第三章電網(wǎng)的距離保護(hù)srp

1、第三章第三章 電網(wǎng)的電網(wǎng)的距離保護(hù)距離保護(hù)第一節(jié) 距離保護(hù)概述 v一、距離保護(hù)的基本概念一、距離保護(hù)的基本概念v電流保護(hù)對(duì)于容量大、電壓高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，難于滿足電網(wǎng)對(duì)保護(hù)的要求。一般只適用于35kv及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。v對(duì)于110kv及以上電壓等級(jí)的復(fù)雜電網(wǎng)，必須采用性能更加完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)就是適應(yīng)這種要求的一種保護(hù)原理。v距離保護(hù)距離保護(hù)：反應(yīng)保護(hù)安裝地點(diǎn)至故障點(diǎn)之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。v主要元件為距離繼電器，可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測(cè)知保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)間的阻抗值。距離保護(hù)保護(hù)范圍通常用整定阻抗 的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。setZv正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)

2、安裝處測(cè)量到的阻抗為負(fù)荷阻抗 ，即v (3-1)v式中 被保護(hù)線路母線的相電壓，測(cè)量電壓；v 被保護(hù)線路的電流，測(cè)量電流；v 測(cè)量電壓與測(cè)量電流之比，測(cè)量阻抗。v在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)安裝處的測(cè)量電壓為 ，測(cè)量電流為故障電流 ，這時(shí)的測(cè)量阻抗為保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的短路阻抗 ，v v (3-2)LmmmZIUZmUmImZkmUUkIkZkkkmmmZIUIUZ當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí)，即當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí)，即 時(shí)繼電器不動(dòng)。時(shí)繼電器不動(dòng)。當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍內(nèi)，即當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍內(nèi)，即 繼電器動(dòng)作。繼電器動(dòng)作。mZsetZmZsetZv二、時(shí)限特性二、時(shí)限特性v距離保護(hù)的動(dòng)作

3、時(shí)間t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l的關(guān)系稱(chēng)為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時(shí)限特性，稱(chēng)為距離保護(hù)的、段ZZZ312保 護(hù) 3的 I段保 護(hù) 3的 II段保 護(hù) 3的 III段I3tI2tII2tII3tIII3ttIII2tI1t圖 3-1距 離 保 護(hù) 的 時(shí) 限 特 性lACBv距離保護(hù)的第段是瞬時(shí)動(dòng)作的， 是保護(hù)本身的固有動(dòng)作時(shí)間。以保護(hù)3為例，其起動(dòng)阻抗的整定值必須躲開(kāi)這一點(diǎn)短路時(shí)所測(cè)量到的阻抗 ，即 ?？紤]到阻抗繼電器和電流、電壓互感器的誤差，需引入可靠系數(shù) （一般取0.80.85）：v為了切除本線路末端15%20%范圍以內(nèi)的故障，需要設(shè)置距離保護(hù)第段。距離段整定

4、值的選擇不超過(guò)下一條線路距離段的保護(hù)范圍，同時(shí)高出一個(gè) 的時(shí)限，以保證選擇性。v引入可靠系數(shù) ，則保護(hù)3的起動(dòng)阻抗為ItABZABIact.3ZZrelKAB)85. 08 . 0(Zact.3ZtrelK)Z(Zact.2ABrelact.3ZK距離段和段的聯(lián)合工作構(gòu)成本線路的主保護(hù)。v三、距離保護(hù)的組成三、距離保護(hù)的組成v 三段式距離保護(hù)裝置一般由以下四種元件組成，其邏輯關(guān)系如圖3-2所示。 v 876543?出口元件跳閘12圖3-2 距離保護(hù)原理的組成元件框圖起動(dòng)元件方向元件?ZIZIIZIIItIIItII第二節(jié) 阻抗繼電器阻抗繼電器v阻抗繼電器是距離保護(hù)裝置的核心元件，其主要作用是測(cè)

5、量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離，并與整定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。阻抗繼電器按其構(gòu)成方式可分為單相式和多相補(bǔ)償式。v單相式阻抗繼電器是指加入繼電器的只有一個(gè)電壓 (可以是相電壓或線電壓)和一個(gè)電流 （可以是相電流或兩相電流之差）的阻抗繼電器。 和 的比值稱(chēng)為繼電器的測(cè)量阻抗 。由于 可以寫(xiě)成 的復(fù)數(shù)形式，所以可以利用復(fù)數(shù)平面來(lái)分析這種繼電器的動(dòng)作特性，并用一定的幾何圖形把它表示出來(lái)。 mUmImUmImZmZjXR ABC(a)TAIZm.Um.ICRjXB(b)ATVBCIset85. 0ZZBCZIsetZk圖3-3 用復(fù)數(shù)平面分析阻抗繼電器的特性 （a）系統(tǒng)圖；(b)阻抗特

