牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)TENTS距離保護(hù)的基本概念1目錄CON整流型圓形特性阻抗繼電器2距離保護(hù)的接線方式和整定計算3牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)1、距離保護(hù)的接線方式應(yīng)滿足的要求（1）測量阻抗與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的距離成正比，而與系統(tǒng)的運(yùn)行方式無關(guān)。（2）測量阻抗應(yīng)與短路類型無關(guān)，即同一故障點(diǎn)不同類型的短路故障時的測量阻抗應(yīng)當(dāng)一樣。距離保護(hù)的接線方式和整定校驗(yàn)2、相間距離保護(hù)0°接線

一般反應(yīng)相間故障的阻抗繼電器接線應(yīng)當(dāng)以相間電壓作為繼電器電壓，以相間電流差為繼電器電流。假定輸電線路在功率因數(shù)cosφ=1的情況下運(yùn)行，則加在阻抗繼電器的電壓與電流相電壓與相電流同相位，即電壓與電流之間的相位差為0°，所以這種接線稱為相間距離保護(hù)0°接線。接線如表所示。一、距離保護(hù)的接線方式2、相間距離保護(hù)0°接線

一般反應(yīng)相間故障的阻抗繼電器接線應(yīng)當(dāng)以相間電壓作為繼電器電壓，以相間電流差為繼電器電流。假定輸電線路在功率因數(shù)cosφ=1的情況下運(yùn)行，則加在阻抗繼電器的電壓與電流相電壓與相電流同相位，即電壓與電流之間的相位差為0°，所以這種接線稱為相間距離保護(hù)0°接線。接線如表所示。

3、動作情況分析（1）三相短路三相對稱，僅以A相為例。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離為L，線路單位長度阻抗為z，則加入阻抗繼電器1KZ的電壓及電流分別為：因此阻抗繼電器1KZ的測量阻抗為:結(jié)論：阻抗繼電器的1KZ的測量阻抗與短路點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝處的距離成正比。同理，2KZ、3KZ有同樣的結(jié)論。（2）兩相短路以A-B相為例。則加入阻抗繼電器1KZ的電壓及電流分別為：因此阻抗繼電器1KZ的測量阻抗為：結(jié)論：阻抗繼電器的1KZ的測量阻抗與短路點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝處的距離成正比,能正確動作，但加入2KZ、3KZ的電壓有一相是非故障相，數(shù)值較大，而加入的電流只有一個故障相電流，數(shù)值較小，因此2KZ、3KZ的阻抗較大不能動作。（3）大接地短路電流系統(tǒng)中的兩相接地短路以A-B兩相接地短路為例。則加入阻抗繼電器1KZ的電壓及電流分別為：因此阻抗繼電器1KZ的測量阻抗為：結(jié)論：阻抗繼電器的1KZ的測量阻抗與短路點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝處的距離成正比,能正確動作，2KZ、3KZ的阻抗數(shù)值較大不能動作。因此，這種接線方式，能正確反應(yīng)各種短路，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的要求。二、距離保護(hù)的整定校驗(yàn)1、Ⅰ段的整定與校驗(yàn)（1）整定阻抗Ⅰ段的整定阻抗應(yīng)躲過相鄰線路首段短路阻抗來整定計算，即：P1P21QF2QFABC1、Ⅰ段的整定與校驗(yàn)（2）靈敏度的校驗(yàn)Ⅰ段不必進(jìn)行靈敏度的校驗(yàn)。（3）動作時限Ⅰ段的動作時限為保護(hù)裝置的固有時限，一般不超過0.1s。P1P21QF2QFABC2、Ⅱ段的整定與校驗(yàn)（1）整定阻抗Ⅱ段的整定阻抗一般按躲過相鄰線路B處的距離保護(hù)裝置Ⅰ段保護(hù)范圍末端短路來整定計算，即：（2）靈敏度的校驗(yàn)Ⅱ段的靈敏系數(shù)，要求不小于1.5，即（3）動作時限Ⅱ段的動作時限應(yīng)比相鄰線路B處的距離保護(hù)裝置I段的動作時限大一個時限級差△t(通常取0.5s)，一般tII為0.5~0.7s。3、Ⅲ段的整定與校（1）整定阻抗Ⅲ段的整定阻抗一般按躲過被保護(hù)線路在正常運(yùn)行條件下的最小負(fù)荷阻抗來整定計算。①當(dāng)采用全阻抗繼電器時為：式中：KREL——可靠系數(shù)，取1.2；

