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時，受過渡電阻的影響越大，同時保護(hù)裝置的整定值越小，則相對地受過渡電阻的影響也越大。 第57頁/共106頁 對于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，

31、短路點(diǎn)的過渡電阻可能使測量阻抗增大，也可能使測量阻抗減小。 保護(hù)1和保護(hù)2的測量阻抗分別為 當(dāng)為正時，測量阻抗增大，當(dāng)為負(fù)時，測量阻抗的電抗部分將減小。在后一種情況下，可能導(dǎo)致保護(hù)無選擇性的動作。 jgKKgKKKBmeRIIRIIIUZ1112jgKKABKAmeRIIZIUZ111第58頁/共106頁 （五）防止和減小過渡電阻影響的方法 1）采用能容許較大的過渡電阻而不致拒動的阻抗繼電器，可防止過渡電阻對繼電器工作的影響。如偏移特性阻抗繼電器等2）利用瞬時測量回路來固定阻抗繼電器的動作。就是把距離元件的最初動作狀態(tài)，通過起動元件的動作而固定下來，當(dāng)電弧電阻增大時，仍以預(yù)定的時限動作跳閘。它

32、通常應(yīng)用于距離保護(hù)第段。 第59頁/共106頁 KAIKMKTtZKImUmI第60頁/共106頁在短路的初瞬間，KA及KI均動作， KM、KT起動，通過KA的接點(diǎn)及KM自保持，此后KM的動作與KI無關(guān)，經(jīng)過KT的延時發(fā)出跳閘脈沖。既使電弧電阻增大，使KI返回，保護(hù)仍能以預(yù)定的延時跳閘。KI-+KMKAKTKMKMKT圖6-63 瞬間測定裝置的原理接線圖減小過渡電阻對距離保護(hù)影響的措施減小過渡電阻對距離保護(hù)影響的措施第61頁/共106頁 三、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響 在電力系統(tǒng)中，由于輸電線路在電力系統(tǒng)中，由于輸電線路 1.1.輸送功率過大而超過穩(wěn)定極限、輸送功率過大而超過穩(wěn)定極限、 2.

33、2.無功功率不足而引起系統(tǒng)電壓降低、無功功率不足而引起系統(tǒng)電壓降低、 3.3.短路故障切除緩慢短路故障切除緩慢 4.4.由于采用非同期自動重合閘不成功由于采用非同期自動重合閘不成功 都有可能引起系統(tǒng)振蕩。都有可能引起系統(tǒng)振蕩。第62頁/共106頁（一）電力系統(tǒng)振蕩時電流、電壓的分布（一）電力系統(tǒng)振蕩時電流、電壓的分布 1.系統(tǒng)振蕩時電流變化的特點(diǎn)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，設(shè) 超前于 的相位角為, ，且系統(tǒng)中各元件的阻抗角相等，則振蕩電流為 MENEEEENMZEZEEZZZEEINMSNLSMNMMMNMENEMRMXNRNX1X1RMI第63頁/共106頁cos1sinarctancos21)1 (

34、)1 (2hhehhEheEeEEEEEEjMjMjMNMNM2sin21MEEh)(2cos21zjNLMMehhZEZZZEISNLSMSNLSMzRRRXXX arctan2sin2ZEIMM第64頁/共106頁2sin2ZEIMM=360, ZEIMM/2=180, 0MI結(jié)論：振蕩電流的幅值及相位都與振蕩角有關(guān)，只有振蕩角恒定不變時，IM和為常數(shù)，振蕩電流才是純正弦函數(shù)，cos1sinarctanhh)(2cos21zjMNLMMehhZEZZZEI第65頁/共106頁系統(tǒng)M、N、Z點(diǎn)的電壓分別為： sMMMMZIEUsNMNLMMMNZIEZZIEU)(ZIEUMMZ21Z點(diǎn)位于Z

