距離保護(hù)特殊問(wèn)題的分析

1、3.7 距離保護(hù)特殊問(wèn)題的分析 在前面分析中，多以金屬性短路為例，但實(shí)際中，電力在前面分析中，多以金屬性短路為例，但實(shí)際中，電力系統(tǒng)的短路一般都不是金屬性的，而是在短路點(diǎn)存在過(guò)渡電系統(tǒng)的短路一般都不是金屬性的，而是在短路點(diǎn)存在過(guò)渡電阻。阻。 過(guò)渡電阻的存在，將使距離保護(hù)的測(cè)量阻抗、測(cè)量電壓過(guò)渡電阻的存在，將使距離保護(hù)的測(cè)量阻抗、測(cè)量電壓等發(fā)生變化，有可能造成距離保護(hù)的不正確動(dòng)作，距離保護(hù)等發(fā)生變化，有可能造成距離保護(hù)的不正確動(dòng)作，距離保護(hù)應(yīng)采取相應(yīng)的措施。應(yīng)采取相應(yīng)的措施。3.7.1 3.7.1 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響1.1.過(guò)渡電阻的性質(zhì)過(guò)渡電阻的性質(zhì)短

2、路點(diǎn)過(guò)渡電阻短路點(diǎn)過(guò)渡電阻R Rg g指當(dāng)接地短路或相見(jiàn)短路時(shí)，短路點(diǎn)指當(dāng)接地短路或相見(jiàn)短路時(shí)，短路點(diǎn)電流流經(jīng)由相導(dǎo)線流入大地流回中性點(diǎn)或由一相流到另一相電流流經(jīng)由相導(dǎo)線流入大地流回中性點(diǎn)或由一相流到另一相的路徑中所通過(guò)物質(zhì)的電阻，包括電弧電阻、中間物質(zhì)的電的路徑中所通過(guò)物質(zhì)的電阻，包括電弧電阻、中間物質(zhì)的電阻、相導(dǎo)線與大地之間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻。阻、相導(dǎo)線與大地之間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻。 相間短路時(shí)，過(guò)渡電阻主要由電弧電阻組成，電弧電阻相間短路時(shí)，過(guò)渡電阻主要由電弧電阻組成，電弧電阻可由以下公式估算：可由以下公式估算：gggILR1050電弧長(zhǎng)度，電弧長(zhǎng)度，m m電弧中

3、電流大小，電弧中電流大小，A A 一般說(shuō)來(lái)，短路初期電弧電流較大，弧長(zhǎng)較短，這時(shí)過(guò)一般說(shuō)來(lái)，短路初期電弧電流較大，弧長(zhǎng)較短，這時(shí)過(guò)渡電阻較小。幾個(gè)周期后電弧逐漸伸長(zhǎng)，弧阻逐漸增大，相渡電阻較小。幾個(gè)周期后電弧逐漸伸長(zhǎng)，弧阻逐漸增大，相間故障的電弧電阻一般在數(shù)歐至十幾歐之間。間故障的電弧電阻一般在數(shù)歐至十幾歐之間。 導(dǎo)線對(duì)桿塔放電，鐵塔成為過(guò)渡電阻的主要組成部分，導(dǎo)線對(duì)桿塔放電，鐵塔成為過(guò)渡電阻的主要組成部分，此時(shí)過(guò)渡電阻與鐵塔接地電阻以及大地電導(dǎo)率有關(guān)。對(duì)于此時(shí)過(guò)渡電阻與鐵塔接地電阻以及大地電導(dǎo)率有關(guān)。對(duì)于500kV的線路，最大過(guò)渡電阻可達(dá)的線路，最大過(guò)渡電阻可達(dá)300，而，而220kV可達(dá)可

