電網(wǎng)距離保護(hù)

1、第三章第三章 電網(wǎng)距離保護(hù)電網(wǎng)距離保護(hù)3 . 1 距離保護(hù)的基本原理與構(gòu)成距離保護(hù)的基本原理與構(gòu)成3 . 1 . 1 距離保護(hù)的概念距離保護(hù)的概念 距離保護(hù)（距離保護(hù)（ distance protection ）是利用短路發(fā)生時(shí)電壓、電流）是利用短路發(fā)生時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測量電壓與電流的比值，該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安同時(shí)變化的特征，測量電壓與電流的比值，該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，如果短路點(diǎn)距離小于整定值則動(dòng)作的保護(hù)。裝處的距離，如果短路點(diǎn)距離小于整定值則動(dòng)作的保護(hù)。整定距離整定距離故障距離故障距離故障距離故障距離故障距離故障距離3.1.2測量阻抗及其與故障距離的關(guān)系測量阻抗

2、及其與故障距離的關(guān)系在距離保護(hù)中，測量阻抗在距離保護(hù)中，測量阻抗Zm 來表示，它定義為來表示，它定義為保護(hù)安裝處保護(hù)安裝處測量電壓測量電壓 與與測量電流測量電流 之比，即之比，即在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，Um近似為額定電壓，近似為額定電壓，Im 為負(fù)荷電流，為負(fù)荷電流，Zm為負(fù)荷阻抗。為負(fù)荷阻抗。電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時(shí)，電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時(shí)，Zm 變?yōu)槎搪伏c(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的線路阻抗變?yōu)槎搪伏c(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的線路阻抗Zk。與短路距離與短路距離 Lk 成線性正比關(guān)系，即成線性正比關(guān)系，即 短路阻抗的阻抗角短路阻抗的阻抗角就等于輸電線路的阻抗角，數(shù)值較大（對(duì)于就等于輸電線

3、路的阻抗角，數(shù)值較大（對(duì)于 220kv 及以上電壓等級(jí)的線路，阻抗角一般不低于及以上電壓等級(jí)的線路，阻抗角一般不低于 75 ) ，阻抗性質(zhì)以，阻抗性質(zhì)以電感性為主。電感性為主。正常運(yùn)行時(shí)阻抗角為數(shù)值較小的功率因數(shù)角正常運(yùn)行時(shí)阻抗角為數(shù)值較小的功率因數(shù)角短路阻抗的阻抗角短路阻抗的阻抗角整定阻抗整定阻抗保護(hù)區(qū)內(nèi)保護(hù)區(qū)內(nèi)保護(hù)區(qū)外保護(hù)區(qū)外保護(hù)區(qū)外保護(hù)區(qū)外3 . 1 . 3 三相系統(tǒng)中測量電壓和測量電流的選取三相系統(tǒng)中測量電壓和測量電流的選取+IA0Z1LK - IA0Z1LK故障環(huán)路的概念故障環(huán)路的概念在系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中故障電流流通的通路稱為在系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中故障電流流通的通路稱為故障

4、環(huán)路故障環(huán)路單相接地短路：故障電流在故障相與大地之間流通；單相接地短路：故障電流在故障相與大地之間流通； （相一地）（相一地）兩相接地短路兩相接地短路:故障電流在兩個(gè)故障相與大地之間、以及兩個(gè)故障相之故障電流在兩個(gè)故障相與大地之間、以及兩個(gè)故障相之間流通；間流通； （相一地）（相一地） （相一相）（相一相）兩相短路時(shí)兩相短路時(shí):故障電流在兩個(gè)故障相之間流通；故障電流在兩個(gè)故障相之間流通； （相一相）（相一相）三相短路時(shí)三相短路時(shí):故障電流在三相之間流通。故障電流在三相之間流通。 （相一地）（相一地） （相一相）（相一相）u為保護(hù)接地短路，取接地短路的故障環(huán)路為相一地故障環(huán)路，測量電壓為為保護(hù)接

5、地短路，取接地短路的故障環(huán)路為相一地故障環(huán)路，測量電壓為保護(hù)安裝處故障相對(duì)地電壓，測量電流為帶有零序電流補(bǔ)償?shù)墓收舷嚯娏?。保護(hù)安裝處故障相對(duì)地電壓，測量電流為帶有零序電流補(bǔ)償?shù)墓收舷嚯娏?。稱為接地距離保護(hù)接線方式。稱為接地距離保護(hù)接線方式。u對(duì)于相間短路，故障環(huán)路為相一相故障環(huán)路，取測量電壓為保護(hù)安裝處兩對(duì)于相間短路，故障環(huán)路為相一相故障環(huán)路，取測量電壓為保護(hù)安裝處兩故障相的電壓差，測量電流為兩故障相的電流差，故障相的電壓差，測量電流為兩故障相的電流差，稱為相間距離保護(hù)接線方稱為相間距離保護(hù)接線方式。式。常用接線方式常用接線方式各種短路故障只有符合：各種短路故障只有符合：才能得到正確的故障阻抗

6、才能得到正確的故障阻抗在三相短路時(shí)，在三相短路時(shí)，三個(gè)繼電器的測量阻抗均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)的三個(gè)繼電器的測量阻抗均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)的線路正序阻抗。三個(gè)繼電器均能正確動(dòng)作。線路正序阻抗。三個(gè)繼電器均能正確動(dòng)作。在兩相短路時(shí)，只有接于故障環(huán)路的阻抗繼電器的測量阻抗等于短路點(diǎn)到在兩相短路時(shí)，只有接于故障環(huán)路的阻抗繼電器的測量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)的線路正序阻抗。其余兩只阻抗繼電器的測量阻抗較大，不保護(hù)安裝地點(diǎn)的線路正序阻抗。其余兩只阻抗繼電器的測量阻抗較大，不會(huì)誤動(dòng)作。會(huì)誤動(dòng)作。這也就是為什么要用三個(gè)阻抗繼電器并分別接于不同相間的原這也就是為什么要用三個(gè)阻抗繼電器并分別接于不同相

7、間的原因因在兩相接地短路時(shí)，在兩相接地短路時(shí)，只有接于故障環(huán)路的阻抗繼電器的測量只有接于故障環(huán)路的阻抗繼電器的測量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)的線路正序阻抗。阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)的線路正序阻抗。其余兩只其余兩只阻抗繼電器的測量阻抗較大，不會(huì)誤動(dòng)作。阻抗繼電器的測量阻抗較大，不會(huì)誤動(dòng)作。相間距離保護(hù)：相間距離保護(hù)：0接線方式可以正確反應(yīng)三相短路、兩相接線方式可以正確反應(yīng)三相短路、兩相短路、兩相接地短路，不能正確反應(yīng)單相接地短路。短路、兩相接地短路，不能正確反應(yīng)單相接地短路。1 單相接地短路單相接地短路以以 A 相單相接地短路故障為例相單相接地短路故障為例A相測量阻抗能夠正確反應(yīng)故障的距離

8、相測量阻抗能夠正確反應(yīng)故障的距離非故障相非故障相 B， C的的UKB與與UKC不為不為0.測量阻抗接近負(fù)荷阻抗，測量阻抗接近負(fù)荷阻抗，測量距離大于整定距離，不會(huì)動(dòng)作。測量距離大于整定距離，不會(huì)動(dòng)作。具有零序電流補(bǔ)償?shù)木哂辛阈螂娏餮a(bǔ)償?shù)?接線方式的分析接線方式的分析2 兩相接地短路兩相接地短路以以 B C兩相接地故障為例兩相接地故障為例B、C能夠正確地反應(yīng)故障距離能夠正確地反應(yīng)故障距離非故障相非故障相 A 相由于相由于UKA不不能夠正確地反應(yīng)故障距離能夠正確地反應(yīng)故障距離3 兩相不接地短路兩相不接地短路以以 BC 兩相故障為例兩相故障為例接地距離保護(hù)：帶零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式不能正確反應(yīng)兩接地距

