1、,第 五 章 電網(wǎng)的距離保護(hù),第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù),一、距離保護(hù)的作用原理 二、阻抗繼電器 三、阻抗繼電器的接線方式 四、集成電路型方向阻抗繼電器的接線和特性分析 五、距離保護(hù)的整定原則及對距離保護(hù)的評價 六、影響距離保護(hù)正確工作的因素及防止方法,第一節(jié) 距離保護(hù)作用原理,一、距離保護(hù)的基本概念,電流保護(hù)：反映故障電流大小。 簡單、經(jīng)濟(jì)、接線可靠； 受運(yùn)行方式的影響，很難保證選擇性、靈敏性、快速性。 距離保護(hù)：反應(yīng)故障點至保護(hù)安裝點之間的距離（或阻抗），并根 據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時間。是反應(yīng)測量阻抗降低而動 作的阻抗保護(hù)。 阻抗繼電器：輸入為電壓（UJ）、電流（IJ）， 測量阻抗ZJ（保護(hù)

2、安裝點至短路點之間的阻抗）。,距離保護(hù)的基本概念,距離保護(hù)是反應(yīng)測量阻抗變化的阻抗保護(hù)。,測量阻抗 是復(fù)數(shù)。,是保護(hù)安裝處至短路故障處之間線路的阻抗。,設(shè)線路單位長度阻抗為,二、距離保護(hù)的時限特性 t = f ( l ),短路點距離保護(hù)安裝點近時， 小，動作時間短； 短路點距離保護(hù)安裝點遠(yuǎn)時， 大，動作時間長； 階梯型時限特性，距離I、II、III段。,距離段：,（1）保護(hù)本線路全長的8085； （2）瞬時動作，即動作時限為0s。,距離段：,（1）保護(hù)本線路全長，但不超過下一條線路距離段的保護(hù)范圍； （2）延時t動作，一般動作時限為0.5s。,距離段：,（1）保護(hù)本線路全長，下一級線路全長，甚

3、至更遠(yuǎn)； （2）延時動作，一般動作時限為：,三、距離保護(hù)的主要組成元件,起動元件構(gòu)成：過電流繼電器、低阻抗繼電器、 反映負(fù)序、零序電流的繼電器。,三段式距離保護(hù)的組成元件和邏輯框圖,第二節(jié) 阻抗繼電器,阻抗繼電器：計算保護(hù)安裝點至短路點之間的測量阻抗，與 整定阻抗比較，確定保護(hù)是否應(yīng)該動作。 是距離保護(hù)中的核心元件。,阻抗是復(fù)數(shù)，是向量，既有大?。ǚ担?，也有方向（相位）,是電流互感器TA的變比；,是電壓互感器TV的變比；,阻抗繼電器的測量阻抗可以在 阻抗復(fù)平面圖上進(jìn)行表示。,測量阻抗 是阻抗復(fù)平面圖上的一個向量。,三種阻抗動作區(qū)： 1. 全阻抗繼電器特性 2. 方向阻抗繼電器特性 3. 偏移

4、阻抗繼電器特性,阻抗繼電器的動作特性,阻抗繼電器的動作特性由阻抗復(fù)平面圖上的阻抗動作區(qū)來表示。,阻抗動作區(qū)：是阻抗復(fù)平面圖上的一個區(qū)域，當(dāng)測量阻抗落在區(qū)域內(nèi)，則阻抗繼電器認(rèn)為是內(nèi)部故障，繼電器動作,二、復(fù)平面分析圓或直線特性的阻抗繼電器 1. 全阻抗繼電器,動作特性：阻抗動作區(qū)是一個以原點為圓心、 為半徑的圓。即唯一取決于短路點到保護(hù)安裝處的阻抗大?。ǚ担?，與測量阻抗的阻抗角無關(guān)，也與短路發(fā)生在保護(hù)安裝處的正向或反向無關(guān)。,缺點：無方向性，即反方向短路故障時也可能動作。,是整定阻抗。,動作方程： （1）比幅式 （2）比相式,阻抗形式：,電壓形式：,阻抗形式：,電壓形式：,幅值比較和相位比較之

5、間的關(guān)系（互換性）： （1）幅值比較原理： （2）相位比較原理：,，或,平行四邊型法則：,成立條件： （1）A、B、C、D為同一頻率正弦交流量； （2）短路暫態(tài)過程中的非周期分量和諧波分量不成立。,2. 方向阻抗繼電器,動作特性：阻抗動作區(qū)是以 為直徑，以 為圓心的圓。動作區(qū)的圓弧經(jīng)過原點。,方向阻抗繼電器的阻抗動作區(qū)主要位于第一象限。,方向阻抗繼電器具有方向性。當(dāng)線路正向故障時，測量阻抗位于阻抗復(fù)平面圖上的第一象限。如果線路反向故障時，測量阻抗位于阻抗復(fù)平面圖上的第三象限。,阻抗形式：,電壓形式：,（1）比幅式動作方程,（2）比相式動作方程,阻抗形式：,電壓形式：,3. 偏移特性阻抗繼電器,