KSS——自啟動系數(shù)，無高壓

大功率電動機(jī)的情況下可取1；

KR——返回系數(shù)，取1.2；

ZL.min——線路最小負(fù)荷阻抗（Ω）②當(dāng)采用方向阻抗繼電器時為：

③當(dāng)采用偏移阻抗繼電器時為：（2）靈敏度的校驗(yàn)作為本線路的近后備保護(hù)時，要求不小于1.3~1.5，即作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時，要求不小于1.2，即（3）動作時限Ⅲ段的動作時限應(yīng)其余保護(hù)裝置中動作時限最大者大一個時限級差△t，一般tIII為2s甚至更大。距離保護(hù)

牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)的基本概念整流型圓形特性阻抗繼電器距離保護(hù)的接線方式和整定計算單相接地時零序分量特點(diǎn)有哪些？中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時有哪些特征?中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時有哪些特征?知識回顧教學(xué)目標(biāo)了解距離保護(hù)的基本概念、作用。了解整流型圓特性阻抗繼電器的工作特性

定義：距離保護(hù)是反應(yīng)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離(或阻抗)的一種保護(hù)裝置。

P1P21QF2QFABC分析正常時：U=UN(UN—額定電壓)I=IN(IN—額定電流)

以P1裝置為例故障時：U=Uk(Uk—故障電壓)

NN此時：

kk此時：

LkLAB關(guān)鍵：Lk

與LAB的關(guān)系？？？Lk

與LAB的關(guān)系：若Lk

<LAB說明故障在P1裝置保護(hù)范圍AB內(nèi)，保護(hù)動作。P1P21QF2QFABCK1K2LkLk若Lk>LAB說明故障不在P1裝置保護(hù)范圍AB內(nèi)，保護(hù)不動作。利用輸電線路阻抗與距離成正比這種原理構(gòu)成的保護(hù)裝置叫做距離保護(hù)（阻抗保護(hù)）。因?yàn)樽杩顾宰杩估^電器可用測量繼電保護(hù)安裝處的母線電壓和線路電流來實(shí)現(xiàn)。阻抗繼電器與電壓互感器、電流互感器的單相連接原理圖如圖示。

阻抗繼電器所測量的是互感器二次電壓和電流，因此測量阻抗ZK與互感器一次側(cè)阻抗的關(guān)系如下：式中:Z1——一次側(cè)阻抗；

ni——電流互感器電流比；

nu——電壓互感器電壓比。當(dāng)ZK<Zact時，繼電器動作，引起相應(yīng)斷路器跳閘。電力線路采用距離保護(hù)，與電流保護(hù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)靈敏度較高。因?yàn)樽杩筞=U／I，阻抗繼電器反映了正常情況與短路時電流、電壓值的變化，短路時電流I增大，電壓U降低，阻抗Z減小得多。

(2)保護(hù)范圍與選擇性基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。由于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗取決于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的電距離，基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，因此，距離保護(hù)的保護(hù)范圍與選擇性基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。

(3)迅速動作的范圍較長。距離保護(hù)常采用如圖示的階梯形時限特性。二、為什么要采用距離保護(hù)(3)迅速動作的范圍較長。距離保護(hù)常采用如圖示的階梯形時限特性。一般第Ⅰ段保護(hù)范圍為本線路AB長度的80%～85%，即

LⅠ=(0.8～0.85)LAB

第Ⅱ段保護(hù)范圍為本線路AB全長LAB與相鄰線路BC的第1段保護(hù)范圍總長的85％左右，即

LⅡ=0.85[LAB+(0.8～0.85)LBC]第Ⅲ段為本線路的近后備保護(hù)和下一段線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。測量部分：用于對短路點(diǎn)的距離測量和判別短路故障的方向。啟動部分：用來判別系統(tǒng)是否處于故障狀態(tài)。當(dāng)短路故障發(fā)生時，瞬時啟動保護(hù)裝置。有的距離保護(hù)裝置的啟動部分兼起后備保護(hù)的作用。振蕩閉鎖部分：用來防止系統(tǒng)振蕩時距離保護(hù)誤動作。二次電壓回路斷線失壓閉鎖部分：當(dāng)電壓互感器（TV）二次回路斷線失壓時，它可防止由于阻抗繼電器動作而引起的保護(hù)誤動作。但當(dāng)TV斷線時保護(hù)可以選擇投/退“TV斷線相過流保護(hù)”。出口執(zhí)行部分：包括跳閘出口和信號出口，在保護(hù)動作時接通跳閘回路并發(fā)出相應(yīng)的信號。距離保護(hù)的主要組成元件距離保護(hù)主講：牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)的基本概念整流型圓形特性阻抗繼電器距離保護(hù)的接線方式和整定計算阻抗繼電器的分類：1、按加入繼電器的補(bǔ)償電壓分類：單相式、多相式2、按繼電器的動作特性分類：圓特性、非圓特性3、按比較回路實(shí)現(xiàn)方法分類：比幅式、比相式第二節(jié)整流型圓特性阻抗繼電器阻抗繼電器的基本概念：阻抗繼電器動作與否取決于其測量阻抗Zk與整定阻抗Zset的比較若滿足Zk<Zset則繼電器動作，反之則不動作。三種阻抗的概念：測量阻抗Zk：