6、性圖v一、具有圓及直線動(dòng)作特性的阻抗繼電器一、具有圓及直線動(dòng)作特性的阻抗繼電器v單相式圓特性和直線特性阻抗繼電器的構(gòu)成方法有兩種：比幅式阻抗繼電器，比相式阻抗繼電器。v（一）特性分析及電壓形成回路v1全阻抗繼電器v（1）幅值比較v全阻抗繼電器的動(dòng)作與邊界條件為：v v或v msetZZmmmsetIZIZzsetzmRjXOk圖34 全阻抗繼電器的動(dòng)作特性v比較兩電壓量幅值的全阻抗繼電器的電壓形成回路：TATXm.IAZIsetm.BTMmUTV圖35 全阻抗繼電器幅值比較電壓形成回路Bv（2）相位比較v相位比較的動(dòng)作特性如圖3-6 所示，繼電器的動(dòng)作與邊界條件為 與 的夾角小于等于 ，即v

7、(3-6)v兩邊同乘以電流量得v (3-7)v上式中， 量超前于 量時(shí) 角為正，反之為負(fù)。構(gòu)成相位比較的電壓形成回路如圖3-7所示。msetZZmsetZZ90arg90msetmsetZZZZ9090argarg90msetmsetCDUUUUDCzsetzmRjXOzset-jXRRjXzmzsetzmzset-zm(a)(b)(c) 圖36 相位比較方式分析全阻抗繼電器的動(dòng)作特性（a）測(cè)量阻抗在圓上；（b）測(cè)量阻抗在圓內(nèi)；（c）測(cè)量阻抗在圓外zmzset+zmzset-zmzsetzset+zmzset+zmOOm.ITXTMsetmZIm.U圖 3 7 全 阻 抗 繼 電 器 相 位

8、比 較 電 壓 形 成 回 路DCsetmZIv2.方向阻抗繼電器v(1) 幅值比較zsetRjXOzsetzsetRjXOzmzm(b)(a)set21Zzmzm-set21Z 圖38 方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性 （a）幅值比較的分析（b）相位比較的分析-v方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性為一個(gè)圓，動(dòng)作具有方向性，幅值比較的動(dòng)作與邊界條件為：v (3-8)v兩邊同乘以電流得v (3-9)setmset2121ZZZBZIUZIAsetmmsetm2121m.ITX.A.BTMm.U圖39 方向阻抗繼電器幅值比較電壓形成回路setm21ZIsetm21ZIv（2）相位比較v相位比較的方向阻抗繼電器動(dòng)作特

9、性如圖3-8（b）所示，其動(dòng)作與邊界條件為v (3-10)v分式上下同乘以電流v (3-11)v方向阻抗繼電器相位比較的電壓形成回路，如圖3-10所示。90arg90mmsetZZZ90arg90yykUUUm.Im.UTX.C.DTM圖 3 10 方 向 阻 抗 繼 電 器 相 位 比 較 電 壓 形 成 回 路setm21ZIv3偏移特性阻抗繼電器v（1）幅值比較v 偏移特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性，圓的直徑為 與 之差。圖311 偏移特性阻抗繼電器動(dòng)作特性zsetRjXOzmOset.ZsetZsetZ)(21)(21setsetmsetsetZZZZZsetmmsetm)1(21)1(21

10、ZIUZI動(dòng)作條件： 兩邊同乘以電流：v（2）相位比較v偏移特性阻抗繼電器相位比較分析，如圖3-12所示，其相位比較的動(dòng)作與邊界條件為v兩邊同乘以電流得v (3-15)v偏移特性阻抗繼電器幅值比較和相位比較的電壓形成回路與方向阻抗繼電器的類(lèi)似，這里從略。90arg90setmmsetZZZZ90argarg90setmmmsetmCDZIUUZIv4直線特性阻抗繼電器msetm2ZZZBUZIUAmsetmm290arg90setsetmZZZ90arg90setmsetmmZIZIU幅值比較動(dòng)作條件：相位比較動(dòng)作條件：O(a)(b)jXRCOjXRACmset2ZZset2Zset2Zset