6、阻抗動作區(qū)是一個以 為圓心，以 為半徑的圓。該動作區(qū)圓偏向第三象限。,是介于01之間的實數(shù)。,阻抗動作圓的直徑為：,可以把方向阻抗繼電器和全阻抗繼電器看成是偏移特性阻抗繼電器的兩個特例。 （1）全阻抗繼電器： 即當(dāng) （2）方向阻抗繼電器： 即當(dāng),（2）比相式動作方程,阻抗形式：,（1）比幅式動作方程,電壓形式：,阻抗形式：,電壓形式：,其中，極化電壓為,，補(bǔ)償電壓為,測量阻抗、整定阻抗、起動阻抗的意義和區(qū)別,1、測量阻抗 ：,由加入繼電器的測量電壓和測量電流計算得出。,2、整定阻抗 ：,取繼電器安裝點到保護(hù)范圍末端的線路阻,抗作為整定阻抗。由線路阻抗整定計算得出。,3、起動阻抗 ：表示當(dāng)繼電器

7、,剛好動作時，加入繼電器電壓 和電流 的比值，整定阻抗 模值隨 的不同而改變。,一、對接線方式的基本要求一 1. ZJl(保護(hù)至短路點的距離) 2. ZJ 與故障類型無關(guān),第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式,阻抗繼電器的接線方式,阻抗繼電器的接線方式是繼電器電流、電壓的選取方式。 阻抗繼電器的接線方式主要有兩種： 1、0 接線方式，反應(yīng)相間短路故障； 2、相電壓和具有K3I0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€，反應(yīng)接地短路故障。,二、相間短路阻抗繼電器的0接線方式,1. 三相短路, 相間短路電流保護(hù)不能滿足要求時，采用相間短路距離保護(hù)。,結(jié)論：J1、 J2、J3的測量阻抗均能正確反映短路點到保護(hù) 安裝地點之間的線路阻

8、抗，均能正確動作。,0 接線方式的3個阻抗繼電器為：,2. 兩相短路（AB）,3. 兩相接地短路,三、接地短路阻抗繼電器的接線方式, 零序電流保護(hù)不能滿足要求時，考慮采用接地距離保護(hù)。,相電壓和具有K3I0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€方式的3個阻抗繼電器為：,可以反映單相接地短路、兩相接地短路、三相短路故障。 特別是用來正確反映單相接地短路故障。,單相接地短路故障分析,其中，,阻抗繼電器：,1. 單相接地短路（A）,3. 三相短路,2. 兩相接地短路（AB）,；,結(jié)論：各故障相的阻抗繼電器的測量阻抗均能正確動作； 在每個保護(hù)安裝地點需要裝設(shè)三個接于不同相的阻 抗繼電器，以反應(yīng)不同相的接地短路。,第四節(jié) 集

9、成電路型方向阻抗繼電器的接線和特性分析,一、方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除死區(qū)的方法 方向阻抗繼電器的死區(qū)：當(dāng)保護(hù)安裝處正向附近短路故障時，由于阻抗繼電器的輸入電壓 為零，因而會造成方向阻抗繼電器拒動。 對于相位比較形式的方向阻抗繼電器，當(dāng)輸入電壓 時， ，則方向阻抗繼電器無法 判斷 的相位，從而導(dǎo)致拒動。,1.記憶回路,模擬的記憶回路：一個串聯(lián)諧振回路。 回路的自由振蕩角頻率為： 對于快速動作的繼電器，可以選擇以下振蕩角頻率：,方向阻抗繼電器的死區(qū)消除的方法,利用故障前的電壓相位來代替故障后的電壓相位。,電磁型阻抗繼電器是采用模擬記憶回路來實現(xiàn)用故障前的電壓相位來代替故障后的電壓相位。,方向阻抗

10、繼電器的死區(qū)消除的方法,2. 高Q值50Hz帶通有源濾波器,利用帶通有源濾波器響應(yīng)特性的時間延遲作用，也能夠起到記憶故障前電壓相位的作用。,3. 引入非故障相電壓,直接利用或部分利用非故障相的電壓來消除兩相短路時的死區(qū)。如AB相間短路的0 接線阻抗繼電器，在電壓回路中引入第三相電壓UC后，就可以克服近處相間短路的死區(qū)問題。,其中，,這種方法不能消除三相短路時的死區(qū)。,二 極化回路記憶作用對繼電器動作特性的影響,1. 正方向發(fā)生故障分析（用故障前電壓相位代替故障后）,正方向上經(jīng)過渡電阻 接地故障，則有,，系統(tǒng)電源電壓為：,所以,，則,正方向發(fā)生故障分析,方向阻抗繼電器動作方程：,用故障前電壓代替