9、離保護(hù)：帶零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式不能正確反應(yīng)兩相短路。相短路。4 三相對(duì)稱短路三相對(duì)稱短路任何一相的電壓、電流或任何兩相的相間電壓、兩相電流任何一相的電壓、電流或任何兩相的相間電壓、兩相電流差作為距離保護(hù)的測量電壓和電流，都可以用來進(jìn)行故障差作為距離保護(hù)的測量電壓和電流，都可以用來進(jìn)行故障判斷。判斷。兩種接線方式的阻抗繼電器在各種不同類型的短路時(shí)動(dòng)作情兩種接線方式的阻抗繼電器在各種不同類型的短路時(shí)動(dòng)作情況，見表況，見表 3 . 1思考：若要反映各種故障，實(shí)際接線中要采用多少個(gè)繼電器？思考：若要反映各種故障，實(shí)際接線中要采用多少個(gè)繼電器？為什么？為什么？3 .1 . 4距離保護(hù)的延時(shí)特性距離保護(hù)

10、的延時(shí)特性 ：時(shí)限整定同三段式保護(hù)：時(shí)限整定同三段式保護(hù)3 . 1 . 5 距離保護(hù)的構(gòu)成距離保護(hù)的構(gòu)成1 啟動(dòng)部分：來判別電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障啟動(dòng)部分：來判別電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障2 測量部分：測定出故障方向和距離并與預(yù)先設(shè)定的保護(hù)范圍相比較。測量部分：測定出故障方向和距離并與預(yù)先設(shè)定的保護(hù)范圍相比較。3 振蕩閉鎖部分：防止出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)振蕩閉鎖部分：防止出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)4 電壓回路斷線部分：防止出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)電壓回路斷線部分：防止出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)5 配合邏輯部分：配合邏輯部分：6 出口部分出口部分3 . 2 阻抗繼電器及其動(dòng)作特性阻抗繼電器及其動(dòng)作特性3.2.1 阻抗繼電器動(dòng)作區(qū)域的概念阻抗繼電器動(dòng)作區(qū)

11、域的概念 阻抗繼電器的作用通過測量故障環(huán)路上的測量阻抗阻抗繼電器的作用通過測量故障環(huán)路上的測量阻抗Zm，并將它與整定阻抗并將它與整定阻抗 Zset 相比較，以確定故障所處的區(qū)段，相比較，以確定故障所處的區(qū)段，在保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，給出動(dòng)作信號(hào)。在保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，給出動(dòng)作信號(hào)。 Zm 一般并不能嚴(yán)格地落在與一般并不能嚴(yán)格地落在與 Zset 相同的直線上，而相同的直線上，而是落在該直線附近的一個(gè)區(qū)域中。是落在該直線附近的一個(gè)區(qū)域中。在阻抗復(fù)平面上，其動(dòng)作在阻抗復(fù)平面上，其動(dòng)作的范圍應(yīng)該是一個(gè)包括的范圍應(yīng)該是一個(gè)包括Zset對(duì)應(yīng)線段在內(nèi)，但對(duì)應(yīng)線段在內(nèi)，但在在 Zset 的方的方向上不超過向上不

12、超過 Zset 的區(qū)域的區(qū)域. 區(qū)域以內(nèi)時(shí)，判斷為區(qū)內(nèi)故障區(qū)域以內(nèi)時(shí)，判斷為區(qū)內(nèi)故障區(qū)域以外時(shí)，判斷為區(qū)外故障，區(qū)域以外時(shí)，判斷為區(qū)外故障，區(qū)域的邊界就是阻抗繼電器的區(qū)域的邊界就是阻抗繼電器的臨界動(dòng)作邊界臨界動(dòng)作邊界。3 . 2 . 2 阻抗繼電器的動(dòng)作特性和動(dòng)作方程阻抗繼電器的動(dòng)作特性和動(dòng)作方程阻抗繼電器在阻抗復(fù)平面動(dòng)作區(qū)域的形狀，稱為動(dòng)作特性阻抗繼電器在阻抗復(fù)平面動(dòng)作區(qū)域的形狀，稱為動(dòng)作特性.1 圓特性阻抗繼電器圓特性阻抗繼電器偏移圓特性、方向圓特性、全阻抗圓特性和上拋圓特性偏移圓特性、方向圓特性、全阻抗圓特性和上拋圓特性(1) 偏移圓特性偏移圓特性:圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)圓內(nèi)為動(dòng)作

13、區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū).絕對(duì)值比較原理絕對(duì)值比較原理正方向整定阻抗正方向整定阻抗反方向整定阻抗反方向整定阻抗圓心圓心測量點(diǎn)到圓心的距離測量點(diǎn)到圓心的距離半徑半徑相位比較動(dòng)作方程相位比較動(dòng)作方程當(dāng)測量阻抗落在右下部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)測量阻抗落在右下部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)測量阻抗落在左上部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)測量阻抗落在左上部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)測量阻抗落在圓內(nèi)任一點(diǎn)時(shí)，有當(dāng)測量阻抗落在圓內(nèi)任一點(diǎn)時(shí)，有當(dāng)測量阻抗當(dāng)測量阻抗 Zm 的阻抗角與正向整定阻抗的阻抗角與正向整定阻抗 Zset1 的的阻抗角相等時(shí)，此時(shí)繼電器最為靈敏，所以阻抗角相等時(shí)，此時(shí)繼電器最為靈敏，所以Zset1的阻抗角

14、也稱為的阻抗角也稱為最靈敏角最靈敏角。一般取為被保護(hù)線路的。一般取為被保護(hù)線路的阻抗角。阻抗角。偏移圓特性的阻抗繼電器特點(diǎn)：偏移圓特性的阻抗繼電器特點(diǎn)：在反向故障時(shí)有一在反向故障時(shí)有一定的動(dòng)作區(qū)定的動(dòng)作區(qū)。偏移特性的阻抗元件通常用在距離保。偏移特性的阻抗元件通常用在距離保護(hù)的后備段（如第護(hù)的后備段（如第 3 段）中。段）中。（2）方向圓特性）方向圓特性令令Zset2=0，Zset1=Zset2 則動(dòng)作特性變化成方向圓特性則動(dòng)作特性變化成方向圓特性絕對(duì)值比較動(dòng)作方程為相位比較動(dòng)作方程為方向圓特點(diǎn)：方向圓特點(diǎn)：在整定阻抗的方向上，動(dòng)作阻抗最大，正好等于整定阻抗；其他方向的動(dòng)作阻抗在整定阻抗的方向上

15、，動(dòng)作阻抗最大，正好等于整定阻抗；其他方向的動(dòng)作阻抗都小于整定阻抗；在整定阻抗的相反方向，動(dòng)作阻抗降為都小于整定阻抗；在整定阻抗的相反方向，動(dòng)作阻抗降為0.反向故障時(shí)不會(huì)動(dòng)作，反向故障時(shí)不會(huì)動(dòng)作，阻抗元件本身具有方向性。阻抗元件本身具有方向性。方向圓特性的阻抗元件一般用于距離保護(hù)的主保護(hù)段方向圓特性的阻抗元件一般用于距離保護(hù)的主保護(hù)段（1段和段和 2段）中。段）中。（3）全阻抗圓特性）全阻抗圓特性令令Zset2 = - Zset1 ，Zset1=Zset 則動(dòng)作特性變化成方向圓特性則動(dòng)作特性變化成方向圓特性絕對(duì)值比較動(dòng)作方程為相位比較動(dòng)作方程為全阻抗圓特點(diǎn)：各個(gè)方向上的動(dòng)作阻抗都相同，全阻抗圓