11、ZsetZmZsetmZZ mZAAAv(二)阻抗繼電器的比較回路 v具有圓或直線特性阻抗繼電器可以用比較兩個(gè)電氣量幅值的方法來(lái)構(gòu)成，也可以用比較兩個(gè)電氣量相位的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。電壓形成比幅回路mUmI執(zhí)行（輸出）ABBA（a）電壓形成比幅回路mUmI執(zhí)行（輸出）DC90arg90CD（b）圖3-15 阻抗繼電器的構(gòu)成原理方框圖 （a）幅值比較 （b）相位比較v1 微機(jī)保護(hù)中幅值比較的實(shí)現(xiàn)：v設(shè)由傅氏算法算出的電壓和電流實(shí)、虛部分別用 、 和 、 表示， UmIRmUjUUURUIURIIIImIRmIjIIImm2I2RIRRI2I2RIIRRIRIRmmmjXRIIIUIUjIIIUIUjII

12、jUUIUZmmIUmmmmm)(ZIUIUZv2. 微機(jī)保護(hù)中相位比較的實(shí)現(xiàn)v在微機(jī)保護(hù)中，相位比較既可以用阻抗形式實(shí)現(xiàn)，也可以用電壓的形式實(shí)現(xiàn)。v在用電壓比較方式的情況下，分為相量比較和瞬時(shí)采樣值比較兩種：v(1) 相量比較方式。mZCZDZ動(dòng)作范圍：9090比相動(dòng)作條件：0DICIDRCRUUUU動(dòng)作范圍：1800比相動(dòng)作條件：0DICRDRCIUUUUv(2) 瞬時(shí)采樣值比較方式。0)()()4()4(DCDCnunuNnuNnu0)4()()()4(DCDCNnununuNnuv這種算法只需要用相隔1/4工頻周期的兩個(gè)采樣值就可以完成比相，故可稱(chēng)為比相的兩點(diǎn)積算法。由于該方法用瞬時(shí)值

13、比相，受輸入量中的諧波等干擾信號(hào)的影響較大，故必須先用數(shù)字濾波算法濾除輸入中的干擾信號(hào)，然后再進(jìn)行比相。v二具有多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器二具有多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器v如圖3-16所示，阻抗繼電器準(zhǔn)四邊形動(dòng)作特性，準(zhǔn)四邊形以內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，以外為不動(dòng)區(qū)，即測(cè)量阻抗末端位于準(zhǔn)四條邊上為動(dòng)作邊界。RjX圖3-16 阻抗繼電器的準(zhǔn)四邊形動(dòng)作特性O(shè)1432mZv設(shè)測(cè)量阻抗 的實(shí)部為 ，虛部為 ，則圖3-16在第象限部分的特性可以表示為 v (3-36) 第象限部分的特性可以表示為v (3-37) 第象限部分的特性可以表示為v (3-38)v綜合以上三式，動(dòng)作特性可以表示為v （3-39）mZmRmX1

14、mmsetmtgRXRR2mmsetmtgXRRX4msetm3msetmtgctgRXXXRR4msetm1m3msetm2mtgtgctgtgRXXRXRRXv其中 若取 ， ， ，則 ， ， ，式（3-39）又可表示為 (3-40)v該式可以方便地在微機(jī)保護(hù)中實(shí)現(xiàn)。0 ,0 , 0mmmmXXXX0 ,0 , 0mmmmRRRR14214531 . 744125. 0249. 0tgtg211ctg381125. 01245. 0ctg4msetmmmsetmm814141RXXRXRRXv 三三. 方向阻抗繼電器的死區(qū)及死區(qū)的消除方法方向阻抗繼電器的死區(qū)及死區(qū)的消除方法v對(duì)于方向阻抗繼

15、電器，當(dāng)保護(hù)出口短路時(shí)，故障線路母線上的殘余電壓將降低到零，即 。對(duì)幅值比較的方向阻抗繼電器，其動(dòng)作條件為 當(dāng) 時(shí)，該v式變?yōu)?，此時(shí)被比較的兩個(gè)電壓變?yōu)橄嗟?，理論上處于?dòng)作邊界，實(shí)際上，由于繼電器的執(zhí)行元件動(dòng)作需要消耗一定的功率，因此，在這樣情況下繼電器不動(dòng)作。對(duì)于相位比較的方向阻抗繼電器，其動(dòng)作條件為 v ，當(dāng) 時(shí)，無(wú)法進(jìn)行比相，繼 電器也不動(dòng)作。這種不動(dòng)作的范圍，稱(chēng)為保護(hù)裝置的“死區(qū)”。利用記憶回路和引入第三相電壓減小和消除死區(qū)。 0mU,2121setmmsetmZIUZI0mUsetmsetm2121ZIZI90arg90mmsetmUUZI0mUv 1記憶回路 v對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的距離I