35、/2處。2.電力系統(tǒng)振蕩時電壓的變化特點(diǎn)（系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等） LMNMMNZIUUU)21）UM,UN、UZ的矢量的末端落在EM-EN直線上3）UZ的矢量最小，Z點(diǎn)稱為系統(tǒng)在振蕩角為時的振蕩中心第66頁/共106頁母線M的電壓：MjMMMMMMZZeEEZIEU)1 (=0, 90, =180, 270, =360, MMEU MUMMMMZZE2EUU , MUMMEU ,MU)1 (jMNMNMeEEEEEE第67頁/共106頁 在Z點(diǎn)位于Z/2處，4）當(dāng)=180時，三相短路。 因此，繼電保護(hù)裝置必須具備區(qū)別三相短路和系統(tǒng)振蕩的能力，才能保證在系統(tǒng)振蕩狀態(tài)下的正確工作。 此點(diǎn)的電

36、氣參數(shù)與什么故障相類似？IM=2E/Z達(dá)最大值，電壓Uz=0，ZIEUMMZ21此點(diǎn)稱為系統(tǒng)振蕩中心。電壓Uz=0，第68頁/共106頁( (二）電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響二）電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響 M母線上阻抗繼電器的測量阻抗為應(yīng)用尤拉公式及三角公式，有 2cot122cot12cot12sin2)2cot1 (2sin22cos2sin22sin2sincos112222jjjjjejMjMNMMMMMMMMMMMmZZeZZEEEZIEIZIEIUZ11第69頁/共106頁 )2(, 02,1802)2(, 12,902)2(,2,022121000MmMmMmMmZZZctgZ

37、jZZZctgZjZZZctgctgZjZZZjXRooMNmZMZZ 211Z結(jié)論：阻抗繼電器的測量阻抗將在Z的垂直平分線OO上移動。 當(dāng)由0變化到360時，測量阻抗終點(diǎn)的軌跡是垂直Z的直線。 MjMMmZZeIUZ112cot121jej第70頁/共106頁2cot21)21(2cot21)21(2cot2121ZjZnZjZZZZjZZZMMmZ21Z21當(dāng)n為不同數(shù)值時，測量阻抗隨變化的軌跡就是與oo平行的一條直線1.當(dāng)n=1/2時，特性直線通過坐標(biāo)原點(diǎn)，相當(dāng)于保護(hù)裝置安裝在振蕩中心處2.當(dāng)n1/2時，直線族與+ jX軸相交，此時振蕩中心位于保護(hù)范圍的正方向3.當(dāng)n1/2時，直線族與-

38、 jX軸相交,此時振蕩中心位于保護(hù)范圍的反方向。jX第71頁/共106頁以變電站M處的保護(hù)為例,其距離段起動阻抗整定為0.85ZMN，在下圖中以長度MA表示，由此可繪出各種繼電器的動作特性曲線。 結(jié)論：在同樣整定值的條件下全阻抗繼電器受振蕩的影響最大，而橢圓繼電器所受的影響最小。 2.電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響 ANRjX1 23oo 第72頁/共106頁結(jié)論：(1)繼電器的動作特性在阻抗平面沿oo方向所占的面積越大，受振蕩的影響就越大。(2)距離保護(hù)受振蕩的影響與保護(hù)安裝的地點(diǎn)有關(guān)。保護(hù)安裝地點(diǎn)越靠近于振蕩中心，距離保護(hù)受振蕩的影響越大，而振蕩中心在保護(hù)范圍以外時，距離保護(hù)不會誤動。 （3

39、）當(dāng)保護(hù)的動作帶有較大的延時時，如距離段，可利用延時躲開振蕩的影響。 ANRjX1 23oo 第73頁/共106頁( (三）振蕩閉鎖回路三）振蕩閉鎖回路 1.電力系統(tǒng)振蕩和短路時的主要區(qū)別。 (1)振蕩時電流和各電壓幅值的變化速度較慢,而短路時電流是突然增大,電壓也突然降低。 (2)振蕩時電流和各點(diǎn)電壓幅值均作周期變化，各點(diǎn)電壓與電流之間的相位角也作周期變化。 (3) 振蕩時三相完全對稱,電力系統(tǒng)中不會出現(xiàn)負(fù)序分量；而短路時,總要長期(在不對稱短路過程中)或瞬間(在三相短路開始時)出現(xiàn)負(fù)序分量。 第74頁/共106頁2.2.對振蕩閉鎖回路的要求對振蕩閉鎖回路的要求 (1)系統(tǒng)振蕩而沒故障時,應(yīng)