16、特點(diǎn)：各個(gè)方向上的動(dòng)作阻抗都相同，它在正向或反向故障的情況下具有它在正向或反向故障的情況下具有相同的保護(hù)區(qū)，即阻抗元件本身不具方向性。相同的保護(hù)區(qū)，即阻抗元件本身不具方向性。全阻抗圓特性的阻抗元件可以應(yīng)用于全阻抗圓特性的阻抗元件可以應(yīng)用于單側(cè)電源的系統(tǒng)中；當(dāng)應(yīng)用于多測電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)與方向元件相配合。單側(cè)電源的系統(tǒng)中；當(dāng)應(yīng)用于多測電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)與方向元件相配合。(4)上拋圓與下拋圓特性上拋圓與下拋圓特性-與偏移圓特性的動(dòng)作方程式完全相同與偏移圓特性的動(dòng)作方程式完全相同上拋圓特性與另一方向圓特性組合成上拋圓特性與另一方向圓特性組合成 8 字形特性，可作為距字形特性，可作為距離保護(hù)的啟動(dòng)元件離保護(hù)的

17、啟動(dòng)元件（5）特性圓的偏轉(zhuǎn)）特性圓的偏轉(zhuǎn)圓的直徑變大，測量元件在整定方向上的保護(hù)區(qū)不變，但其他方向的保護(hù)區(qū)圓的直徑變大，測量元件在整定方向上的保護(hù)區(qū)不變，但其他方向的保護(hù)區(qū)有可能會(huì)伸長，應(yīng)采取必要的措施，防止區(qū)外故障時(shí)測量元件誤動(dòng)作。有可能會(huì)伸長，應(yīng)采取必要的措施，防止區(qū)外故障時(shí)測量元件誤動(dòng)作。2 .蘋果形特性和橄欖形特性阻抗元件蘋果形特性和橄欖形特性阻抗元件蘋果形特性的阻抗元件蘋果形特性的阻抗元件有較高的耐受過渡電阻的能力。耐受過負(fù)荷的能力比有較高的耐受過渡電阻的能力。耐受過負(fù)荷的能力比較差。較差。橄欖特性的阻抗元件橄欖特性的阻抗元件耐受過負(fù)荷能力較強(qiáng)，但耐過渡電阻能力較差。耐受過負(fù)荷能力較

18、強(qiáng)，但耐過渡電阻能力較差。3 直線特性的阻抗元件直線特性的阻抗元件是圓特性阻抗元件的特例：圓心在無窮遠(yuǎn)處，而直徑趨向于無窮大是圓特性阻抗元件的特例：圓心在無窮遠(yuǎn)處，而直徑趨向于無窮大.直線特性可分為電抗特性、電阻特性和方向特性幾種。直線特性可分為電抗特性、電阻特性和方向特性幾種。(1)電抗特性電抗特性Zm 處于臨界時(shí)：處于臨界時(shí)：左側(cè)左側(cè)右側(cè)右側(cè)Zm在動(dòng)作特性直線下方（動(dòng)作區(qū)）在動(dòng)作特性直線下方（動(dòng)作區(qū)）不具有方向性，且在負(fù)荷阻抗情況下也可能動(dòng)作不具有方向性，且在負(fù)荷阻抗情況下也可能動(dòng)作(2)電阻特性。電阻特性。電阻特性阻抗形式的絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和電阻特性阻抗形式的絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和相位比

19、較動(dòng)作方程分別為相位比較動(dòng)作方程分別為準(zhǔn)電阻特性準(zhǔn)電阻特性( 3 )方向特性。方向特性。絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和相位比較動(dòng)作方程分別為絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和相位比較動(dòng)作方程分別為4 多邊形特性的阻抗元件多邊形特性的阻抗元件圓特性的阻抗元件的不足：圓特性的阻抗元件的不足：l在整定值較小時(shí)，動(dòng)作特性圓也就比較小，區(qū)內(nèi)經(jīng)過渡電阻短路時(shí)，在整定值較小時(shí)，動(dòng)作特性圓也就比較小，區(qū)內(nèi)經(jīng)過渡電阻短路時(shí)，測量阻抗容易落在區(qū)外，導(dǎo)致測量元件拒動(dòng)作；測量阻抗容易落在區(qū)外，導(dǎo)致測量元件拒動(dòng)作；l而當(dāng)整定值較大時(shí)，動(dòng)作特性圓也較大，負(fù)荷阻抗有可能落在圓內(nèi)，而當(dāng)整定值較大時(shí)，動(dòng)作特性圓也較大，負(fù)荷阻抗有可能落在圓內(nèi)，從而導(dǎo)致

20、測量元件誤動(dòng)作。從而導(dǎo)致測量元件誤動(dòng)作。具有多邊形特性的阻抗元件可以克服這些缺點(diǎn)，能夠具有多邊形特性的阻抗元件可以克服這些缺點(diǎn)，能夠同時(shí)兼顧耐受過渡同時(shí)兼顧耐受過渡電阻的能力和躲負(fù)荷的能力電阻的能力和躲負(fù)荷的能力Zm-Zset2Zm-Zset2方向四邊形特性：設(shè)測量阻抗方向四邊形特性：設(shè)測量阻抗 Zm 的實(shí)部為的實(shí)部為 Rm ，虛部為，虛部為 Xm第第 4象限部分象限部分第第 2象限部分象限部分第第 1象限部分象限部分3 . 2 . 3 絕對(duì)值比較與相位比較之間的相互轉(zhuǎn)換絕對(duì)值比較與相位比較之間的相互轉(zhuǎn)換設(shè)絕對(duì)值比較動(dòng)作方程中設(shè)絕對(duì)值比較動(dòng)作方程中左側(cè)的阻抗記為左側(cè)的阻抗記為ZB，右側(cè)的阻抗記

21、為，右側(cè)的阻抗記為ZA，則，則絕對(duì)值比較動(dòng)作條件的一般表達(dá)式為絕對(duì)值比較動(dòng)作條件的一般表達(dá)式為設(shè)相位比較動(dòng)作方程中分子、分母的阻抗分別用設(shè)相位比較動(dòng)作方程中分子、分母的阻抗分別用 Zc 和和ZD表示，則相位表示，則相位比較動(dòng)作條件的一般表達(dá)式為比較動(dòng)作條件的一般表達(dá)式為4 個(gè)量之間關(guān)系為個(gè)量之間關(guān)系為3 . 3 阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)方法阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)方法阻抗繼電器一般根據(jù)已經(jīng)導(dǎo)出的絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和相位比較動(dòng)作方阻抗繼電器一般根據(jù)已經(jīng)導(dǎo)出的絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和相位比較動(dòng)作方程來實(shí)現(xiàn)程來實(shí)現(xiàn).3 . 3 . 1 絕對(duì)值比較原理的實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值比較原理的實(shí)現(xiàn)電壓形式的絕對(duì)值比較方程電壓形式的絕對(duì)值比較

22、方程絕對(duì)值比較阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值比較阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)電壓變換器電壓變換器輸出電壓與輸人電壓同相位幅值為輸出電壓與輸人電壓同相位幅值為電抗變換器電抗變換器:電電流變換為電壓流變換為電壓,成導(dǎo)數(shù)關(guān)系。故成導(dǎo)數(shù)關(guān)系。故可濾除直流分量可濾除直流分量KI :阻抗量綱阻抗量綱改變?cè)褦?shù)可以改變變換系改變?cè)褦?shù)可以改變變換系數(shù)的值，改變調(diào)節(jié)繞組中數(shù)的值，改變調(diào)節(jié)繞組中的調(diào)節(jié)電阻，可以改變其的調(diào)節(jié)電阻，可以改變其阻抗角。阻抗角。同除以同除以令令方向圓特性阻抗繼電器3 . 3 . 2 相位比較原理的實(shí)現(xiàn)相位比較原理的實(shí)現(xiàn)電壓形式相位比較方程電壓形式相位比較方程分子、分母同除以分子、分母同除以令令方向圓阻抗特性3