整定阻抗Zset：由阻抗繼電器電抗變壓器TX的變換系數(shù)Kx和整定變壓器UV的變換系數(shù)Kv的比值確定的。動作阻抗Zact：阻抗繼電器剛好動作（邊界狀態(tài)）時的測量阻抗。整流型全阻抗繼電器接線圖電抗變換器中間變壓器一、全阻抗繼電器1．全阻抗繼電器的構(gòu)成整流型阻抗繼電器是用比較兩個電氣量絕對值的原理構(gòu)成的。整流型全阻抗繼電器的原理接線圖如圖4．3所示。①動作原理整流型全阻抗繼電器的動作條件為：其測量阻抗為：式中：——整流型全阻抗繼電器的整定阻抗。2．整流型全阻抗繼電器的動作原理和特性分析②動作特性圖4.4全阻抗繼電器特性當(dāng)ZK≤Zset時，全阻抗繼電器動作，故圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)。從全阻抗繼電器的動作特性可以看出，其動作沒有方向性。

1、方向阻抗繼電器的構(gòu)成

2、動作原理和特性分析動作回路整流橋1U和制動回路整流橋2U上輸入的電壓分別為：二、方向阻抗繼電器整流型方向阻抗繼電器動作與否，取決于兩組整流橋輸出電壓絕對值的比較結(jié)果：求U1和U2的絕對值并將其帶入邊界條件，得到整流型方向阻抗繼電器的極坐標(biāo)動作方程為：方向阻抗繼電器特性當(dāng)時，方向阻抗繼電器動作，即圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)。當(dāng)方向阻抗繼電器動作最靈敏，故稱時的相位角為最靈敏角，用表示，三、多邊形阻抗繼電器四邊形阻抗動作特性距離保護(hù)主講：牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)的基本概念整流型圓形特性阻抗繼電器距離保護(hù)的接線方式和整定計算1、距離保護(hù)的接線方式應(yīng)滿足的要求（1）測量阻抗與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的距離成正比，而與系統(tǒng)的運(yùn)行方式無關(guān)。（2）測量阻抗應(yīng)與短路類型無關(guān)，即同一故障點(diǎn)不同類型的短路故障時的測量阻抗應(yīng)當(dāng)一樣。距離保護(hù)的接線方式和整定校驗(yàn)一、距離保護(hù)的接線方式距離保護(hù)的接線方式和整定校驗(yàn)2、相間距離保護(hù)0°接線

一般反應(yīng)相間故障的阻抗繼電器接線應(yīng)當(dāng)以相間電壓作為繼電器電壓，以相間電流差為繼電器電流。假定輸電線路在功率因數(shù)cosφ=1的情況下運(yùn)行，則加在阻抗繼電器的電壓與電流相電壓與相電流同相位，即電壓與電流之間的相位差為0°，所以這種接線稱為相間距離保護(hù)0°接線。接線如表所示。一、距離保護(hù)的接線方式2、相間距離保護(hù)0°接線

一般反應(yīng)相間故障的阻抗繼電器接線應(yīng)當(dāng)以相間電壓作為繼電器電壓，以相間電流差為繼電器電流。假定輸電線路在功率因數(shù)cosφ=1的情況下運(yùn)行，則加在阻抗繼電器的電壓與電流相電壓與相電流同相位，即電壓與電流之間的相位差為0°，所以這種接線稱為相間距離保護(hù)0°接線。接線如表所示。