11、故障后的電壓后動作方程為：,，其中 是故障前電壓。,所以可得：,因為正常時 ，所以,2. 反方向發(fā)生故障（用故障前電壓相位代替故障后）,用故障前電壓相位代替故障后電壓相位后的動作方程為：,第五節(jié) 距離保護(hù)的整定原則及對距離 保護(hù)的評價,一、對距離保護(hù)的整定原則 1.距離一段,2.距離二段,3.距離三段,采用方向阻抗繼電器時,二、對距離保護(hù)的評價,比電流保護(hù)具有更高的選擇性 一段不能保護(hù)全長 較電流、電壓保護(hù)具有更高的靈敏性 接線復(fù)雜，可靠性低,第六節(jié) 影響距離保護(hù)正確工作的因素,一、短路點過渡電阻的影響 1. 短路點過渡電阻的性質(zhì) 電弧電阻、中間物質(zhì)電阻、導(dǎo)線與地的接觸電阻、 金屬桿塔的接地電

12、阻等。 相間短路：電弧電阻為主，短路初，電阻最小。 Rg1050 lg / Ig 接地短路：500KV 300 220KV 100,影響： （1）使測量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短； （2）對保護(hù)裝置距離短路點越近，受到的影響越大， 可能導(dǎo)致保護(hù)無選擇性動作； （3）線路越短，整定值越小，所受影響越大。,2. 單側(cè)電源線路過渡電阻的影響,3. 雙側(cè)電源線路過渡電阻的影響,為負(fù)時，測量阻抗電抗部分減小，保護(hù)可能無選擇性動作。,4. 對不同特性阻抗繼電器的影響, 阻抗繼電器動作特性在R軸方向上所占的面積越大， 受過渡電阻的影響越小。 大小：方向阻抗、偏移阻抗、全阻抗,5. 防止過渡電阻的方法,1）改善阻

13、抗繼電器的動作特性 2）利用瞬時測量裝置,二、振蕩對距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路,振蕩原因：（1）輸電線輸送功率過大，超過靜穩(wěn)極限；,振蕩原因： （1）輸電線輸送功率過大，超過靜穩(wěn)極限； （2）無功功率不足引起系統(tǒng)電壓降低； （3）短路故障切除緩慢； （4）非同期自動重合閘。 振蕩對距離保護(hù)的影響： ZJ = UJ / IJ = 誤動,1. 電力系統(tǒng)振蕩時電壓電流的分布,三相系統(tǒng)單相系統(tǒng),沿線電壓分布：線路上各點的電壓向量均在UM、UN的連線上 振蕩中心Z：線路上電壓最低的那一點。垂線 （1）系統(tǒng)阻抗角=線路阻抗角，EM=EN時，Z位置固定，(ZM+ZN+Zl)/2， =180時，UZ=0，相

14、當(dāng)于三相短路。 （2）其它情況：垂線，Z位置隨 變化。,2. 振蕩狀態(tài)下電流與振蕩角度的關(guān)系,3. 電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)的影響,在近似計算中，假定h=1,保護(hù)安裝地點不同時：,m=1/2時，Z 保護(hù)安裝點； m1/2時，Z 保護(hù)背后； m1/2時， Z 保護(hù)正方向。,不同特性阻抗繼電器受振蕩影響的程度：,1. 透鏡型阻抗繼電器 2. 方向阻抗繼電器 3. 全阻抗繼電器 動作特性在OO方向上所占面積越大，越容易受到振蕩的影響。 距離三段可通過延時躲開振蕩的影響（1.5s） 。,保護(hù)不同安裝地點受振蕩的影響：, 振蕩中心越靠近保護(hù)保護(hù)安裝地點，受振蕩影響越大； 振蕩中心位于保護(hù)范圍以外或反方向時

15、，振蕩時不會誤動。,振蕩閉鎖回路目的：振蕩時將保護(hù)閉鎖,U、I均周期性變化，變化速度慢 任一點電壓和電流的相位均在變化 對稱，沒有負(fù)序或零序分量,（1）系統(tǒng)振蕩與短路的區(qū)別,（2）對振蕩閉鎖回路的要求：,系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時應(yīng)可靠地將保護(hù)閉鎖， 且振蕩不停息，閉鎖不應(yīng)解除。 系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障(包括轉(zhuǎn)換性故障)保護(hù)應(yīng) 不被閉鎖而能可靠地動作。 振蕩的過程中發(fā)生故障時，保護(hù)應(yīng)能正確地動作。 先故障后又發(fā)生振蕩時保護(hù)不致無選擇性的動作。,5. 振蕩閉鎖回路,1）反應(yīng)測量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回路, ZIII、ZII、ZI同時動作時，允許ZI、ZII動作于跳閘； ZIII先起動，經(jīng)過時間t0后ZI、ZII才起動時，則把ZI、ZII閉鎖。,2）利用負(fù)序（或零序）電流增量元件起動的振蕩閉鎖回路 負(fù)序分量濾過器： 負(fù)序電壓濾過器 負(fù)序電流濾過器,1. 如圖所示網(wǎng)絡(luò)，設(shè)線路各側(cè)均裝有距離保護(hù)，試對保護(hù)1進(jìn)行距離保護(hù)的整定計算，已知：,2. 如圖網(wǎng)絡(luò)，各參數(shù)標(biāo)于圖中，計算M側(cè)和N側(cè)的距離1段動作阻抗，并指出當(dāng)線路d點經(jīng)過渡電阻發(fā)生對稱三相短路時，兩側(cè)距離1段保護(hù)能否動作，為什么？,已知