4、達(dá)100。2.2.單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響 在沒(méi)有助增和外汲的單側(cè)電源線路上，過(guò)渡電阻中的短路電流與保在沒(méi)有助增和外汲的單側(cè)電源線路上，過(guò)渡電阻中的短路電流與保護(hù)安裝處的電流為同一個(gè)電流，測(cè)量電流與測(cè)量電壓可以表示為：護(hù)安裝處的電流為同一個(gè)電流，測(cè)量電流與測(cè)量電壓可以表示為：)(gkmmmmRZIZIU Rg Rg的存在總是使得繼電器的測(cè)量阻抗值增大，阻抗角變小，保護(hù)范的存在總是使得繼電器的測(cè)量阻抗值增大，阻抗角變小，保護(hù)范圍縮短。圍縮短。 2.2.單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響12ABCjXRj

5、XRABCgRgR保護(hù)保護(hù)2 2測(cè)量阻抗為：測(cè)量阻抗為：gmRZ2 .保護(hù)保護(hù)1 1測(cè)量阻抗為：測(cè)量阻抗為：gABmRZZ1 .1 .mZ 測(cè)量阻抗落在測(cè)量阻抗落在I段范圍以外，段范圍以外，保護(hù)拒動(dòng)；保護(hù)拒動(dòng)； 測(cè)量阻抗落在測(cè)量阻抗落在II段范圍以內(nèi)，段范圍以內(nèi)，保護(hù)誤動(dòng)；保護(hù)誤動(dòng)；結(jié)論：結(jié)論：1 1、保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)渡電阻影響越大；、保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)渡電阻影響越大；2 2、保護(hù)裝置的整定阻抗越?。ㄏ喈?dāng)于保護(hù)線路越短），受過(guò)渡電阻影響、保護(hù)裝置的整定阻抗越?。ㄏ喈?dāng)于保護(hù)線路越短），受過(guò)渡電阻影響越大。越大。3.3.雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響

6、12ABCgRkI kIkIgkgkkgkkkKmRIRZIRIIZIU )()(mIgkkgkmmmRIIRZIUZ )( 由公式可見(jiàn)，過(guò)渡電阻對(duì)測(cè)量阻抗的影響，取決于對(duì)側(cè)由公式可見(jiàn)，過(guò)渡電阻對(duì)測(cè)量阻抗的影響，取決于對(duì)側(cè)電源提供的短路電流大小及兩側(cè)電流之間的相位關(guān)系，有可電源提供的短路電流大小及兩側(cè)電流之間的相位關(guān)系，有可能使測(cè)量阻抗實(shí)部增大，也有可能減小。能使測(cè)量阻抗實(shí)部增大，也有可能減小。gkkgkmmmRIIRZIUZ )( 若在故障前若在故障前M M端為送端，端為送端，N N側(cè)為受端，兩側(cè)系統(tǒng)阻抗相同側(cè)為受端，兩側(cè)系統(tǒng)阻抗相同的情況下，的情況下， 的相位超前的相位超前 ，則，則 ，將

7、具有負(fù)的阻抗，將具有負(fù)的阻抗角，它的存在有可能使總的測(cè)量阻抗角減小。角，它的存在有可能使總的測(cè)量阻抗角減小。kI kIgkkRII 若在故障前若在故障前N N端為送端，端為送端，M M側(cè)為受端，兩側(cè)系統(tǒng)阻抗相同側(cè)為受端，兩側(cè)系統(tǒng)阻抗相同的情況下，的情況下， 的相位超前的相位超前 ，則，則 ，將具有正的阻抗，將具有正的阻抗角，它的存在有可能使總的測(cè)量阻抗角增大。角，它的存在有可能使總的測(cè)量阻抗角增大。 kIkIgkkRII jXRjXRABC12ABCgRgRgkkRII jXRjXRABC12ABCgRgRgkkRII 12ABCgR 可見(jiàn)，可見(jiàn)，A處的總測(cè)量阻抗可能會(huì)因過(guò)渡電阻的影響而處的總