16、段方向阻抗繼電器，在電壓 的回路中廣泛采用“記憶回路”的接線，即將電壓回路看作是一個(gè)對(duì)50HZ工頻交流的串聯(lián)諧振回路，其原理接線圖如圖3-17所示，圖3-18是常用的實(shí)際接線之一。圖3-18中， 、 、 是在原幅值比較的測(cè)量電壓 回路中接入一個(gè)串聯(lián)諧振回路。取 ，則諧振回路中的電流 與外加測(cè)量電壓 同相位，所以在電阻 上的壓降 也與外加電壓 同相位，記憶電壓 通過(guò)記憶變壓器T與 同相位。 mUjRjCjLmUcjLj1jImUjRRUmUjUmU圖317 “記憶回路”的原理接線圖R.UjRjIjCm.UjLv.m.I圖318 具有記憶的幅值比較的方向阻抗繼電器電壓形成回路TXTjUsetm.2

17、1ZIjU TMR.Um.UjRjIjCm.UABjLABsetm.21ZIv引入記憶電壓以后，幅值比較的動(dòng)邊條件為：v (3-41) 在出口短路時(shí)， =0，由于諧振回路的儲(chǔ)能作用，記憶電壓 在衰減到零之前存在，且與故障前 同相位。由于繼電器記錄了故障前的電壓，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。 2引入第三相電壓 記憶回路只能保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過(guò)程中正確動(dòng)作，但它的作用時(shí)間有限。為了克服這一缺點(diǎn)，再引入非故障相電壓。圖3-19（a）所示為在方向阻抗繼電器中引入第三相電壓，并將第三相電壓和記憶回路并用的方案。由圖3-19（a）可見(jiàn)，第三相電壓為C相，它通過(guò)高阻值的電阻R接到記憶回路中 和 的連接

18、點(diǎn)上。正常時(shí) ，由于 電壓較高且 、 處于工頻諧振狀態(tài)，而R值又很大，使作用jsetmmjsetm2121UZIUUZImUjUmUjCjLABUjLjCv在 上的電流主要來(lái)自 且是電阻性的，第三相電壓 基本上不起作用。當(dāng)系統(tǒng)中AB相發(fā)生突然短路時(shí)， 突然為零,此時(shí)記憶回路發(fā)揮了作用，使繼電器得到一個(gè)和故障v前 相位相同的極化 電壓，但它將逐漸衰減到零，這時(shí)第三相電壓的作用表現(xiàn)出來(lái)，圖3-19（b）為圖3-19(a)在保護(hù)出口AB兩相短路時(shí),記憶電壓消失后的等值電路。電阻R中的電流 與 同相位,因?yàn)殡娮鑂的數(shù)值遠(yuǎn)大于 的值,而 在 、 支路中的分流為v在電阻 上的壓降v jRABUCUABUy

19、UjURIACUjjj/)1(LjcjRRIjRjCjLjRLjcjjLjRcjRjxIjxjxRjxIIjRLjRjcjRXI jRIUv從向量圖3-19（c）中可以看出， 超 前近 ，電阻 上電壓降 超前 cjIRI90jRRU圖 3 19 引 入 第 三 相 電 壓 產(chǎn) 生 極 化 電 壓 的 工 作 原 理（a）原理圖；（b）短路后的等值電路；（c）相量分析jRjCm.UABj.U Tj.UjLCRj.Uj.UTk.UjRjCjL.RI(a)(b)(c)A.B.UU A.EB.ER.IBC.AC.UU jcj.j.RIU ABCC.Ev ，即極化電壓與故障前電壓 同相位。因此，當(dāng)出口兩

20、相短路時(shí)，第三相電壓可以在繼電器中產(chǎn)生和故障前電壓 （即 ）同相的而且不衰減的極化電壓 ，以保證方向阻抗繼電器正確動(dòng)作，即能消除死區(qū)。v 3記憶電壓對(duì)方向阻抗繼電器特性的影響v方向阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)特性：v ACU90ABUmUABUjUjsetmmjsetm2121UZIUUZIO(a)m.IjXOj.UCm.IRm.Uj.UO(b)m.IjXOm.IRm.Uj.UsetmZIABsetmZIv(2)方向阻抗繼電器的初態(tài)特性v 相位比較的方向阻抗繼電器在引入記憶電壓 以后，其動(dòng)作與邊界條件已變?yōu)椋簐 90argarg90LmsetmUUZICDv保護(hù)正方向短路圖321 正方向短路時(shí)系統(tǒng)接線圖.