23、 . 3 . 3 比較工作電壓相位法實(shí)現(xiàn)的故障區(qū)段判斷比較工作電壓相位法實(shí)現(xiàn)的故障區(qū)段判斷1 比較工作電壓相位法的基本原理比較工作電壓相位法的基本原理工作電壓又稱為補(bǔ)償電壓：工作電壓又稱為補(bǔ)償電壓：保護(hù)安裝處測量電壓保護(hù)安裝處測量電壓Um與測量電流與測量電流 Im 的線的線性組合。性組合。即即正方向區(qū)外正方向區(qū)外 k2點(diǎn)短路時(shí)點(diǎn)短路時(shí)K1K2母線母線 M 處的殘余電壓處的殘余電壓整定點(diǎn)整定點(diǎn) z 點(diǎn)的殘余電壓點(diǎn)的殘余電壓相位相同相位相同正方向區(qū)內(nèi)正方向區(qū)內(nèi) k1 點(diǎn)短路時(shí)點(diǎn)短路時(shí)K1K2母線母線 M 處的殘余電壓處的殘余電壓整定點(diǎn)整定點(diǎn) z 點(diǎn)的殘余電壓點(diǎn)的殘余電壓相位相反相位相反反方向反方向

24、 k3 點(diǎn)短路時(shí)點(diǎn)短路時(shí)K1K2N側(cè)電源在母線側(cè)電源在母線 M 處的殘余電壓處的殘余電壓N側(cè)電源側(cè)電源整定點(diǎn)整定點(diǎn) z 點(diǎn)的殘余電壓點(diǎn)的殘余電壓相位相同相位相同在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于互感器誤差、過渡電阻等因素的存在，相位差在在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于互感器誤差、過渡電阻等因素的存在，相位差在 180左右左右的一個(gè)范圍內(nèi)，測量元件就應(yīng)該動(dòng)作的一個(gè)范圍內(nèi)，測量元件就應(yīng)該動(dòng)作方向圓特性方向圓特性多個(gè)負(fù)號(hào)，兩邊減多個(gè)負(fù)號(hào)，兩邊減180阻抗繼電器的死區(qū)阻抗繼電器的死區(qū)在在中中Um稱為參考電壓或極化電壓作為判斷口稱為參考電壓或極化電壓作為判斷口 Uop 相位的參考相位的參考當(dāng)在保護(hù)安裝處當(dāng)在保護(hù)安裝處正方向出口正

25、方向出口發(fā)生金屬性相間短路時(shí)，母線電壓降到零或很發(fā)生金屬性相間短路時(shí)，母線電壓降到零或很小，加到繼電器的電壓（小，加到繼電器的電壓（Um）為零或者小于繼電器動(dòng)作所需的最小電壓）為零或者小于繼電器動(dòng)作所需的最小電壓時(shí)，方向繼電器會(huì)出現(xiàn)時(shí)，方向繼電器會(huì)出現(xiàn)死區(qū)死區(qū)。測量阻抗測量阻抗 Zm 的阻抗值都很小的阻抗值都很小，正好處于阻，正好處于阻抗元件臨界動(dòng)作的邊沿上，抗元件臨界動(dòng)作的邊沿上，有可能出現(xiàn)正向出口短路時(shí)拒動(dòng)或反向出口短有可能出現(xiàn)正向出口短路時(shí)拒動(dòng)或反向出口短路時(shí)誤動(dòng)的情況。路時(shí)誤動(dòng)的情況。應(yīng)選擇相位不隨故障位置變化、在出口短路時(shí)不為應(yīng)選擇相位不隨故障位置變化、在出口短路時(shí)不為0的電壓量作為

26、比相的的電壓量作為比相的參考電壓參考電壓參考電壓用參考電壓用Uref表示表示動(dòng)作的條件動(dòng)作的條件2 以正序電壓為參考電壓的測量元件以正序電壓為參考電壓的測量元件正序電壓正序電壓是由三相電壓組合而成的，用它是由三相電壓組合而成的，用它來作為參考電壓就來作為參考電壓就相當(dāng)于在參考電壓中引相當(dāng)于在參考電壓中引入了非故障相電壓。入了非故障相電壓。接地距離接線方式參考電壓取接地距離接線方式參考電壓取相電壓相電壓如：如：Uref=UA1相間距離接線方式參考電壓取相間距離接線方式參考電壓取線電壓線電壓如：如：Uref=UAB1不同故障情況下正序參考電壓的變化分析不同故障情況下正序參考電壓的變化分析l ) A

27、 相單相接地短路。相單相接地短路。正序電壓與故障前相電壓正序電壓與故障前相電壓相位相同，幅值等于該相相位相同，幅值等于該相故障前電壓的故障前電壓的2/3U0AU0BU0CUCUB2 ) AB 兩相接地短路。兩相接地短路。出口兩相接地故障時(shí)，出口兩相接地故障時(shí)，兩故障相正序電壓兩故障相正序電壓的相位都與對(duì)應(yīng)相故障前電壓的的相位都與對(duì)應(yīng)相故障前電壓的相位相相位相同。幅值等于故障前電壓的同。幅值等于故障前電壓的1/3。故障相間正序電壓故障相間正序電壓的相位與故障前相間電壓的的相位與故障前相間電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的1/3.3 ) AB 兩相短路。兩相短路。兩

28、故障相正序電壓兩故障相正序電壓的相位都與對(duì)應(yīng)相故障前電壓的相位相同，幅值等于的相位都與對(duì)應(yīng)相故障前電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的故障前電壓的1/21/2。故障相間正序電壓故障相間正序電壓的相位與該故障前相間電壓的相位相同，幅值等于的相位與該故障前相間電壓的相位相同，幅值等于故障前相間電壓的故障前相間電壓的1/21/2。U0AU0BU0CUCUAUB604 ）三相對(duì)稱短路。）三相對(duì)稱短路。出口三相短路時(shí)，各相正序電壓都為出口三相短路時(shí)，各相正序電壓都為0 ，正序參考電，正序參考電壓將無法應(yīng)用。壓將無法應(yīng)用。以正序電壓為參考電壓的測量元件的動(dòng)作特性。以正序電壓為參考電壓的測量元件的動(dòng)作特性。

29、參考電壓等于相應(yīng)相參考電壓等于相應(yīng)相或相間的正序電壓或相間的正序電壓參考電壓等于正序電壓負(fù)值參考電壓等于正序電壓負(fù)值動(dòng)作特性完全相同動(dòng)作特性完全相同以正序電壓負(fù)值做參考電壓以正序電壓負(fù)值做參考電壓為例分析動(dòng)作特性為例分析動(dòng)作特性M側(cè)保護(hù)處側(cè)保護(hù)處正序電壓正序電壓由復(fù)合序網(wǎng)得到由復(fù)合序網(wǎng)得到M側(cè)系統(tǒng)電源電動(dòng)勢側(cè)系統(tǒng)電源電動(dòng)勢短路點(diǎn)的等值電動(dòng)勢，假設(shè)短路點(diǎn)的等值電動(dòng)勢，假設(shè)短路點(diǎn)看入的等值正序、零序阻抗短路點(diǎn)看入的等值正序、零序阻抗M 側(cè)系統(tǒng)的正序阻抗側(cè)系統(tǒng)的正序阻抗正序電流正序電流 M 側(cè)分流系數(shù)側(cè)分流系數(shù)Kc 為大于為大于 0 的實(shí)常數(shù)不會(huì)對(duì)比相有任何影響的實(shí)常數(shù)不會(huì)對(duì)比相有任何影響對(duì)照偏移圓

30、阻抗特性得到：對(duì)照偏移圓阻抗特性得到：u 方向圓變?yōu)槠茍A，正向出方向圓變?yōu)槠茍A，正向出口短路時(shí)口短路時(shí)，測量阻抗明確地落在，測量阻抗明確地落在動(dòng)作區(qū)內(nèi)，不再處于臨界動(dòng)作的動(dòng)作區(qū)內(nèi)，不再處于臨界動(dòng)作的邊沿，邊沿，能夠可靠地動(dòng)作能夠可靠地動(dòng)作。u 與整定阻抗相同的方向圓特與整定阻抗相同的方向圓特性相比，該偏移圓的直徑要大得性相比，該偏移圓的直徑要大得多因而多因而其耐受過渡電阻的能力要其耐受過渡電阻的能力要比方向圓特性強(qiáng)比方向圓特性強(qiáng)。u 該偏移特性是在正向故障該偏移特性是在正向故障的前提下導(dǎo)出的，所以動(dòng)作區(qū)域的前提下導(dǎo)出的，所以動(dòng)作區(qū)域包括原點(diǎn)包括原點(diǎn)并不會(huì)失去方向性并不會(huì)失去方向性。設(shè)發(fā)生區(qū)