8、測(cè)量阻抗可能會(huì)因過(guò)渡電阻的影響而減小，嚴(yán)重情況下，可能使測(cè)量阻抗落入其距離保護(hù)減小，嚴(yán)重情況下，可能使測(cè)量阻抗落入其距離保護(hù)I段段范圍內(nèi)，造成范圍內(nèi)，造成I段誤動(dòng)作。這種因過(guò)渡電阻的存在而導(dǎo)致段誤動(dòng)作。這種因過(guò)渡電阻的存在而導(dǎo)致保護(hù)測(cè)量阻抗變小，進(jìn)一步引起保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象，稱保護(hù)測(cè)量阻抗變小，進(jìn)一步引起保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象，稱為距離保護(hù)的為距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越穩(wěn)態(tài)超越。也可能造成測(cè)量阻抗的增大，。也可能造成測(cè)量阻抗的增大，使使II段保護(hù)拒動(dòng)。段保護(hù)拒動(dòng)。4.4.克服過(guò)渡電阻影響的措施克服過(guò)渡電阻影響的措施 在整定值相同的情況下，動(dòng)作特性在在整定值相同的情況下，動(dòng)作特性在+R+R軸方向所占的面軸方向所

9、占的面積較小，受過(guò)渡電阻積較小，受過(guò)渡電阻R Rg g的影響較大，此外由于接地故障時(shí)過(guò)的影響較大，此外由于接地故障時(shí)過(guò)渡電阻遠(yuǎn)大于相間故障過(guò)渡電阻，所以過(guò)渡電阻對(duì)接地距離渡電阻遠(yuǎn)大于相間故障過(guò)渡電阻，所以過(guò)渡電阻對(duì)接地距離元件的影響要大于對(duì)相間距離元件的影響。元件的影響要大于對(duì)相間距離元件的影響。 克服措施：采用能容許較大的過(guò)渡電阻而不至于拒動(dòng)的克服措施：采用能容許較大的過(guò)渡電阻而不至于拒動(dòng)的測(cè)量元件動(dòng)作特性。測(cè)量元件動(dòng)作特性。4.4.克服過(guò)渡電阻影響的措施克服過(guò)渡電阻影響的措施jXR 在遠(yuǎn)距離的高壓或超高壓輸電系統(tǒng)中，為了增大線路的在遠(yuǎn)距離的高壓或超高壓輸電系統(tǒng)中，為了增大線路的傳輸能力和提

10、高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般采用線路串聯(lián)補(bǔ)償電容傳輸能力和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般采用線路串聯(lián)補(bǔ)償電容的方法來(lái)減小系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻抗。的方法來(lái)減小系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻抗。3.7.2 3.7.2 線路串聯(lián)補(bǔ)償電容對(duì)距離保護(hù)的影響線路串聯(lián)補(bǔ)償電容對(duì)距離保護(hù)的影響 串聯(lián)補(bǔ)償電容后，短路阻抗與短路距離之間不再滿足正串聯(lián)補(bǔ)償電容后，短路阻抗與短路距離之間不再滿足正比關(guān)系，在補(bǔ)償電容前后短路時(shí)短路阻抗將發(fā)生變化，使得比關(guān)系，在補(bǔ)償電容前后短路時(shí)短路阻抗將發(fā)生變化，使得距離保護(hù)無(wú)法正確測(cè)量故障距離。距離保護(hù)無(wú)法正確測(cè)量故障距離。11LZ2LZ1LZ2LZCjX 由圖可見(jiàn)，串聯(lián)電容對(duì)阻抗繼電器由圖可見(jiàn)，串聯(lián)電容對(duì)阻抗繼電器測(cè)量

11、阻抗的影響，與串聯(lián)電容的安裝測(cè)量阻抗的影響，與串聯(lián)電容的安裝位置和容抗大小有密切關(guān)系。串聯(lián)補(bǔ)位置和容抗大小有密切關(guān)系。串聯(lián)補(bǔ)償電容一般可安裝在線路的中部、兩償電容一般可安裝在線路的中部、兩端或中間變電所兩母線間。串聯(lián)電容端或中間變電所兩母線間。串聯(lián)電容的大小通常用補(bǔ)償度描述：的大小通常用補(bǔ)償度描述：LCconXXK 現(xiàn)以串聯(lián)補(bǔ)償電容安裝安裝于線路一側(cè)的情況為例，說(shuō)明它對(duì)距離現(xiàn)以串聯(lián)補(bǔ)償電容安裝安裝于線路一側(cè)的情況為例，說(shuō)明它對(duì)距離保護(hù)的影響。保護(hù)的影響。1假定在圖示假定在圖示k k點(diǎn)發(fā)生短路、各阻抗繼電器采用方向特性。點(diǎn)發(fā)生短路、各阻抗繼電器采用方向特性。保護(hù)保護(hù)3 3感受到的測(cè)量阻抗等于補(bǔ)償