3、動作情況分析（1）三相短路三相對稱，僅以A相為例。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離為L，線路單位長度阻抗為z，則加入阻抗繼電器1KZ的電壓及電流分別為：因此阻抗繼電器1KZ的測量阻抗為:結(jié)論：阻抗繼電器的1KZ的測量阻抗與短路點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝處的距離成正比。同理，2KZ、3KZ有同樣的結(jié)論。（2）兩相短路以A-B相為例。則加入阻抗繼電器1KZ的電壓及電流分別為：因此阻抗繼電器1KZ的測量阻抗為：結(jié)論：阻抗繼電器的1KZ的測量阻抗與短路點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝處的距離成正比,能正確動作，但加入2KZ、3KZ的電壓有一相是非故障相，數(shù)值較大，而加入的電流只有一個故障相電流，數(shù)值較小，因此2KZ、3KZ的阻抗較大不能動作。（3）大接地短路電流系統(tǒng)中的兩相接地短路以A-B兩相接地短路為例。則加入阻抗繼電器1KZ的電壓及電流分別為：因此阻抗繼電器1KZ的測量阻抗為：結(jié)論：阻抗繼電器的1KZ的測量阻抗與短路點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝處的距離成正比,能正確動作，2KZ、3KZ的阻抗數(shù)值較大不能動作。因此，這種接線方式，能正確反應(yīng)各種短路，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的要求。1、距離保護(hù)的組成2、距離保護(hù)跟階段式電流比具有那些優(yōu)點(diǎn)3、距離保護(hù)0°接線方式課堂小結(jié)1、Ⅰ段的整定與校驗(yàn)（1）整定阻抗Ⅰ段的整定阻抗應(yīng)躲過相鄰線路首段短路阻抗來整定計算，即：P1P21QF2QFABC階段式距離保護(hù)的整定計算1、Ⅰ段的整定與校驗(yàn)（2）靈敏度的校驗(yàn)Ⅰ段不必進(jìn)行靈敏度的校驗(yàn)。（3）動作時限Ⅰ段的動作時限為保護(hù)裝置的固有時限，一般不超過0.1s。P1P21QF2QFABC階段式距離保護(hù)的整定計算2、Ⅱ段的整定與校驗(yàn)（1）整定阻抗Ⅱ段的整定阻抗一般按躲過相鄰線路B處的距離保護(hù)裝置Ⅰ段保護(hù)范圍末端短路來整定計算，即：（2）靈敏度的校驗(yàn)Ⅱ段的靈敏系數(shù)，要求不小于1.5，即（3）動作時限Ⅱ段的動作時限應(yīng)比相鄰線路B處的距離保護(hù)裝置I段的動作時限大一個時限級差△t(通常取0.5s)，一般tII為0.5~0.7s。階段式距離保護(hù)的整定計算3、Ⅲ段的整定與校（1）整定阻抗Ⅲ段的整定阻抗一般按躲過被保護(hù)線路在正常運(yùn)行條件下的最小負(fù)荷阻抗來整定計算。①當(dāng)采用全阻抗繼電器時為：式中：KREL——可靠系數(shù)，取1.2；

KSS——自啟動系數(shù)，無高壓

大功率電動機(jī)的情況下可取1；

KR——返回系數(shù)，取1.2；

ZL.min——線路最小負(fù)荷阻抗（Ω）階段式距離保護(hù)的整定計算②當(dāng)采用方向阻抗繼電器時為：③當(dāng)采用偏移阻抗繼電器時為：階段式距離保護(hù)的整定計算（2）靈敏度的校驗(yàn)作為本線路的近后備保護(hù)時，要求不小于1.3~1.5，即作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時，要求不小于1.2，即（3）動作時限Ⅲ段的動作時限應(yīng)其余保護(hù)裝置中動作時限最大者大一個時限級差△t，一般tIII為2s甚至更大。階段式距離保護(hù)的整定計算例：已知AB線路長25km,BC長30km，z=0.40Ω/km，UL.min=0.9UN,UN=110kv,IL.max=250A,若采用方向阻抗繼電器，請完成該距離保護(hù)的三段整定,線路AB的負(fù)荷阻抗角為30°，靈敏角為75°。P1P21QF2QFABC解：1、Ⅰ段的整定與校驗(yàn)（1）整定阻抗的計算（2）靈敏度的校驗(yàn)Ⅰ段不必進(jìn)行靈敏度的校驗(yàn)。（3）動作時限Ⅰ段的動作時限為保護(hù)裝置的固有時限，tI=0s2、Ⅱ段的整定與校驗(yàn)（1）整定阻抗的計算（2）靈敏度的校驗(yàn)滿足要求（3）動作時限3、Ⅲ段的整定與校（1）整定阻抗,當(dāng)采用方向阻抗繼電器時為：tII=tI+△t=0.5s（2）靈敏度的校驗(yàn)作為本線路的近后備保護(hù)時作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時，要求不小于1.2，即滿足要求滿足要求（3）動作時限tIII=2s練習(xí)：已知AB線路長20km,BC長25km，z=0.6Ω/km，UL.min=0.9UN,UN=110kv,IL.max=260A,若采用全阻抗繼電器，請完成P1裝置距離保護(hù)的三段整定與校驗(yàn)。P1P21QF2QFABC25km20km職教云課后作業(yè)單相接地時零序分量特點(diǎn)有哪些？中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時有哪些特征?中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時有哪些特征?知識回顧教學(xué)目標(biāo)理解距離保護(hù)的基本概念、了解距離保護(hù)的作用。了解整流型圓特性阻抗繼電器的工作特性掌握階段式距離保護(hù)的分析整定和計算距離保護(hù)

牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)的基本概念整流型圓形特性阻抗繼電器距離保護(hù)的接線方式和整定計算

定義：距離保護(hù)是反應(yīng)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離(或阻抗)的一種保護(hù)裝置。

P1P21QF2QFABC分析正常時：U=UN(UN—額定電壓)I=IN(IN—額定電流)

以P1裝置為例故障時：U=Uk(Uk—故障電壓)I=Ik(Ik—故障電流)

NN此時：

kk此時：

LkLAB關(guān)鍵：Lk

與LAB的關(guān)系？？？Lk

與LAB的關(guān)系：若Lk

<LAB說明故障在P1裝置保護(hù)范圍AB內(nèi)，保護(hù)動作。P1P21QF2QFABCK1K2LkLk若Lk>LAB說明故障不在P1裝置保護(hù)范圍AB內(nèi)，保護(hù)不動作。利用輸電線路阻抗與距離成正比這個原理構(gòu)成的保護(hù)叫做距離保護(hù)（阻抗保護(hù)）。因?yàn)樽杩顾宰杩估^電器可用測量繼電保護(hù)安裝處的母線電壓和線路電流來實(shí)現(xiàn)。阻抗繼電器與電壓互感器、電流互感器的單相連接原理圖如圖示。

阻抗繼電器所測量的是互感器二次電壓和電流，因此測量阻抗ZK與互感器一次側(cè)阻抗的關(guān)系如下：式中:Z1——一次側(cè)阻抗；

ni——電流互感器電流比；

nu——電壓互感器電壓比。當(dāng)ZK<Zact時，繼電器動作，引起相應(yīng)斷路器跳閘。電力線路采用距離保護(hù)，與電流保護(hù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)靈敏度較高。因?yàn)樽杩筞=U／I，阻抗繼電器反映了正常情況與短路時電流、電壓值的變化，短路時電流I增大，電壓U降低，阻抗Z減小得多。

(2)保護(hù)范圍與選擇性基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。由于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗取決于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的電距離，基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，因此，距離保護(hù)的保護(hù)范圍與選擇性基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。

(3)迅速動作的范圍較長。距離保護(hù)常采用如圖示的階梯形時限特性。二、為什么要采用距離保護(hù)(3)迅速動作的范圍較長。距離保護(hù)常采用如圖示的階梯形時限特性。一般第Ⅰ段保護(hù)范圍為本線路AB長度的80%～85%，即

LⅠ=(0.8～0.85)LAB

第Ⅱ段保護(hù)范圍為本線路AB全長LAB與相鄰線路BC的第1段保護(hù)范圍總長的85％左右，即

LⅡ=0.85[LAB+(0.8～0.85)LBC]第Ⅲ段為本線路的近后備保護(hù)和下一段線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。

(1)啟動元件：主要作用是在線路發(fā)生短路的瞬間啟動整套保護(hù)裝置。啟動元件通常采用全阻抗繼電器，或偏移特性阻抗繼電器。

(2)距離元件：主要作用是測量短路點(diǎn)至距離保護(hù)安裝處的電距離(即測量阻抗)，故又叫測量元件(或阻抗元件)。

(3)方向元件：主要作用是判別短路故障的方向，保證距離保護(hù)動作的方向性，防止反方向短路時距離保護(hù)誤動作。

(4)時間元件：主要作用是按照短路點(diǎn)到距離保護(hù)安裝處的遠(yuǎn)近，根據(jù)預(yù)定的時限特性而確定保護(hù)動作時限，以保證保護(hù)動作的選擇性。

(5)出口執(zhí)行元件：主要作用是保護(hù)邏輯元件動作后，保護(hù)出口執(zhí)行元件執(zhí)行跳開斷路器的任務(wù)。距離保護(hù)的主要組成元件距離保護(hù)

牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)的基本概念整流型圓形特性阻