31、內(nèi)設(shè)發(fā)生區(qū)內(nèi)K3點(diǎn)單相接地故障時(shí)：保護(hù)安裝處實(shí)際電流的方向與規(guī)定的正點(diǎn)單相接地故障時(shí)：保護(hù)安裝處實(shí)際電流的方向與規(guī)定的正方向相反。方向相反。對(duì)比兩式得：對(duì)比兩式得：方向圓變?yōu)樯蠏亪A。方向圓變?yōu)樯蠏亪A。反向出口短路時(shí)，測量阻抗在原點(diǎn)附近，遠(yuǎn)離動(dòng)作區(qū)域，可靠不動(dòng)。反向出口短路時(shí)，測量阻抗在原點(diǎn)附近，遠(yuǎn)離動(dòng)作區(qū)域，可靠不動(dòng)。反向遠(yuǎn)處短路時(shí)，反向遠(yuǎn)處短路時(shí)， Zm 位于第三象限，不可能落人動(dòng)作圓內(nèi)，所以也不位于第三象限，不可能落人動(dòng)作圓內(nèi)，所以也不會(huì)動(dòng)作。會(huì)動(dòng)作。以正序電壓為參考電壓的測量元件具有明確的方向性。以正序電壓為參考電壓的測量元件具有明確的方向性。不會(huì)對(duì)比相有任何影響不會(huì)對(duì)比相有任何影響3

32、以記憶電壓為參考電壓的測量元件以記憶電壓為參考電壓的測量元件 出口三相對(duì)稱性短路時(shí)三相電壓都降為出口三相對(duì)稱性短路時(shí)三相電壓都降為0，為克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以利，為克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以利用故障前的電壓，作為測量元件的參考電壓。用故障前的電壓，作為測量元件的參考電壓。以相間接線方式的以相間接線方式的AB相繼電器為例：相繼電器為例：以記憶電壓為參考電壓的測量元件的動(dòng)作條件為：以記憶電壓為參考電壓的測量元件的動(dòng)作條件為：正向故障時(shí)正向故障時(shí)正向出口三相短路時(shí)，測量正向出口三相短路時(shí)，測量阻抗明確地落在動(dòng)作區(qū)內(nèi)，阻抗明確地落在動(dòng)作區(qū)內(nèi)，能夠可靠地動(dòng)作，能夠可靠地動(dòng)作，耐受過渡電阻的能力比方向耐受過渡電阻的能

33、力比方向圓特性強(qiáng)。圓特性強(qiáng)。反方向三相短路時(shí)反方向三相短路時(shí)以記憶電壓為參考電壓的測量元件也具有明確的方向性。以記憶電壓為參考電壓的測量元件也具有明確的方向性。l 傳統(tǒng)的模擬式距離保護(hù)中，記憶電壓是通過傳統(tǒng)的模擬式距離保護(hù)中，記憶電壓是通過 LC 諧振記諧振記憶回路獲得的，由于回路電阻的存在，記憶量是逐漸衰減的，憶回路獲得的，由于回路電阻的存在，記憶量是逐漸衰減的，故障一定時(shí)間后，記憶電壓將衰減至故障后的測量電壓，動(dòng)故障一定時(shí)間后，記憶電壓將衰減至故障后的測量電壓，動(dòng)作特性將變成經(jīng)過原點(diǎn)的方向圓特性。作特性將變成經(jīng)過原點(diǎn)的方向圓特性。 正向故障時(shí)為偏移圓特性、反向故障時(shí)為上拋圓特性，僅正向故障

34、時(shí)為偏移圓特性、反向故障時(shí)為上拋圓特性，僅在故障剛剛發(fā)生、記憶尚未消失時(shí)是成立的，所以稱之為在故障剛剛發(fā)生、記憶尚未消失時(shí)是成立的，所以稱之為初初態(tài)特性態(tài)特性。l 數(shù)字式保護(hù)中，記憶電壓就是存放在存儲(chǔ)器中的故障數(shù)字式保護(hù)中，記憶電壓就是存放在存儲(chǔ)器中的故障前電壓的采樣值，不存在衰減問題，所以特性不會(huì)隨時(shí)間的前電壓的采樣值，不存在衰減問題，所以特性不會(huì)隨時(shí)間的變化而變化。但故障發(fā)生一定時(shí)間后，電源的電動(dòng)勢變化，變化而變化。但故障發(fā)生一定時(shí)間后，電源的電動(dòng)勢變化，將不再等于故障前的記憶電壓，所以將不再等于故障前的記憶電壓，所以記憶電壓僅能在故障后記憶電壓僅能在故障后的一定時(shí)間內(nèi)使用。的一定時(shí)間內(nèi)使

35、用。3 . 3 . 4 阻抗繼電器的精確工作電流與精確工作電壓阻抗繼電器的精確工作電流與精確工作電壓 阻抗繼電器的整定阻抗由電抗互感器阻抗繼電器的整定阻抗由電抗互感器 UR 的變換系數(shù)的變換系數(shù) KI，和電壓變，和電壓變換器換器 T 的變比系數(shù)的變比系數(shù) Ku 決定決定.在輸入電流較小或較大時(shí)，相當(dāng)于繼電器的在輸入電流較小或較大時(shí)，相當(dāng)于繼電器的整定阻抗變小，從而使其動(dòng)作阻抗也將變小。整定阻抗變小，從而使其動(dòng)作阻抗也將變小。為保證動(dòng)作的可靠性，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值比較原理的比較電路有一定的動(dòng)作門為保證動(dòng)作的可靠性，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值比較原理的比較電路有一定的動(dòng)作門檻。檻。兩側(cè)同除以兩側(cè)同除以在保護(hù)區(qū)的末端附近金

36、屬性短路時(shí)在保護(hù)區(qū)的末端附近金屬性短路時(shí),Zm 的阻抗值大于整定值的的阻抗值大于整定值的1/2。理論上理論上ZOP=Zset等于動(dòng)作阻抗，實(shí)際等于動(dòng)作阻抗，實(shí)際ZOP=0.9Zset最小精確工作電壓最小精確工作電壓最小精確工作電流最小精確工作電流最大精確工作電流最大精確工作電流 測量元件精確工作電流的校驗(yàn)，一般是指對(duì)最小精確工作電測量元件精確工作電流的校驗(yàn)，一般是指對(duì)最小精確工作電流的校驗(yàn)。要求在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，通入繼電器的最小流的校驗(yàn)。要求在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，通入繼電器的最小電流不小于最小精確工作電流，并留有一定的裕度，裕度系電流不小于最小精確工作電流，并留有一定的裕度，裕度系數(shù)不小于

37、數(shù)不小于 1 . 5 2 ，即，即在阻抗繼電器應(yīng)用于較短線路情況下，由于線路末端短路時(shí)在阻抗繼電器應(yīng)用于較短線路情況下，由于線路末端短路時(shí)測量電壓可能較低，需對(duì)最小精確工作電壓進(jìn)行校驗(yàn)。線路測量電壓可能較低，需對(duì)最小精確工作電壓進(jìn)行校驗(yàn)。線路較長時(shí)，一般不用校驗(yàn)精確工作電壓。較長時(shí)，一般不用校驗(yàn)精確工作電壓。3.4 距離保護(hù)的整定計(jì)算與對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)距離保護(hù)的整定計(jì)算與對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)3 . 4 . 1 距離保護(hù)的整定計(jì)算距離保護(hù)的整定計(jì)算要求要求，段有明確的方向性，即段有明確的方向性，即采用具有方向性的測量元件。采用具有方向性的測量元件。第第 段為后備段：近后備、相鄰下一級(jí)線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備

