继电保护第三章要点总结

电流保护对于容量大、电压高和结构复杂的网络，难于满足电网对保护的要求。一般只适用于35kv及以下电压等级的配电网。对于110kv及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原理。距离保护：反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。主要元件为距离继电器,可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范围通常用整定阻抗Zset的大小来实现。时限特性：距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯型时限特性，称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段距离保护的组成：起始元件、方向元件、距离元件、时间元件阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是测量短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。阻抗继电器按其构成方式可分为单相式和多相补偿式。阻抗继电器：（图和公式）一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器全阻抗继电器：特点:没有方向性可用于单端电源网络用于多端电源网络时，需另加方向元件距离保护中一般仅用于距离Ⅲ段方向阻抗继电器：特点：具有明确方向性一般用于距离Ⅰ段和距离Ⅱ段又称mho继电器偏移阻抗继电器:特点：有一定方向性，动作区包括反向出口一般作为距离Ⅲ段动作特性直线特性阻抗继电器：特点：具有极强的耐过渡电阻能力。不具有方向性在负荷阻抗条件下可能误动作，通常不单独使用而与其他特性配合使用。二、具有多边形动作特性的阻抗继电器死区：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，故障线路母线上的残余电压将降低到零，当U=0时，无法进行比相，继电器也不动作。这种不动作的范围，称为保护装置的“死区”。利用记忆回路和引入第三相电压减小和消除死区。记忆回路：在出口短路时，U=0，由于谐振回路的储能作用，记忆电压U在衰减到零之前存在，且与故障前U同相位。由于继电器记录了故障前的电压，故方向阻抗继电器消除了死区。引入第三相电压：从向量图3-19（c）中可以看出，Icj超前Ir近90，电阻Rj上电压降Ur超前Uac90，即极化电压与故障前电压Uab同相位。因此，当出口两相短路时，第三相电压可以在继电器中产生和故障前电压Uab（即Um）同相的而且不衰减的极化电压Uj，以保证方向阻抗继电器正确动作，即能消除死区。记忆电压对方向阻抗继电器特性的影响：方向阻抗继电器的稳态特性：方向阻抗继电器在引入记忆电压以后，不论其是基于比相原理还是基于比幅原理构成的，在稳定情况下，都能保证动作特性和未引入记忆电压前一样，并能消除正方向出口短路可能出现的死区，同时防止反方向出口短路时可能发生的误动。方向阻抗继电器的初态特性：保护正方向短路：在记忆回路作用下的动态特性圆扩大了动作范围，而又不失去方向性，因此，对消除死区和减小过渡电阻的影响都是有利的。保护反方向短路：当反方向短路时，必须出现一个正的短路阻抗才可能引起继电器的动作，但实际上继电器测量到的是--Zd，在第Ⅲ象限，因此，在反方向短路时的动态过程中，继电器有明确的方向性。精工电流：当Im=Ig时，继电器的动作阻抗Zact=0.9Zset，即比整定阻抗缩小了10%。因此，当ImIg时，就可以保证起动阻抗的误差在10%以内，而这个误差在选择可靠系数时，已经被考虑进去了精工电压：精工电流和整定阻抗的乘积：Ug=IgZset对距离保护接线方式的要求：根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电流应满足：继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保障安装处的距离成正比。继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。反应接地短路阻抗继电器的接线：三相短路：三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点之间的正序阻抗，三个继电器均能正确动作。两相短路：K1能正确动作。K2、K3测量阻抗大于Z1L，不能动作。但K1能正确动作，所以K2和K3拒动不会影响整套保护的动作。影响距离保护正确动作的因素：如电网的接线中可能具有分支电路；在Y/Δ接线变压器后面发生短路；输电线路可能具有串联电容补偿；电力系统发生振荡；短路点具有过渡电阻；电流互感器和电压互感器的误差、过渡过程及二次回路断线等等。