21、UEZksetZxZkZmxZZEIv此處 為 和短路點(diǎn)過(guò)渡阻抗之和，從而有v繼電器動(dòng)作條件為v (3-46)v如果短路前為空載，則 ，從而有v (3-47)mZkZEZZZZZZImxmsetmset)(90arg90jmxmsetUEZZZZ90arg90mxmsetZZZZEUj圖322 正向電路時(shí)的初態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性初態(tài)特性zsetRjXOXZv在記憶回路作用下的動(dòng)態(tài)特性圓擴(kuò)大了動(dòng)作范圍，而又不失去方向性，因此，對(duì)消除死區(qū)和減小過(guò)渡電阻的影響都是有利的。 v 保護(hù)反方向短路 系統(tǒng)的接線及參數(shù)如圖3-23所示，此時(shí)短路電流由 供給，但仍假定電流的正方向由母線流向被保護(hù)線路，且 ，因 ， ，

22、v ，v若短路前是空載，則在記憶作用消失前，記憶電壓 ，繼電器的動(dòng)作條件為v (3-48)v將 代入上式，得v (3-49)v此時(shí)繼電器的動(dòng)作特性為以向量（ ）為直徑所作的圓，如圖3-24所示，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。EsetxZZ mmZIUxmZUEIxmxm.xm,)( ,)(ZZEIEZIZIEZIUEUj90arg90.msetEZIZIE90arg90mxsetmZZZZsetxZZ 圖323 反方向短路時(shí)系統(tǒng)接線圖ZsetZxZkZEkv當(dāng)反方向短路時(shí)，必須出現(xiàn)一個(gè)正的短路阻抗才可能引起繼電器的動(dòng)作，但實(shí)際上繼電器測(cè)量到的是 ，在第象限，因此，在反方向短路時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，繼電器有明確的方向

23、性。dZ圖324 反向短路時(shí)的初態(tài)特性圖穩(wěn)態(tài)特性初態(tài)特性RjXzsetxZmZv四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓v 圖325 方向阻抗繼電器的 曲線)(mactIfZ0.9zsetzsetmIactZgIv精工電流：當(dāng) 時(shí)，繼電器的動(dòng)作阻抗 ，即比整定阻抗縮小了10%。因此，當(dāng) 時(shí)，就可以保證起動(dòng)阻抗的誤差在10%以內(nèi)，而這個(gè)誤差在選擇可靠系數(shù)時(shí)，已經(jīng)被考慮進(jìn)去了。gmIIsetact9 . 0 ZZ精工電壓：精工電流和整定阻抗的乘積：setggZIU第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式 v一、對(duì)距離保護(hù)接線方式的要求一、對(duì)距離保護(hù)接線方式的要求v

24、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：v繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)能準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn)，即與故障點(diǎn)至保繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)能準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn)，即與故障點(diǎn)至保障安裝處的距離成正比。障安裝處的距離成正比。v繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類(lèi)型無(wú)關(guān)，即保護(hù)范圍不隨故障繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類(lèi)型無(wú)關(guān)，即保護(hù)范圍不隨故障類(lèi)型而變化。類(lèi)型而變化。v.BIAUBUCUCIAIABUCAUBCU接線方式繼電器1K2K3KAIBICI03IKIUYYKUKUKUKIKIKIKIKU0A3IKI0C3IKI0B3IKIACIICBIIBAIICAUBCUABUBCUCAUABU)0(IU)30(IU)30(IU阻抗

25、繼電器的常用接線方式v 二、反應(yīng)相間短路阻抗繼電器的接線二、反應(yīng)相間短路阻抗繼電器的接線v三相短路v如圖3-26所示，由于三相對(duì)稱(chēng)，三個(gè)阻抗繼電器 的工作情況完全相同，以 為例分析。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)千米，線路每千米的正序阻抗為 ，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓：1K3K1K圖326 三相短路測(cè)量阻抗分析EZk(3)L1ZLZIILZILZIUUU1BA1B1ABAAB)( LZIIUZ1BAAB3m三個(gè)繼電器的測(cè)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(gè)繼電器均能正確動(dòng)作。 2兩相短路v設(shè)以AB兩相短路為例，分析此時(shí)三個(gè)阻抗繼電器的測(cè)量阻抗。對(duì) 而言1KLZIILZILZI