38、和反向母線段為后備段：近后備、相鄰下一級(jí)線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備和反向母線保護(hù)的后備，所以第保護(hù)的后備，所以第 段通常段通常采用帶有偏移特性的測量元件采用帶有偏移特性的測量元件。1 距離保護(hù)第距離保護(hù)第 l 段的整定段的整定距離保護(hù)距離保護(hù) l 段為無延時(shí)的段為無延時(shí)的速動(dòng)段速動(dòng)段一般取一般取 0 . 8 0 . 852 距離保護(hù)第距離保護(hù)第 段的整定段的整定（1）分支電路對(duì)測量阻抗的影響）分支電路對(duì)測量阻抗的影響k 點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，保護(hù)點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，保護(hù) 1 處的測量阻抗為處的測量阻抗為一般取一般取 0 . 8變壓器阻抗變壓器阻抗取較小者作為整定阻抗取較小者作為整定阻抗（3）靈敏度校驗(yàn)。）靈敏

39、度校驗(yàn)。如果如果 K sen不滿足要求，則距離保護(hù)不滿足要求，則距離保護(hù) 1 的的段應(yīng)改為與相鄰元段應(yīng)改為與相鄰元件的保護(hù)件的保護(hù) 段相配合段相配合（4 ）動(dòng)作延時(shí)的整定）動(dòng)作延時(shí)的整定3 距離保護(hù)第距離保護(hù)第 段的整定段的整定按以下幾個(gè)原則計(jì)算：按以下幾個(gè)原則計(jì)算：1 ）按與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)）按與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù) 或或 段配合整定。段配合整定。一般取一般取 0 . 82 ）按與相鄰下級(jí)變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定。）按與相鄰下級(jí)變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定。一般取一般取 0 . 83 ）按躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定。）按躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定。最小負(fù)荷阻抗最小負(fù)荷

40、阻抗考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的情況，若采用全阻抗特性考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的情況，若采用全阻抗特性Kss=Issmax/ILmax=ZLmin/ZssminZre=KrelZssmin=KrelZLmin/KssZreZssmin可靠返回可靠返回Kre=Zre/ZsetKrel一般取一般取0. 8 0.85Kss取取 1. 5 2.5Kre取取 1.15 1.25若采用方向圓特性阻抗繼電器若采用方向圓特性阻抗繼電器L Lsetsetsetset- - L按上述三個(gè)原則進(jìn)行計(jì)算，取其中的較小者作為距離按上述三個(gè)原則進(jìn)行計(jì)算，取其中的較小者作為距離 段的整定阻抗段的整定阻抗（2）靈敏度校驗(yàn)。）靈敏度校驗(yàn)。作為近

41、后備時(shí)，作為近后備時(shí)，作為遠(yuǎn)后備時(shí)，作為遠(yuǎn)后備時(shí)，（3）動(dòng)作延時(shí)的整定。）動(dòng)作延時(shí)的整定。應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護(hù)動(dòng)作延時(shí)大一個(gè)時(shí)間級(jí)差應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護(hù)動(dòng)作延時(shí)大一個(gè)時(shí)間級(jí)差 t，距離，距離 段一段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動(dòng)作延時(shí)不應(yīng)小于最大的振蕩周期（般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動(dòng)作延時(shí)不應(yīng)小于最大的振蕩周期（ 1.5 2.5 S）4 將整定參數(shù)換算到二次測將整定參數(shù)換算到二次測5 整定計(jì)算舉例整定計(jì)算舉例XS1XS2Z12I10.85Z340.15Z34Z56I4I22141212SSSXIIXXZ5634243456340.150.850.15ZZIIZZZ為了得出最小的分支系數(shù)為了得出最

42、小的分支系數(shù) ，應(yīng)取電源，應(yīng)取電源 G1 的最大運(yùn)行方式下的等值阻抗的最大運(yùn)行方式下的等值阻抗 ，取，取電源電源 G2 的最小運(yùn)行方式下的最大等值阻抗的最小運(yùn)行方式下的最大等值阻抗2 ）按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口）按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口k2 點(diǎn)短路整定點(diǎn)短路整定XS1XS2Z12I1ZrI32131212SSSXIIXXZ3 . 4 . 2 110kV 線路保護(hù)配置線路保護(hù)配置 110kV 系統(tǒng)一般是大電流接地系統(tǒng)，需要接地保護(hù)功能。接地保系統(tǒng)一般是大電流接地系統(tǒng)，需要接地保護(hù)功能。接地保護(hù)可采用接地距離保護(hù)，也可采用零序電流保護(hù)。護(hù)可采用接地距離保護(hù)，也可采用零序電流保護(hù)。3 . 4 .

43、 3 對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)區(qū)穩(wěn)定，靈敏度高，動(dòng)作情況受電網(wǎng)運(yùn)行方式變化的保護(hù)區(qū)穩(wěn)定，靈敏度高，動(dòng)作情況受電網(wǎng)運(yùn)行方式變化的影響小影響小.可以應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)中，作為后備保護(hù)。可以應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)中，作為后備保護(hù)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：有有 30 40 的區(qū)域內(nèi)故障時(shí)，只有一側(cè)的保護(hù)能無延的區(qū)域內(nèi)故障時(shí)，只有一側(cè)的保護(hù)能無延時(shí)地動(dòng)作，另一側(cè)保護(hù)需經(jīng)時(shí)地動(dòng)作，另一側(cè)保護(hù)需經(jīng)0. 5S 的延時(shí)后跳閘；在的延時(shí)后跳閘；在 220kv 及以上電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)中，有時(shí)候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性及以上電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)中，有時(shí)候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)短路切除快速性的要求，因而，還

44、應(yīng)配備能夠全線快速切對(duì)短路切除快速性的要求，因而，還應(yīng)配備能夠全線快速切除故障的縱聯(lián)保護(hù)。除故障的縱聯(lián)保護(hù)。距離保護(hù)的構(gòu)成、接線和算法都比較復(fù)雜，裝置自身的可距離保護(hù)的構(gòu)成、接線和算法都比較復(fù)雜，裝置自身的可靠性稍差?？啃陨圆?。3 . 5 距離保護(hù)的振蕩閉鎖距離保護(hù)的振蕩閉鎖3 . 5 . 1 振蕩閉鎖的概念振蕩閉鎖的概念電力系統(tǒng)振蕩電力系統(tǒng)振蕩:并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠之間出現(xiàn)功率角大范圍周期性變化的現(xiàn)象之間出現(xiàn)功率角大范圍周期性變化的現(xiàn)象. 屬于嚴(yán)重的不正常運(yùn)行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)屬于嚴(yán)重的不正常運(yùn)行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài).振蕩閉鎖：防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的措施。

45、振蕩閉鎖：防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的措施。3 . 5 . 2 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測量元件的影響電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測量元件的影響線路中的電流和母線線路中的電流和母線 M 、 N 上的電壓分別為：上的電壓分別為：功角功角電動(dòng)勢差的有效值為：電動(dòng)勢差的有效值為：線路電流的有效值為線路電流的有效值為電流隨電流隨變化的軌跡，變化的軌跡， =180時(shí)達(dá)到最大值。時(shí)達(dá)到最大值。=180時(shí)時(shí)Uos=0電壓最低的這一點(diǎn)稱為振蕩中心電壓最低的這一點(diǎn)稱為振蕩中心若系統(tǒng)各部分的阻抗角都相等若系統(tǒng)各部分的阻抗角都相等,振蕩振蕩中心的位置就位于阻抗中心中心的位置就位于阻抗中心1/2Z。相當(dāng)于三相短路。相當(dāng)于三相短路