40、可靠將保護(hù)閉鎖。 (2)系統(tǒng)發(fā)生各種類型故障,保護(hù)不應(yīng)被閉鎖。 (3)在振蕩過程中發(fā)生故障時,保護(hù)應(yīng)能正確動作。 (4)先故障,且故障發(fā)生在保護(hù)范圍之外,而后振蕩,保護(hù)不能無選擇性動作。 第75頁/共106頁1.1.利用負(fù)序利用負(fù)序( (和零序和零序) )分量起動的振蕩閉鎖回路分量起動的振蕩閉鎖回路 )(22UI第76頁/共106頁第77頁/共106頁第八節(jié)第八節(jié) 距離保護(hù)的整定計算距離保護(hù)的整定計算一、距離保護(hù)一、距離保護(hù) 段段 1.動作阻抗 2.動作時限 01tTVTAIpIsetrelABrelIpnnZZKZKZ1 .01 .1 .085. 08 . 0距離I段的動作時間等于保護(hù)裝置的

41、固有動作時間，一般小于0.12s第78頁/共106頁二、距離II段 整定原則： 1、與下一相鄰線路距離I段配合抗兩者取小者作為動作阻取低壓側(cè)出口短路、躲過下一相鄰變壓器取7 . 0)(28 . 0)(1 .2 .1 .relTbABrelIIoprelIopbABrelIIopKZKZKZKZKZKZ式中 Kb為分支系數(shù)，minbABBCIIKTVTAIIpIIsetnnZZ1 .01 .繼電器的整定阻抗為第79頁/共106頁2.2.動作時限動作時限 3.3.靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)： 如靈敏度不能滿足要求，可按照與下一線路保護(hù)第段相配合的原則選擇動作阻抗，即第段的動作時限應(yīng)比下一線路第段的動作

42、時限大一個時限階段， 12tttt 5 .1op1ABsenZZK2 .opbrel1 .opZKZKZABttt21第80頁/共106頁三、距離III段1.整定原則（1）.躲過本線路最小負(fù)荷阻抗)/(cos,15. 11 . 13 . 12 . 19 . 011 .1 .1 .1 .max.min.min.1 .loasetIIIoperIIIsetIIIoperIIIsetresrellNllssresrelIIIoperZZZZKKIUZZKKKZ則作為測量元件若采用方向阻抗繼電器則為測量元件若采用全阻抗繼電器作取取第81頁/共106頁思考：靈敏度不能滿足要求時， 怎么辦？采用方向阻抗繼

43、電器，以提高靈敏度 方向阻抗繼電器的動作阻抗為 結(jié)論：采用方向阻抗繼電器時，保護(hù)的靈敏度比采用全阻抗繼電器時可提高1/cos(m - L )。 L.minop.1relressKLcosZZK K K（2）與相鄰線路的第II段相配合85. 08 . 02 .opbrel1 .op取IIIrelABIIIIIIKZKZKZ第82頁/共106頁2 2動作時限動作時限 3.3.靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn) 作近后備保護(hù)時 作遠(yuǎn)后備保護(hù)時，其靈敏度按相鄰線路末端金屬性短路故障來校驗(yàn) 式中，Kb為分支系數(shù)，取最大可能值。 ttt215 . 11 .opsenABZZK近2 . 1b1 .opsenBCABZKZ

44、ZK遠(yuǎn)第83頁/共106頁四、阻抗繼電器的整定四、阻抗繼電器的整定 保護(hù)二次側(cè)動作阻抗 ；式中 Kcon接線系數(shù)。對全阻抗繼電器： 0接線， Kcon； 30接線， Kcon3 。對方向阻抗繼電器： 0接線， Kcon； 30接線， Kcon2 。op .opconTATTVKZZKK第84頁/共106頁五、對距離保護(hù)的評價五、對距離保護(hù)的評價 1.主要優(yōu)點(diǎn) （1）能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護(hù)動作選擇性的要求。（2）阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。 2.主要缺點(diǎn) （1）不能實(shí)現(xiàn)全線瞬動。 （2）距離保護(hù)裝置較復(fù)雜，調(diào)試比較麻煩，可靠性較低