26、U1BA1B1AAB)(圖327 兩相短路測(cè)量阻抗分析EL(2)ABkZLZIIUZ1BAAB(2)m 能正確動(dòng)作。 、 測(cè)量阻抗大于 ，不能動(dòng)作。但 能正確動(dòng)作，所以 和 拒動(dòng)不會(huì)影響整套保護(hù)的動(dòng)作。1K2K3KLZ11K2K3K3.中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中兩相接地短路v繼電器 的測(cè)量阻抗為vv 1KLZLZZ1ML)(圖328 測(cè)量阻抗的分析(1.1)ABkAB CL2A.I(1.1)ABkB.I0C.Iv三、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線三、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線v在大接地電流系統(tǒng)中，零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，一般采用接地距離保護(hù)。 v單相接地故障時(shí)，只有故障相電壓降低，電流增大，而任

27、何相間電壓都是很高的。因此應(yīng)將故障相的電壓和電流加入到繼電器中，即采用表3-1所示的第四種接線方式。當(dāng)發(fā)生A相單相接地短路時(shí)，對(duì)A相阻抗繼電器，接入繼電器的電壓為 v v (3-53)LZILZILZIUUUUUUU002211k0k2k1A0A2A1ALZILZILZI002211LZILZILZIII00101021)(LZIZZZILZILZLZLZLZI10110A101101A)(LZIKIA10)3(v式中 稱(chēng)為零序補(bǔ)償電流，其中 ，為常數(shù)；v 、 、 分別為線路的正序阻抗、負(fù)序阻抗和零序阻抗，且 。v 接入繼電器的電流 ，則故障相阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為v它能正確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保

28、護(hù)安裝地點(diǎn)間的阻抗。v這種接線方式同樣能夠正確反應(yīng)兩相接地短路和三相短路。0IK11031ZZZK1Z2Z0Z21ZZ 0Ak3 IKIILZIKIUZ10AA(1)mA3第四節(jié)第四節(jié) 影響距離保護(hù)正確工作的因素影響距離保護(hù)正確工作的因素及采取的防止措施及采取的防止措施v影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素很多，如電網(wǎng)的接線中可能具影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素很多，如電網(wǎng)的接線中可能具有分支電路；在有分支電路；在Y/接線變壓器后面發(fā)生短路；輸電線路可接線變壓器后面發(fā)生短路；輸電線路可能具有串聯(lián)電容補(bǔ)償；電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩；短路點(diǎn)具有過(guò)渡能具有串聯(lián)電容補(bǔ)償；電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩；短路點(diǎn)具有過(guò)渡電阻；電流互感器和電

29、壓互感器的誤差、過(guò)渡過(guò)程及二次回電阻；電流互感器和電壓互感器的誤差、過(guò)渡過(guò)程及二次回路斷線等等。路斷線等等。v一、短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響一、短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響v 當(dāng)短路點(diǎn)存在過(guò)渡電阻時(shí)，必然直接影響阻抗繼電器的測(cè)量阻抗。例如,對(duì)圖3-29(a) 所示的單電源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)線路 的出線端經(jīng)過(guò) 短路時(shí)，保護(hù)1的測(cè)量阻抗為 ，保護(hù)2的測(cè)量阻抗為 。2LgRgABRZgRv.2AB C12L1LgR(a)(b)OjXK1gZR R2mZ C圖329 過(guò)渡電阻對(duì)不同安裝地點(diǎn)距離保護(hù)的影響（a）電網(wǎng)接線圖；（b）保護(hù)范圍圖BRjX保護(hù)1的段保護(hù)1的段保護(hù)2的段v 由以上分析可見(jiàn)，保護(hù)裝置距短

30、路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)渡電阻的影響越大，同時(shí)保護(hù)裝置的整定值越小，則相對(duì)地受過(guò)渡電阻的影響也越大。v對(duì)雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻可能使測(cè)量阻抗增大，也可能使測(cè)量阻抗減小。AB CgR(a)21kIk1Ik2IOjXRABRgjk1keRIIg(b)圖3-30 雙側(cè)電源通過(guò)短路的接線圖及阻抗電流向量圖(a)系統(tǒng)圖(b)向量圖v 當(dāng) 為正時(shí)，測(cè)量阻抗增大，當(dāng) 為負(fù)時(shí)，測(cè)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(wú)選擇性的動(dòng)作。為了使阻抗繼電器能正確動(dòng)作，必須采取措施來(lái)消除或減小過(guò)渡電阻的影響。v短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻主要是純電阻性的電弧電阻Rg，且電弧的長(zhǎng)度和電流的大小都隨時(shí)間而變化，在短路開(kāi)