46、。1 電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律2 電力系統(tǒng)振蕩時(shí)測量阻抗的變化規(guī)律電力系統(tǒng)振蕩時(shí)測量阻抗的變化規(guī)律保護(hù)安裝處保護(hù)安裝處 M 到振蕩中心點(diǎn)到振蕩中心點(diǎn)OS的線路阻抗，與功角無關(guān)。的線路阻抗，與功角無關(guān)。Zm 末端隨末端隨變化的軌跡變化的軌跡 =0=0時(shí)，時(shí)，Zm 位于復(fù)平位于復(fù)平面的右側(cè)，面的右側(cè)，其值為無窮大；其值為無窮大；當(dāng)當(dāng) =180時(shí)，測量阻抗最小時(shí)，測量阻抗最小。u當(dāng)當(dāng)M1/2時(shí)時(shí),即保護(hù)安裝在送電端且振蕩中心位于即保護(hù)安裝在送電端且振蕩中心位于保護(hù)的正方向時(shí)，振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線保護(hù)的正方向時(shí)，振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線OO在第一

47、象限內(nèi)與在第一象限內(nèi)與Z 相交測量阻抗可能穿越動(dòng)作區(qū)相交測量阻抗可能穿越動(dòng)作區(qū);u M = 1/2時(shí)時(shí),保護(hù)安裝處保護(hù)安裝處 M 正好就是振蕩中心，該正好就是振蕩中心，該阻抗等于阻抗等于 0 ，測量阻抗末端軌跡直線在坐標(biāo)原點(diǎn)處，測量阻抗末端軌跡直線在坐標(biāo)原點(diǎn)處Z 與相交，肯定穿越保護(hù)動(dòng)作區(qū)；與相交，肯定穿越保護(hù)動(dòng)作區(qū)；u當(dāng)當(dāng)M1/2時(shí)，即振蕩中心在保護(hù)的反方向上，振時(shí)，即振蕩中心在保護(hù)的反方向上，振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線在第三象限內(nèi)與蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線在第三象限內(nèi)與Z 相相交，是否會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)，視保護(hù)的動(dòng)作特性而異。交，是否會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)，視保護(hù)的動(dòng)作特性而異。面積越大，受震蕩影

48、響越大。面積越大，受震蕩影響越大。措施：措施：1、延長保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間，主要用于第三段。、延長保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間，主要用于第三段。2、壓低整定值。、壓低整定值。3、對(duì)阻抗繼電器對(duì)阻抗繼電器要求要求配備振蕩閉鎖配備振蕩閉鎖。如用方向圓特性時(shí)，如用方向圓特性時(shí)， 同時(shí)滿足同時(shí)滿足M1/2則是否誤動(dòng)取決于則是否誤動(dòng)取決于的變化。的變化。電力系統(tǒng)振蕩與短路時(shí)電氣量的差異電力系統(tǒng)振蕩與短路時(shí)電氣量的差異目的：目的：用以構(gòu)成振蕩閉鎖元件，實(shí)現(xiàn)振蕩時(shí)閉鎖距離保護(hù)。用以構(gòu)成振蕩閉鎖元件，實(shí)現(xiàn)振蕩時(shí)閉鎖距離保護(hù)。3 . 5 . 3 距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施1 利用電流的負(fù)序、零序分量或突變量，

49、實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖利用電流的負(fù)序、零序分量或突變量，實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖系統(tǒng)沒有故障時(shí)：系統(tǒng)沒有故障時(shí)：距離保護(hù)一直處于閉鎖狀態(tài)。距離保護(hù)一直處于閉鎖狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)：短時(shí)開放距離保護(hù)允許保護(hù)出口跳閘，若短時(shí)開放距離保護(hù)允許保護(hù)出口跳閘，若在開放的時(shí)間內(nèi)，阻抗繼電器動(dòng)作，說明故障點(diǎn)位于阻抗繼電在開放的時(shí)間內(nèi)，阻抗繼電器動(dòng)作，說明故障點(diǎn)位于阻抗繼電器的動(dòng)作范圍之內(nèi)，將故障線路跳開；若在開放的時(shí)間內(nèi)阻抗器的動(dòng)作范圍之內(nèi)，將故障線路跳開；若在開放的時(shí)間內(nèi)阻抗繼電器未動(dòng)作，則說明故障不在保護(hù)區(qū)內(nèi)，重新閉鎖。繼電器未動(dòng)作，則說明故障不在保護(hù)區(qū)內(nèi)，重新閉鎖。自保持自保持故障判斷元件，主要有故障判

50、斷元件，主要有反映電壓、電流中負(fù)序分量或零序分量反映電壓、電流中負(fù)序分量或零序分量的判斷元件和的判斷元件和反映電流突變量反映電流突變量的判斷元件兩種。的判斷元件兩種。幾種情況的討論幾種情況的討論1、區(qū)內(nèi)故障。、區(qū)內(nèi)故障。 啟動(dòng)元件啟動(dòng)，短時(shí)開放啟動(dòng)元件啟動(dòng)，短時(shí)開放Tdw時(shí)間內(nèi)一段或二段有足夠時(shí)間動(dòng)作。若時(shí)間內(nèi)一段或二段有足夠時(shí)間動(dòng)作。若故障在一段內(nèi)，則故障在一段內(nèi)，則Tdw應(yīng)大于保護(hù)固有時(shí)間。若故障在二段內(nèi)，則應(yīng)大于保護(hù)固有時(shí)間。若故障在二段內(nèi)，則Tdw應(yīng)大于保護(hù)完成自舉得時(shí)間。應(yīng)大于保護(hù)完成自舉得時(shí)間。 綜合考慮，綜合考慮，Tdw不小于不小于0.1s。2、區(qū)外故障引起的振蕩、區(qū)外故障引起的

51、振蕩 啟動(dòng)元件會(huì)啟動(dòng)。啟動(dòng)元件會(huì)啟動(dòng)。 Tdw的時(shí)間不應(yīng)大于振蕩導(dǎo)致的測量阻抗進(jìn)入動(dòng)的時(shí)間不應(yīng)大于振蕩導(dǎo)致的測量阻抗進(jìn)入動(dòng)作區(qū)的時(shí)間，一般作區(qū)的時(shí)間，一般Tdw取取0.15S3、區(qū)外故障引起的振蕩中再次發(fā)生故障、區(qū)外故障引起的振蕩中再次發(fā)生故障 由于再一次故障處理中只開放一次，再次故障無法識(shí)別。由于再一次故障處理中只開放一次，再次故障無法識(shí)別。2 利用測量阻抗變化率不同構(gòu)成振蕩閉鎖利用測量阻抗變化率不同構(gòu)成振蕩閉鎖短路故障時(shí)短路故障時(shí)：測量阻抗：測量阻抗 Zm 由負(fù)荷阻抗由負(fù)荷阻抗 ZL 突變?yōu)槎搪纷杩雇蛔優(yōu)槎搪纷杩筞K；系統(tǒng)振蕩時(shí)系統(tǒng)振蕩時(shí)：測量阻抗由負(fù)荷阻抗緩慢變?yōu)楸Ｗo(hù)安裝處到振蕩：測量阻

52、抗由負(fù)荷阻抗緩慢變?yōu)楸Ｗo(hù)安裝處到振蕩中心點(diǎn)的線路阻抗。中心點(diǎn)的線路阻抗。原理原理：在：在 KZI 動(dòng)作后先開放一個(gè)動(dòng)作后先開放一個(gè) t 的時(shí)間，如果在這段時(shí)間的時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)內(nèi) KZ2 動(dòng)作，去開放保護(hù)，直到動(dòng)作，去開放保護(hù)，直到 KZ2 返回；如果在返回；如果在 t 的時(shí)的時(shí)間內(nèi)間內(nèi) KZ2 不動(dòng)作，保護(hù)就不會(huì)被開放。不動(dòng)作，保護(hù)就不會(huì)被開放。整定值較高整定值較高整定值較低整定值較低 初始狀態(tài)：閉鎖初始狀態(tài)：閉鎖0短時(shí)開放短時(shí)開放 t 3 利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，距離保護(hù)的測量阻抗是隨電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，距離保護(hù)的測量阻抗是隨角的角的變化而不斷

