距離保護原理PPT課件

1、4.1 距離保護的基本原理 前面介紹的各種電流電壓保護，其保護范圍要隨系統(tǒng)運行方式的變化而變化 。對長距離、重負(fù)荷線路，由于線路的最大負(fù)荷電流可能與線路末端短路時的短路電流相差甚微，采用電流電壓保護，其靈敏性也常常不能滿足要求。距離保護是廣泛運用在110KV及以上電壓輸電線路中的一種保護裝置。一、距離保護的基本原理 輸電線路的長度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范圍內(nèi)任何一點故障，故障點至線路首端的距離都不一樣，也就是阻抗不一樣，都會小于總阻抗。 距離保護就是反應(yīng)故障點至保護安裝處之間的距離，并根據(jù)該距離的大小確定動作時限的一種繼電保護裝置。 距離保護的核心元件阻抗繼電器。第1頁/共19頁 當(dāng)

2、被保護線路上發(fā)生短路故障時，阻抗繼電器的測量阻抗為Zm 設(shè)阻抗繼電器的工作電壓為 阻抗繼電器的整定阻抗 是指保護安裝處至保護末端的阻抗。 由此可見：保護區(qū)內(nèi)短路故障，工作電壓小于0；而保護外或反方向短路故障，工作電壓大于0。二、距離保護的時限特性 距離保護時限特性與三段式電流保護相似。opmmsetUUI ZsetZ第2頁/共19頁三、距離保護的構(gòu)成 由起動元件、方向元件、測量元件、時間元件和執(zhí)行部分組成。 起動元件：發(fā)生短路故障時瞬時起動保護裝置。 方向元件：判斷短路方向。 測量元件：測量短路點至保護安裝處距離。 時間元件：根據(jù)預(yù)定的時限特性動作，保證保護動作的選擇性。 執(zhí)行元件：作用于跳開

3、斷路器。起動元件輸入信號方向元件時間元件跳閘阻抗元件出口元件第3頁/共19頁4.2 阻抗繼電器 單相式阻抗繼電器是指加入繼電器只有一個電壓 （可以是相電壓或線電壓） 和一個電流 （可以是相電流或兩相電流差）的阻抗繼電器，加入繼電器的電壓與電流比值稱為繼電器的測量阻抗Zm。 測量阻抗可表示為： 一、圓特性阻抗繼電器 1、全阻抗繼電器 如圖所示，全阻抗繼電器的特性圓是一個以坐標(biāo)原點為圓心，以整定阻抗的絕對值為半徑所作的一個圓。圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)。不論故障發(fā)生在正方向短路故障，還是反方向短路故障，只要測量阻抗落在圓內(nèi)，繼電器就動作，所以叫全阻抗繼電器。不論加入繼電器電壓與電流的相位差如何，

4、動作阻抗不變，即全阻抗繼電器動作不具有方向性。 動作阻抗：使繼電器動作的最大阻抗稱為動作阻抗，以 表示。rIrrmIUZrUopZ第4頁/共19頁動作表達(dá)式： 即：上式表明：全阻抗繼電器實質(zhì)是比較兩電壓的幅值，一為動作分量，一 為制動分量。其物理意義是：正常運行時，保護安裝處測量 到的電壓是正常額定電壓，電流是負(fù)荷電流，阻抗繼電器不 起動；在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時，保護測量到的電壓為殘 余電壓，電流是短路電流，阻抗繼電器起動。 setmZZmurmuvIKUK第5頁/共19頁二、方向阻抗繼電器 方向阻抗繼電器的特性圓是一個以整定阻抗為直徑而通過坐標(biāo)原點的圓 ，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為制動區(qū)。保護動

5、作具有方向性。 特點：當(dāng)加入阻抗繼電器的電壓和電流之間的相位為不同數(shù)值時， 動作阻抗就不同。 為使繼電器工作在最靈敏狀態(tài)，應(yīng)選擇整定阻抗角等于線路 短路阻抗角。第6頁/共19頁三、偏移特性阻抗繼電器 此阻抗繼電器是介于全阻抗繼電器與方向阻抗繼電器之間，動作特性向第三象限偏移了一個量。 特性圓：ZZZ第7頁/共19頁特性圓：ZZZ第8頁/共19頁 還有其它特性的阻抗繼電器，比如多邊形特性、方向多邊形特性等等，不再贅述。基本特點可以歸納為以下幾點： 1、測量阻抗是由加入阻抗繼電器的測量電壓與測量電流的比值所確定，測量阻抗角就是測量電壓與測量電流之間的相位差。 2、整定阻抗一般取保護安裝處到保護區(qū)末

6、端的線路阻抗作為整定阻抗。 3、動作阻抗是使阻抗繼電器起動的最大測量阻抗。方向、偏移阻抗繼電器動作阻抗隨阻抗角而變。 4、當(dāng)偏移度等于0時，為方向阻抗繼電器；偏移度等于1時，為全阻抗繼電器。第9頁/共19頁4.3 阻抗繼電器的接線方式一、基本要求二、反應(yīng)相間故障的阻抗繼電器接線方式 1、0接線方式 假定同一相的相電壓與相電流同相位（即cos=1），則加在繼電器端子上的電壓與電流相位差為0的接線方式。繼電器類別A相阻抗元件B相阻抗元件C相阻抗元件 、阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)正比于短路點到保護安裝地點之間的距離； 、阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，也就是保護范圍不隨故障類型而變化； 3、 阻抗