12、電容的容抗，測(cè)量阻抗將落在動(dòng)作區(qū)之感受到的測(cè)量阻抗等于補(bǔ)償電容的容抗，測(cè)量阻抗將落在動(dòng)作區(qū)之外；外；保護(hù)保護(hù)2 2感受到位反向補(bǔ)償電容容抗值，呈正向純電感性質(zhì)，落在動(dòng)作區(qū)內(nèi)；感受到位反向補(bǔ)償電容容抗值，呈正向純電感性質(zhì)，落在動(dòng)作區(qū)內(nèi)；保護(hù)保護(hù)1 1感受到的測(cè)量阻抗將是線路感受到的測(cè)量阻抗將是線路A-BA-B的阻抗與電容容抗之和，總阻抗值的阻抗與電容容抗之和，總阻抗值減小，也可能落入動(dòng)作區(qū)；減小，也可能落入動(dòng)作區(qū)；保護(hù)保護(hù)4 4的測(cè)量阻抗不收串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響，但如果故障發(fā)生在電容左側(cè)，的測(cè)量阻抗不收串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響，但如果故障發(fā)生在電容左側(cè)，保護(hù)保護(hù)4 4可能誤動(dòng)?？赡苷`動(dòng)。234ABC（1

13、 1）采用直線型動(dòng)作特性克服反方向誤動(dòng)。）采用直線型動(dòng)作特性克服反方向誤動(dòng)。減少串聯(lián)補(bǔ)償電容影響的措施：減少串聯(lián)補(bǔ)償電容影響的措施：1234ABC 當(dāng)補(bǔ)償容抗較線路感抗小時(shí)，當(dāng)補(bǔ)償容抗較線路感抗小時(shí)，可以采用這種方式。對(duì)于誤動(dòng)的?？梢圆捎眠@種方式。對(duì)于誤動(dòng)的保護(hù)護(hù)2,2,可以采用方向圓和直線特性組可以采用方向圓和直線特性組合躲開(kāi)反向串補(bǔ)電容的容抗值。合躲開(kāi)反向串補(bǔ)電容的容抗值。（2 2）用負(fù)序功率方向元件閉鎖誤動(dòng)的距離保護(hù)。）用負(fù)序功率方向元件閉鎖誤動(dòng)的距離保護(hù)。減少串聯(lián)補(bǔ)償電容影響的措施：減少串聯(lián)補(bǔ)償電容影響的措施：1234ABC 系統(tǒng)在系統(tǒng)在k k點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，負(fù)序電流從故障點(diǎn)經(jīng)線點(diǎn)

14、發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，負(fù)序電流從故障點(diǎn)經(jīng)線路流向中性點(diǎn)，因?yàn)橄到y(tǒng)呈感性，所以電流亦為感性，保路流向中性點(diǎn)，因?yàn)橄到y(tǒng)呈感性，所以電流亦為感性，保護(hù)安裝處的負(fù)序電壓為流過(guò)的電流與背側(cè)阻抗的乘積，所護(hù)安裝處的負(fù)序電壓為流過(guò)的電流與背側(cè)阻抗的乘積，所以，可以用負(fù)序功率方向元件閉鎖保護(hù)以，可以用負(fù)序功率方向元件閉鎖保護(hù)2 2。（3 3）選取故障前的記憶電壓為參考電壓來(lái)克服串聯(lián)補(bǔ)償電）選取故障前的記憶電壓為參考電壓來(lái)克服串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響。容的影響。減少串聯(lián)補(bǔ)償電容影響的措施：減少串聯(lián)補(bǔ)償電容影響的措施：(4)(4)通過(guò)整定計(jì)算來(lái)減小串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響。通過(guò)整定計(jì)算來(lái)減小串聯(lián)補(bǔ)償電容的影響。 )(CBArel

