第三章距离保护

第一节距离保护的基本工作原理距离保护的基本原理距离保护是通过测量被保护线路始端电压和线路电流的比值而动作的一种保护。也是反应了短路点到保护安装点之间阻抗大小（距离的长短），所以称这种原理的保护为距离保护，有时也称之为阻抗保护。起动元件、阻抗测量元件（ZI、ZII、ZIII）、时间元件和出口执行元件。起动IZIIZIIIZIIItIIt1&出口三段式距离保护I段：保护区为本线路全长的80%-85%瞬时动作于本线路出口断路器；II段：保护区为本线路全长，t=0.5S动作于本线路出口断路器；III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作于本线路出口断路器I、II段为主保护，III段为后备保护第二节阻抗继电器测量阻抗：动作阻抗：测量阻抗正好位于动作区边界上，继电器刚好动作，这个称为继电器的动作阻抗（Zoper）。整定阻抗（Zset）：人为给定的值，也是动作阻抗的最大值.mmmIUZ一、阻抗继电器的动作特性MN1mZ2P3TVTAmImU123MRPjXIsetZ二、阻抗继电器的构成方法1、全阻抗继电器2、方向阻抗继电器3、偏移特性的阻抗继电器全阻抗继电器特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安装点为圆心、以整定阻抗Zset为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。特点：动作无方向性；动作阻抗与整定阻抗相等。（1）全阻抗继电器特性圆oRjXsetZmZ1oRjXsetZsetmZZ1setmZZ（2）动作方程setmmsetmZIUZZ90arg27090arg270setmmsetmmsetmsetmZIUZIUZZZZ全阻抗继电器交流回路的原理接线TVTAmImU1UZIsetm2UTVTAmImUsetmZIXUTURYU方向阻抗继电器特性：方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为直径并且圆周经过坐标原点的一个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。特点：动作具有方向性；)cos(opersetsetoperZZ方向阻抗继电器特性圆oRjXsetZsetmZZ21setZ21oRjXsetZsetmZZmZ比幅原理的动作方程90arg27090arg270setmmmsetmmZIUUZZZ比相原理的动作方程方向阻抗继电器交流回路原理接线TVTAmImUsetmZI211UTUR2UsetmZI21mUTVTAmImUsetmZITURmUmUXUYU第三节方向阻抗继电器的特殊问题一、方向阻抗继电器的死区及其消除措施二、阻抗继电器的精确工作电流（一）方向阻抗继电器的死区当保护正方向出口附近发生相间短路时，母线电压为零或很小，加到继电器上的电压小于继电器动作所需要的最小电压时，方向阻抗继电器不能动作。发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。（二）消除死区的方法中心思想就是寻找一个电压来代替原来的Um起作用，寻找出来的电压我们也管它叫极化电压（插入电压）。方法一、采用记忆回路（同KW），主要是保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作。方法二、当稳态情况下，靠引入非故障相电压（引入第三相电压）消除两相短路的死区。1、记忆回路：mUIRLCRUutmuJRuu故障前故障后2．引入非故障相电压：achLCRJURXjRIUURhRaJRUUCIILIbbEcEaE)(mabUEbUaUJRUU阻抗继电器的精确工作电流：lsenmsetmmUsetmUZIUKZI当实际动作条件：比幅式方向阻抗继电器02121||||mUsetKoperIKUZZ0.当继电器的起动阻抗等于0.9倍的整定阻抗时所对应的最小测量电流，称为精确工作电流。acImIoperKZsetZsetZ9.0引入精确工作电流的意义：1、它是用来衡量继电器动作阻抗与整定阻抗之间的误差是否满足10%的要求2、当加入阻抗继电器的电流大于精工电流，说明阻抗继电器的误差在10%之内3、为了减小阻抗继电器的误差，精工电流越小越好。第四节阻抗继电器的接线方式一、对阻抗继电器接线方式的要求二、相间短路阻抗继电器的0°接线方式三、接地短路阻抗继电器的接线方式对阻抗继电器接线方式的要求：1、测量阻抗应正比于短路点到保护安装点之间的距离；2、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围应不随故障类型而变化。继电器mUmI2KI3KIABUBAIIBCUCBIICAUACII1KImI相间短路阻抗继电器的00接线1、三相短路:lZIIlZIlZIUUUBABABAAB111)(lZIIUZBAABKI1)3(1.ABCAIBI0CIZl)3(K2、二相短路:CCKBBBKAAACBAEUUlZIUUlZIUIII110)2(KABCAIBICIZllZIIlZIIIIUZBABABAABKI11)2(1.)(3、中性点直接接地电网的两相接地短路)1,1(ABKABCAIBI0CIZllZIlZIUlZIlZIUMALBBMBLAAlZIIlZZIIIIUZBAMLBABAABKI1)1.1(1.))