45、。 第85頁/共106頁 在圖6-70所示網(wǎng)絡(luò)中，各線路均裝有距離保護(hù)，試對其中保護(hù)1的相間短路保護(hù)、段進(jìn)行整定計算。已知線路AB的最大負(fù)荷電流IL.max=350A,功率因數(shù)cos=0.9，各線路每公里阻抗Z1=0.4/km，短路阻抗角L = 70 ，電動機(jī)的自起動系數(shù)Kss=1,正常時母線最低工作電壓UMN.min取等0.9UN(UN=115kV)。 第86頁/共106頁例6-2題網(wǎng)絡(luò)圖第87頁/共106頁 AB 線路的正序阻抗 123040lZZAB1AB . BC 線路的正序阻抗 246040lZZBC1BC .變壓器的等值阻抗 1 .445 .311151005 .10100%2T2

46、TkTSUUZ解：解： 1.1.有關(guān)各元件阻抗值的計算有關(guān)各元件阻抗值的計算 第88頁/共106頁2.2.距離距離段的整定段的整定 )(minbrelrel1 .opBCABZKKZKZ(1)動作阻抗： (2)動作時間： 0Its2 .101285. 0rel1 .ABopZKZ(1)動作阻抗：按兩個條件選擇。 3.距離段的整定1)與相鄰線路BC的保護(hù)3(或保護(hù)5)的段配合 1min100%85%IoppABZlZ第89頁/共106頁3.3.距離距離段段 )(minbrelrel1 .opBCABZKKZKZ215. 112)15. 01 (BABBA12minbXZXZZXXZXIIKABB

47、CBCAB19. 1215. 11301220min. b K10.8(12 1.19 0.85 24)29IIopZ第90頁/共106頁 2)按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口點(diǎn)短路整定 取以上兩個計算值中較小者為段定值，即取 3距離段 )(Tmin. brel1 .opZKZKZAB2 .72) 1 .4407. 212(7 . 007. 2130122011 .opmax.Bmin.A13minbZXZXIIKAB 29opZ第91頁/共106頁 (3)(3)靈敏性校驗(yàn)靈敏性校驗(yàn)3.距離段 sttt5 . 0315 . 142. 212291 .opsenABZZK第92頁/共106頁4.4.距

48、離距離段整定段整定 (1) (1) 動作阻抗：動作阻抗： 0 . 25 . 035 . 01t1 .17035. 031159 . 031159 . 0)cos(maxLmaxAminAmin.LLkssrerelminL1 .opIIUZKKKZZ5 .172)8 .2570cos(115. 12 . 11 .1701 .opZ（2）動作時間 :取其中較長者 tttttt2310181或第93頁/共106頁BCABZKZZKmaxbop.1sen遠(yuǎn) 1）本線路末端短路時的靈敏系數(shù) 4.距離段 整定5 . 14 .14125 .1721 .opsenABZZK近2)相鄰元件末端短路時的靈敏系數(shù)

49、 相鄰線路末端短路時的靈敏系數(shù)為 2 . 14 . 22448. 2125 .172sen遠(yuǎn)K第94頁/共106頁相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點(diǎn)短路時的靈敏系數(shù)中，最大分支系數(shù)為 4.距離段 48. 225251225minBminBmaxA12maxbXXZXIIKAB2 . 14 . 22448. 2125 .172sen遠(yuǎn)K第95頁/共106頁例6-1在圖6-68所示網(wǎng)絡(luò)中，各線路均裝有距離保護(hù)，試對其中保護(hù)1的相間短路保護(hù)、段進(jìn)行整定計算。已知線路AB和BC的最大負(fù)荷電流IL.max=450A,負(fù)荷的功率因數(shù)cos =0.8，各線路每公里阻抗Z1=0.4 /km，短路阻抗角 L = 70 ，電動機(jī)的自起動系數(shù)Kss=1.5,正常時母線最