15、setjXZKZ)(CCBrelsetjXZKZ對(duì)于保護(hù)對(duì)于保護(hù)1 1的整定：的整定： 對(duì)于保護(hù)對(duì)于保護(hù)3 3、4 4的整定：的整定： 電磁暫態(tài)過(guò)程電磁暫態(tài)過(guò)程系統(tǒng)從故障前的正常運(yùn)行狀態(tài)向短路后的系統(tǒng)從故障前的正常運(yùn)行狀態(tài)向短路后的故障狀態(tài)過(guò)渡的過(guò)渡過(guò)程，一般這個(gè)過(guò)程有幾十到上百毫秒。故障狀態(tài)過(guò)渡的過(guò)渡過(guò)程，一般這個(gè)過(guò)程有幾十到上百毫秒。3.7.3 3.7.3 短路電壓、電流中的非工頻分量對(duì)距離保護(hù)的影響短路電壓、電流中的非工頻分量對(duì)距離保護(hù)的影響 電磁暫態(tài)過(guò)程中，系統(tǒng)電壓和電流不僅會(huì)有工頻量幅值電磁暫態(tài)過(guò)程中，系統(tǒng)電壓和電流不僅會(huì)有工頻量幅值和相位的變化，而且還會(huì)含有大量的非工頻暫態(tài)分量，包

16、括：和相位的變化，而且還會(huì)含有大量的非工頻暫態(tài)分量，包括：（1 1）衰減直流分量：大小與短路發(fā)生瞬間密切相關(guān)，衰減）衰減直流分量：大小與短路發(fā)生瞬間密切相關(guān)，衰減常數(shù)取決于常數(shù)取決于R-L-CR-L-C參數(shù)；參數(shù)；（2 2）諧波分量：由電路元件非線性參數(shù)引起；）諧波分量：由電路元件非線性參數(shù)引起；（3 3）非周期高頻分量：由于電壓的變化引起分布電容，電感）非周期高頻分量：由于電壓的變化引起分布電容，電感中的電荷將重新分配，會(huì)出現(xiàn)充放電以及行波及其折、返射過(guò)中的電荷將重新分配，會(huì)出現(xiàn)充放電以及行波及其折、返射過(guò)程；程；（4 4）非工頻分量）非工頻分量1、衰減直流分量對(duì)距離保護(hù)的影響及克服措施、衰

17、減直流分量對(duì)距離保護(hù)的影響及克服措施模擬距離保護(hù)：模擬距離保護(hù)： 模擬式距離保護(hù)中，測(cè)量電流通過(guò)電抗變換器引入到裝模擬式距離保護(hù)中，測(cè)量電流通過(guò)電抗變換器引入到裝置中，電抗器輸出電壓近似為輸入電流的導(dǎo)數(shù)，對(duì)于衰減的置中，電抗器輸出電壓近似為輸入電流的導(dǎo)數(shù)，對(duì)于衰減的直流分量，也能夠部分的傳變至輸出端。直流分量使電壓的直流分量，也能夠部分的傳變至輸出端。直流分量使電壓的波形偏向時(shí)間軸一側(cè)，半波波形變寬，另外半波變窄，比相波形偏向時(shí)間軸一側(cè)，半波波形變寬，另外半波變窄，比相回路無(wú)法正確反應(yīng)兩比較量之間的相位關(guān)系，可能導(dǎo)致出現(xiàn)回路無(wú)法正確反應(yīng)兩比較量之間的相位關(guān)系，可能導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤的比相結(jié)果，造成距離保護(hù)誤動(dòng)。錯(cuò)誤的比相結(jié)果，造成距離保護(hù)誤動(dòng)。1、衰減直流分量對(duì)距離保護(hù)的影響及克服措施、衰減直流分量對(duì)距離保護(hù)的影響及克服措施數(shù)字距離保護(hù)：數(shù)字距離保護(hù)： 數(shù)字式距離保護(hù)中，測(cè)量電流既可以通過(guò)電抗變換器