31、始瞬間電弧電流很大，電弧的長(zhǎng)度很短， Rg很小。隨著電弧電流的衰減和電弧長(zhǎng)度的增長(zhǎng)， Rg隨著增大，大約經(jīng)0.10.15秒后， Rg劇烈增大。jgk1kgk1kk1B1meRIIRIIIUZjgk1kABk1A2meRIIZIUZv為了減小過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響，通常采用瞬時(shí)測(cè)定裝置和應(yīng)用帶偏移特性的阻抗繼電器。v （1）采用瞬時(shí)測(cè)定裝置v 跳閘+-KAKTKMKJKMKT圖3-31 瞬時(shí)測(cè)定裝置原理圖KMv（2）采用帶偏移特性的阻抗繼電器v二、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回二、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路路v電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，所有接入系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)都處于同步運(yùn)行狀

32、態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)因短路切除太慢或因遭受較大沖擊時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失去同步，系統(tǒng)發(fā)生振蕩，振蕩時(shí)，系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)電勢(shì)間的相角差發(fā)生變化。因此，可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作。但通常系統(tǒng)振蕩若干周期后可以被拉入同步，恢復(fù)正常運(yùn)行。因此，距離保護(hù)必須考慮系統(tǒng)振蕩對(duì)其工作的影響。v（一）電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的分布v圖3-32為簡(jiǎn)化系統(tǒng)等值電路圖, 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，設(shè) 超前于 的相位角為 ，MENEEEENMv且系統(tǒng)中各元件的阻抗角相等，則振蕩電流為v v MN圖3-32 系統(tǒng)振蕩的等值圖swiIMENEZMZLZNZZEEZZZEEINMNLMNMswiZeEM)1 (jMENEswiIMZNZIEUZIEUZ

33、IEU21swiMZNswiNNMswiMMv系統(tǒng)振蕩時(shí)Z點(diǎn)位于 處。當(dāng) 時(shí), 達(dá)最大值，電壓 ，此點(diǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)振蕩中心。Z21180ZEI2swi0ZUv(二)電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響v系統(tǒng)振蕩時(shí)，M母線上阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為vMswiMswiMswiMswiMMmZIEIZIEIUZ221)21(Mm.MctgZjZZZv.ojXMMEONENZRKMmZ21ZZ 2121圖3-35 系統(tǒng)振蕩時(shí)，測(cè)量阻抗的變化kMN321OOjXR 圖3-36 系統(tǒng)振蕩時(shí)，變電站M處測(cè)量阻抗的變化圖Av （三）振蕩閉鎖回路v（1）利用負(fù)序(和零序)分量或其增量起動(dòng)的振蕩閉鎖回路。v 負(fù)序電壓濾過(guò)器ab

34、cmn1X1R2X2R1I2I圖3-37 負(fù)序電壓濾過(guò)器原理接線圖v參數(shù)關(guān)系為 ， 。當(dāng)輸入端只有正序電壓加入時(shí)，其向量圖如圖3-38(a)所示，在 端的空載輸出電壓為v當(dāng)輸入端只有負(fù)序電壓加入時(shí)，其向量圖如圖3-38(b)所示，在 端的空載輸出電壓為v當(dāng)輸入端只有零序電壓加入時(shí),在 端的空載輸出電壓為113XR 223RX nm 02323j30bc1j30ab1X2R1mneUeUUUUj30a2j60ab2j30bc2j30ab2X2R1mn235 . 1232323eUeUeUeUUUUnm nm02323j30bc0j30ab0X2R1mn0eUeUUUUv 負(fù)序電流濾過(guò)器v jRk

35、.UmTXWRWn2WR.Umn.U1W131WTA03IaIbIcI圖3-39 負(fù)序電流濾過(guò)器原理接線圖v 當(dāng)輸入端加入正序電流時(shí)，輸出電壓為： v當(dāng)選取參數(shù)為 ,則 。v當(dāng)只有零序電流輸入時(shí)，v當(dāng)只輸入負(fù)序電流時(shí)，)3()(1ka1c1b1ka1mn1ZnRIIIjZRInUk3znR 0mn1U0mn0Ua2ka2c2b2ka2mn2)3()(1InRznRIIIjzRInUa1.I)(c1.b1.k.a1IIjznIb1.Ic1.b1.IIc2.b2.II)(c2.b2.KIIjza2.Ib2.Ic1.Ic2.IOOnRIa2.v（2）利用電氣量變化速度的不同來(lái)構(gòu)成振蕩閉鎖回路v 系統(tǒng)