53、變化的，當(dāng)變化而不斷變化的，當(dāng) 角變化到某個(gè)角度時(shí)，測角變化到某個(gè)角度時(shí)，測量阻抗進(jìn)入到阻抗繼電器的動(dòng)作區(qū)，而當(dāng)量阻抗進(jìn)入到阻抗繼電器的動(dòng)作區(qū)，而當(dāng) 角繼續(xù)角繼續(xù)變化到另一個(gè)角度時(shí)，測量阻抗又從動(dòng)作區(qū)移出，變化到另一個(gè)角度時(shí)，測量阻抗又從動(dòng)作區(qū)移出，測量元件返回。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于按躲過最大負(fù)測量元件返回。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于按躲過最大負(fù)荷整定的距離保護(hù)荷整定的距離保護(hù)段阻抗元件，測量阻抗落入其段阻抗元件，測量阻抗落入其動(dòng)作區(qū)的時(shí)間小于動(dòng)作區(qū)的時(shí)間小于 1 1 . 5s ，只要距離保護(hù)，只要距離保護(hù) 段段動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間大于動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間大于 1 1 . 5s ，系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)，系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù) 段

54、就不會(huì)誤動(dòng)作。段就不會(huì)誤動(dòng)作。3 . 5 . 4 振蕩過程中再故障的判斷振蕩過程中再故障的判斷當(dāng)振蕩過程中又發(fā)生當(dāng)振蕩過程中又發(fā)生不對(duì)稱短路不對(duì)稱短路時(shí)，重新開放保護(hù)的條件：時(shí)，重新開放保護(hù)的條件：振蕩過程中又發(fā)生振蕩過程中又發(fā)生三相對(duì)稱性故障三相對(duì)稱性故障時(shí)動(dòng)作判據(jù)為：時(shí)動(dòng)作判據(jù)為：振蕩過程中又發(fā)生三相故障時(shí)，上式會(huì)一直被滿足，而在僅有系統(tǒng)振蕩時(shí)，僅在較振蕩過程中又發(fā)生三相故障時(shí)，上式會(huì)一直被滿足，而在僅有系統(tǒng)振蕩時(shí)，僅在較短的時(shí)間內(nèi)滿足，其余時(shí)間都不滿足。配合一個(gè)延時(shí)時(shí)間就能夠區(qū)分出三相故障和短的時(shí)間內(nèi)滿足，其余時(shí)間都不滿足。配合一個(gè)延時(shí)時(shí)間就能夠區(qū)分出三相故障和振蕩。振蕩。3 . 6 故

55、障類型判別和故障選相故障類型判別和故障選相在在 220kV 及以上電壓等級(jí)的超高壓線路中，由于系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，需要及以上電壓等級(jí)的超高壓線路中，由于系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，需要實(shí)現(xiàn)分相跳閘，即單相故障只跳故障相，多相故障才跳三相，要求保護(hù)實(shí)現(xiàn)分相跳閘，即單相故障只跳故障相，多相故障才跳三相，要求保護(hù)裝置除能夠測量出故障距離外，還應(yīng)能選出故障的相別。裝置除能夠測量出故障距離外，還應(yīng)能選出故障的相別。數(shù)字式保護(hù)常用數(shù)字式保護(hù)常用相電流差突變量相電流差突變量選相。選相。首先根據(jù)測量電流中是否含有零序分量，判定是接地短路還是不接地短路首先根據(jù)測量電流中是否含有零序分量，判定是接地短路還是不接地短路。如果是接地

56、如果是接地若滿足若滿足為為 A 相單相接地短路故障相單相接地短路故障若滿足若滿足為為 B 相單相接地短路故障相單相接地短路故障為為 C相單相接地短路故障相單相接地短路故障若滿足若滿足當(dāng)上述條件都不滿足時(shí)，判定為當(dāng)上述條件都不滿足時(shí)，判定為兩相接地故障兩相接地故障。求三個(gè)相電流差突變量的。求三個(gè)相電流差突變量的最大值，與之對(duì)應(yīng)的兩相就是故障相。最大值，與之對(duì)應(yīng)的兩相就是故障相。若無零序電流，則判定故障為非接地故障若無零序電流，則判定故障為非接地故障若滿足若滿足為為 AB 相短路故障相短路故障若滿足若滿足為為 B C相短路故障相短路故障為為 CA相短路故障相短路故障若滿足若滿足當(dāng)上述條件都不滿足時(shí)

57、，判定為三相短路故障。當(dāng)上述條件都不滿足時(shí)，判定為三相短路故障。3 . 7 距離保護(hù)特殊問題的分析距離保護(hù)特殊問題的分析3 . 7 . 1 短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響1 過渡電阻的性質(zhì)過渡電阻的性質(zhì)短路點(diǎn)的過渡電阻：短路點(diǎn)的過渡電阻短路點(diǎn)的過渡電阻：短路點(diǎn)的過渡電阻 Rg 是指當(dāng)接地短路或相間短路是指當(dāng)接地短路或相間短路時(shí)，短路點(diǎn)電流經(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時(shí)，短路點(diǎn)電流經(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物質(zhì)的電阻。路徑中所通過物質(zhì)的電阻。電弧電阻電弧電阻相導(dǎo)線與大地之間的接觸電阻相導(dǎo)線與大地之間的接觸電阻金屬

58、桿塔的接地電阻金屬桿塔的接地電阻中間物質(zhì)如：樹木或其他物體中間物質(zhì)如：樹木或其他物體2 單側(cè)電源線路上過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響單側(cè)電源線路上過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響保護(hù)安裝處測量電壓和測量電流的關(guān)系：保護(hù)安裝處測量電壓和測量電流的關(guān)系：測量阻抗值增大測量阻抗值增大阻抗角變小阻抗角變小當(dāng)當(dāng) BC 線路始端線路始端 B 經(jīng)過渡經(jīng)過渡電阻電阻 Rg短路時(shí)，短路時(shí)， 失去失去選選擇性擇性3 雙側(cè)電源線路上過渡電阻的影響雙側(cè)電源線路上過渡電阻的影響保護(hù)安裝處測量電壓和測量電流的關(guān)系：保護(hù)安裝處測量電壓和測量電流的關(guān)系：Rg對(duì)測量阻抗的影響，取決于對(duì)側(cè)電源提供的短路電流大小及對(duì)測量阻抗的影響，取決于對(duì)側(cè)電

59、源提供的短路電流大小及 相位關(guān)系。相位關(guān)系。 若在故障前若在故障前 M 端為送端，端為送端，N 側(cè)為受端，則側(cè)為受端，則 M 側(cè)電源電動(dòng)勢的相位側(cè)電源電動(dòng)勢的相位超前超前 N 側(cè)。側(cè)。Ik的相位將超前的相位將超前 I”k，表現(xiàn)為，表現(xiàn)為容性的阻抗容性的阻抗，它的存在有可能，它的存在有可能使總的使總的測量阻抗變小測量阻抗變小。反之則表現(xiàn)為。反之則表現(xiàn)為感性的阻抗感性的阻抗，它的存在使，它的存在使測量阻抗測量阻抗變大。變大。 在系統(tǒng)振蕩加故障的情況下，在系統(tǒng)振蕩加故障的情況下， Ik的與的與 I”k之間的相位差在之間的相位差在 0 -360 的的范圍內(nèi)變化，此時(shí)范圍內(nèi)變化，此時(shí) A 處的測量阻抗變

60、化軌跡是個(gè)圓。處的測量阻抗變化軌跡是個(gè)圓。造成距離保護(hù)造成距離保護(hù) 1 段誤動(dòng)作段誤動(dòng)作因過渡電阻的存在而導(dǎo)致保護(hù)測量阻因過渡電阻的存在而導(dǎo)致保護(hù)測量阻抗變小，進(jìn)一步引起保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)抗變小，進(jìn)一步引起保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象，稱為象，稱為距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越。克服過渡電阻影響的措施：克服過渡電阻影響的措施：1、面積擴(kuò)大，如、面積擴(kuò)大，如2段按下級(jí)線路段按下級(jí)線路3段整定。段整定。2、向、向R軸傾斜。軸傾斜。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)的影響串接補(bǔ)償電容后，短路阻抗與短路距離之間不再成線性正比關(guān)系，將使距離串接補(bǔ)償電容后，短路阻抗與短路