影响距离保护正确动作的因素：短路点过渡电阻对距离保护的影响电力系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路分支电流的影响短路点过渡电阻对距离保护的影响：保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小，则相对地受过渡电阻的影响也越大。对双侧电源的网络，短路点的过渡电阻可能使测量阻抗增大，也可能使测量阻抗减小。当afa为正时，测量阻抗增大，当afa为负时，测量阻抗的电抗部分将减小。在后一种情况下，可能导致保护无选择性的动作。为了使阻抗继电器能正确动作，必须采取措施来消除或减小过渡电阻的影响。短路点的过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻Rg，且电弧的长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬间电弧电流很大，电弧的长度很短，Rg很小。随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长，Rg随着增大，大约经0.1～0.15秒后，Rg剧烈增大。为减小过渡电阻对距离保护的影响，采用瞬时测定装置和应用带偏移特性的阻抗继电器。克服过渡电阻影响的措施：选用合适的动作特性采用高阻接地距离算法利用电抗分量电力系统振荡振荡现象：并联运行的同步发电机之间出现功角大范围周期性变化的现象，称为振荡。振荡产生原因：系统故障、线路无故障跳闸、系统突然失去大容量的负荷和发电机等大的扰动都有可能引起系统振荡。振荡的根本原因是系统有功不平衡或系统静稳极限不足，导致发电机功角周期性变化。振荡表现形式：衰减振荡，系统失去同步。两者的不同表现在振荡功角的变化范围和变化周期系统振荡的影响：电力系统在正常运行时，所有接入系统的发电机都处于同步运行状态。当系统因短路切除太慢或因遭受较大冲击时，并列运行的发电机失去同步，系统发生振荡，振荡时，系统中各发电机电势间的相角差发生变化。因此，可能导致保护误动作。但通常系统振荡若干周期后可以被拉入同步，恢复正常运行。因此，距离保护必须考虑系统振荡对其工作的影响。电力系统振荡对距离保护的影响:若振荡中心在距离Ⅰ段保护范围内，则在振荡中距离Ⅰ段可能误动若振荡中心在距离Ⅱ段保护范围内，则距离Ⅱ段会否误动取决于振荡周期，正当频率越慢，越易引起误动距离Ⅲ段一般靠动作延时可以躲过振荡影响（振荡周期一般在0.1-1.5s之间）振荡中心不在保护范围内，则不会引起保护误动保护动作区形状不同，受振荡影响的程度不同振荡闭锁回路（1）利用负序(和零序)分量或其增量起动的振荡闭锁回路。①负序电压滤过器②负序电流滤过器（2）利用电气量变化速度的不同来构成振荡闭锁回路电力系统振荡和短路时的主要区别：1，振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢，而短路时电流是突然增大、突然降低的2，振荡时电流和各电压幅值均作周期变化，各点电压和电流之间的相位角也作周期变化3，振荡时三相完全对称，电力系统中不会出现负序分量；而短路时总要长期或瞬间出现负序分量对振荡闭锁回路的要求：1，系统振荡而无故障时，应可靠将保护闭锁2，系统发生各种类型故障，保护不应被闭锁3，在振荡过程中发生故障时，保护应能正确动作4，先故障，且故障发生在保护范围之外，而后振荡，保护不能无选择性动作电压回路断线对距离保护的影响：当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，这时阻抗元件失去电压而电流回路仍有负荷电流通过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。分支电流的影响：由于助增电流的存在，使保护A的测量阻抗增大，保护范围缩短。具有外汲电流时，与无分支的情况相比，将使保护A测量阻抗的减小，保护范围增大，可能引起无选择性动作对距离保护的评价1．主要优点（1）能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求。（2）阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响，而Ⅱ、Ⅲ段仍受系统运行方式变化的影响，但比电流保护要小些，保护区域和灵敏度比较稳定。2.主要缺点（1）不能实现全线瞬动。对双侧电源线路，将有全线的30%～40%范围以第Ⅱ段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。（2）阻抗继电器本身较复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此，距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。