7、繼電器的測量阻抗應(yīng)不受短路故障點過渡電阻的影響。rUrIABUBCUCAUBAIICBIIACII第10頁/共19頁2、動作情況分析A、三相短路時 三相對稱，僅以A相為例。設(shè)短路點至保護安裝處的距離為LK，線路每公里正序阻抗為Z1，則保護安裝處的電壓為：此時阻抗繼電器的測量阻抗為：B、兩相相間短路時 以BC相間短路為例 KMBMAKMBKMABAABLZIILZILZIUUU111)(KMBMAABmLZIIUZ1第11頁/共19頁保護安裝處電壓為：阻抗繼電器的測量阻抗為：C、中性點直接接地系統(tǒng)中兩相接地短路時 以BC相接地短路為例kMCkMBCBBCLZILZIUUU1)2(1)2(kCBC

8、BmLZIIUUZ1第12頁/共19頁BC兩相接地短路保護安裝處母線電壓為：測量阻抗為： 由以上分析可知，對于0接線方式，在電網(wǎng)同一點發(fā)生各種相間故障時，接于故障相間的阻抗繼電器測得的阻抗相同，而且測得的阻抗只與故障點至保護安裝處的距離成正比，故滿足接線方式的要求。所以0接線方式廣泛運用于反應(yīng)相間短路故障的距離保護中。kMMBkLMCCkMMCkLMBBLZILZIULZILZIU)1 . 1()1 . 1()1 . 1()1 . 1(kMCMBkMLMCMBCBCBmLZIILZZIIIIUUZ1)1 . 1()1 . 1()1 . 1()1 . 1()(第13頁/共19頁二、反應(yīng)接地故障的

9、阻抗繼電器接線方式 在中性點直接接地電網(wǎng)中，當(dāng)采用零序電流保護不滿足要求時，一般考慮采用接地距離保護，其接線方式如下：繼電器類別A相阻抗元件B相阻抗元件C相阻抗元件rUrIAUBUCU03IKIA03IKIC03IKIB第14頁/共19頁反應(yīng)接地短路時阻抗繼電器原理接線示意圖3I00K3I第15頁/共19頁4.4 影響阻抗繼電器正確測量的因素 如前所述，阻抗元件能正確測量故障點至保護安裝處的阻抗，當(dāng)故障發(fā)生在保護范圍內(nèi)時，阻抗繼電器的測量阻抗小于其動作阻抗，繼電器動作。但實際使用時，有許多因素影響著阻抗繼電器的測量阻抗。使它增大或減小，導(dǎo)致保護的靈敏性降低甚至失去選擇性。 主要有： 1、故障點

10、的過渡電阻； 2、故障點與保護安裝處之間的分支電流； 3、系統(tǒng)振蕩； 4、電壓回路斷線； 5、電流互感器和電壓互感器的誤差； 6、串聯(lián)電容補償?shù)挠绊懙取Ｒ?、故障點過渡電阻的影響 前面分析時都是假定短路為金屬性短路，實際故障點都存在過渡電阻，主要是電弧電阻。一般來說，過渡電阻的存在將使阻抗繼電器的測量阻抗增大，使保護范圍縮小、靈敏性降低。第16頁/共19頁 方向阻抗繼電器受過渡電阻的影響最重，偏移特性阻抗繼電器次之，全阻抗繼電器受過渡電阻的影響相對最小。 由于過渡電阻主要是電弧電阻，故障后的電弧長度和電弧電流大小都是隨時間變化的。在短路的瞬間，過渡電阻最小，此后逐漸增大。大約0.10.5S后，該

11、值急劇增大。降低影響的措施： 對于瞬時速斷距離保護不考慮該影響，帶有時限的距離保護應(yīng)該采用瞬時測定回路，即：通過啟動元件把測量元件最初的動作狀態(tài)固定下來，電弧電阻增大時，即使測量元件返回，保護任能經(jīng)預(yù)設(shè)的時限后跳閘。第17頁/共19頁二、分支電流的影響 該影響只能通過整定值的修正來解決。三、系統(tǒng)振蕩的影響 為防止系統(tǒng)振蕩時距離保護的誤動作，在保護裝置中一般都設(shè)有振蕩閉鎖回路。工程實踐證明，阻抗繼電器誤動的持續(xù)時間一般不會超過1.0S，所以如果保護本身帶有較長的動作時間延遲，就可以不考慮系統(tǒng)振蕩的影響。 對振蕩閉鎖回路的要求是：系統(tǒng)沒有發(fā)生故障而振蕩時，應(yīng)可靠閉鎖；在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，不管系統(tǒng)有無振蕩都應(yīng)立即開放保護。 由于要正確