((继电器mU2KI3KI1KImIAUBUCU03IKIA03IKIB03IKIC接地短路用阻抗继电器的接线方式--零序电流补偿式00接线0021021KKKKAAUUUUIIIIlZIUUlZIUUlZIUUKKK000012221111)(100211021ZZIIIlZUUUUAAAA)(10001ZZIIIlZA)33(11001ZZZIIlZAlZIKIIKIlZIUZAAmmKI10013)3(第五节影响距离保护正确工作的因素一、分支线对距离保护的影响；二、过渡电阻对距离保护的影响；三、电力系统振荡对距离保护的影响；四、电压回路断线对距离保护的影响五、线路的串联补偿电容对距离保护的影响一、保护安装处和故障点间分支线对距离保护影响1、助增电流的影响：KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ1111KbABlZKlZ11CABIKlBKKIZADDBI结论1助增电流的存在，使AB线路A侧阻抗继电器的测量阻抗增大，这意味着其保护范围将会缩短，相当于灵敏度下降解决：在整定计算中解决。灵敏度校验时引入最大分支系数.2、外汲电流的影响：KbABlZKlZ11KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ111111CABIKlBK1KIZAD2KI结论2汲出电流的存在，使阻抗继电器的测量阻抗减小，保护范围延长，可能造成保护无选择动作。解决：在整定计算中解决，计算动作电流时引入最小分支系数。二、短路点过渡电阻对距离保护影响1、短路点过渡电阻的特性在短路的初瞬间，电弧电流最大，弧长最短，电弧电阻最小；经过几个周期后，电弧逐渐伸长，电弧电阻有急剧增大之势。gggIlR10502、过渡电阻对单侧电源线路的影响gRABCK213jXjXR段的保护I1段的保护II1AB3、过渡电阻对阻抗元件的影响KZ1gRBA2gR3gRjXR4、防止和减小过渡电阻影响的方法1）采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器，可防止过渡电阻对继电器工作的影响。2）利用瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作。KAIKMKTtZ1KmUmI三、电力系统振荡对距离保护的影响1、振荡时电流、电压的分布与变化2、电力系统振荡对距离保护的影响3、振荡闭锁回路)1(jMNMNMeEEEEEEMNMENEMRMXNRNX1X1RMIoMENENUMUMIzNMEEz2sin2ZEZZZEIMNLMMMMMMZIEUNMNNZIEU振荡时电流、电压特点（假设条件：两侧电势大小相等，全系统阻抗角相等）振荡时，电流、电压幅值都随角做周期变化；在系统中总有一点电压最低，该点称为振荡中心01800000ZMMZMMUUIUUI最小，最大，时，最大最大，，时，MMMMMMMMMmZIEIZIEIUZ)2(,02,1802)2(,12,902)2(,2,022121000MmMmMmMZZZctgZjZZZctgZjZZZctgctgZjZZ当δ由0°变化到360°时，测量阻抗终点的轨迹是垂直Z∑的直线。jXRooMNMZMZZ211ZANMRjX123oo1）全阻抗继电器受振荡的影响最大，而透镜型继电器所受的影响最小。2）当保护安装点越靠近振荡中心时，受到的影响就越大。3）对距离I、II段保护影响大，对III段基本没有影响。振荡闭锁回路必须能够正确地区分系统振荡和三相短路这两种不同的情况，这样才能保证在系统振荡时将保护闭锁，而在发生三相短路时保护能可靠地动作。电力系统振荡和短路的主要区别1、振荡时，电流和各点电压的幅值均呈现周期性变化；而短路后，短路电流和各点的电压幅值是不变的。2、振荡时，电流和各点电压的变化速度较慢；而短路时，电流是突然增大，电压也突然降低，变化速度很快。3、振荡时，任一点的电流与电压之间的相位关系都随δ的变化而改变；而在发生短路时，电流和电压之间的相位是不变的。4、振荡时，三相完全对称，系统中无负序分量出现；而短路时，一般会出现负序分量。振荡闭锁装置的作用振荡时把距离I、II段闭锁，短路时将距离I、II段保护开放。振荡闭锁回路目前主要采用两种原理：①.利用短路时出现负序分量而振荡时无负序分量的原理②.利用振荡和短路时电气量变化速度不同的原理当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，在负荷电流的作用下，阻抗继电器的测量阻抗变为零，可能造成保护误动作。因此，在距离保护中应采取防止保护误动作的断线闭锁装置。四、电压回路断线对距离保护的影响断线闭锁装置的作用当PT二次断线时，发出信号，通知运行人员处理，同时将保护闭锁。第六节距离保护整定计算CABI1BKZAZ2Z3第六节距离保护整定计算一、距离I段整定原则：躲过下一线路出口短路TVTAIperIsetrelABrelIpernnZZKZKZ1.01.1.085.08.0二、距离II段整定原则：1、与下一相邻线路距离I段配合抗两者取小者作为动作阻取低压侧出口短路、躲过下一相邻变压器取7.0)(28.0)(1.2.1.relTbABrelIIoperrelIoperbABrelIIoperKZKZKZKZKZKZ灵敏度校验：tttZZKIoperIIoperABIIopersen2.1.1.25.1动作时间：三、距离III段整定原则：躲过本线路最小负荷阻抗)/(cos,,15.11.13.12.19.011.1.1.1.max.min.min.1.loasetIIIoperIIIsetIIIoperIIIsetresrellNllssresrelIIIoperZZZZKKIUZZKKKZ则作为测量元件若采用方向阻抗继电器则为测量元件若采用全阻抗继电器作取取灵敏度校验ttttZKZZKZZKIIIoperIIIoperIIIoperBCbABIIIopersenABIIIopersen