36、振蕩與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)有關(guān)，振蕩過(guò)程中 、 等諸電氣量變化很慢，而突然短路將引起這些量的劇烈快速變化，因此振蕩閉鎖裝置可根據(jù)這些電氣量變化速度慢的特性構(gòu)成，也可采用兩個(gè)靈敏度不同的阻抗繼電器，測(cè)定這兩個(gè)繼電器先后動(dòng)作時(shí)間差值來(lái)區(qū)分短路與振蕩，時(shí)間差值小的是短路，大的是振蕩。v三、分支電流的影響三、分支電流的影響v 當(dāng)短路點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間存在有分支電路時(shí)，就出現(xiàn)分支電流，距離保護(hù)受到此分支電流的影響，其阻抗繼電器的測(cè)量阻抗將增大或減小。v如圖3-41所示電路，當(dāng)在BC線路上的D點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)IUv故障線路的電流 。此值將大于 ， 這種使故障線路電流增大的現(xiàn)象，稱(chēng)為助增。這時(shí)在變電所A距離保

37、護(hù)1的測(cè)量阻抗為v (3-54) v式中 ， 為分支系數(shù) 。一般情況下， 為一復(fù)數(shù)，但在實(shí)用中可以近似認(rèn)為兩個(gè)電流同相位，而取為實(shí)數(shù)，在有助增電流時(shí) 。由于助增電流 的存在，使保護(hù)A的測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短。 BAABBCIIIABIkbraABkABBCABABkBCABABABAm.1ZKZZIIZIZIZIIUZABBCbraIIKbraK1braKBAIZABZ C12kABIBA/IBCI圖3-41 有助增電流的網(wǎng)絡(luò)接線Av又如圖3-42所示電路，當(dāng)在平行線路上的D點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)故障線路的電流 將小于線路AB中的電流 。這種使故障線路中電流減小的現(xiàn)象稱(chēng)為外汲。v這時(shí)在變電所A

38、距離保護(hù)1的測(cè)量阻抗v (3-55)v式中 為分支系數(shù)。具有外汲電流時(shí)， ，與無(wú)分支的情況相比，將使保護(hù)1的測(cè)量阻抗減小，保護(hù)范圍增大，可能引起無(wú)選擇性動(dòng)作。BCIABIkZZABZ C12kABIBCI圖3-42 有外汲電流的網(wǎng)絡(luò)接線CBIkbraABkABBCABABkBCABABABAm.1ZKZZIIZIZIZIIUZABBCbraIIK1braKv四、電壓回路斷線對(duì)距離保護(hù)的影響四、電壓回路斷線對(duì)距離保護(hù)的影響v 當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時(shí)，距離保護(hù)將失去電壓，這時(shí)阻抗元件失去電壓而電流回路仍有負(fù)荷電流通過(guò)，可能造成誤動(dòng)作。對(duì)此，在距離保護(hù)中應(yīng)裝設(shè)斷線閉鎖裝置。 KSCC1C2C3C

39、0W1W2R0AUNUCUBU03U第五節(jié)第五節(jié) 距離保護(hù)的整定計(jì)算距離保護(hù)的整定計(jì)算v以圖3-44 為例，說(shuō)明三段式距離保護(hù)的整定計(jì)算。ABC123AZAAZABZBCZB00.5t00.5t圖 3-44 電 力 系 統(tǒng) 接 線 圖ZIZIIZIIIZIZIIZIIIv 一、距離保護(hù)第一、距離保護(hù)第段的整定段的整定v 1.動(dòng)作阻抗v 對(duì)輸電線路，按躲過(guò)本線路末端短路來(lái)整定，即取v (3-56)v式中 為可靠系數(shù)，取0.80.85。 v 2動(dòng)作時(shí)限v距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)限是由保護(hù)裝置的繼電器固有動(dòng)作時(shí)限決定，人為延時(shí)為零，即 秒。 v二、距離保護(hù)第二、距離保護(hù)第段的整定段的整定v 1動(dòng)作阻抗v

40、（1）與下一線路的第一段保護(hù)范圍配合，并用分支系數(shù)考慮助增及外汲電流對(duì)測(cè)量阻抗的影響，即ABrelI1actIZZKrelIk0Itv (3-57)v式中， 為可靠系數(shù)，取0.8； 為分支系數(shù)，取相鄰線路距離保護(hù)第一段保護(hù)范圍末端短路時(shí)，流過(guò)相鄰線路的短路電流與流過(guò)被保護(hù)線路的短路電流實(shí)際可能的最小比值，即v（2）與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合v (3-58)BCrelIbraABrelII1actIIZKKZKZrelIIKbraKminABBCbraIIKBbraABIIrelII1actZKZKZv式中， 為變壓器短路阻抗；考慮到 的數(shù)值有較大偏差，所以取 =0.7; 也取實(shí)際可能的最小值。v ?。?）、（2）