第三章距離保護

1、3 電網(wǎng)的距離保護 3.1 距離保護的作用原理 3.2 各種單相式阻抗繼電器的動作特性 3.3 阻抗繼電器的接線方式 3.4 方向阻抗繼電器的死區(qū)和特性分析 3.5 距離保護的整定計算和評價 3.6 影響距離保護正確動作的因素及防止方法 3.7 距離保護裝置框圖舉例3.1 距離保護的作用原理問題的提出 電流保護的優(yōu)點和缺點 電流保護的使用量-電流只是反映了故障的一個特征 實際上，線路故障時，除了電流增大，還有電壓的降低-可以考慮聯(lián)合使用電壓的降低和電流的增加構(gòu)成的保護-阻抗保護距離保護1. 距離保護的基本概念 距離保護是反應(yīng)故障點至保護安裝地點之間的距離，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時間的一種保

2、護裝置 距離的遠近是由輸入繼電器的電壓和電流計算出的阻抗值的大小來反應(yīng)的，該阻抗稱為繼電器的測量阻抗ABkCkZABZ 12Z k2. 距離保護的時限特性距離I段距離II段距離III段3. 三段式距離保護 距離段：瞬時動作，保護范圍為本線路全長的80%85% 距離段：動作時限和整定值要與下一條線路的距離段或段配合；目的是保護本線路全長，與距離段聯(lián)合工作可構(gòu)成本線路的主保護 距離段：作為相鄰元件保護和斷路器拒動的遠后備保護以及本線路距離段和段的近后備保護，動作時限的整定原則與過電流保護相同；整定值按躲開正常運行時的最小負(fù)荷阻抗來整定IIIII.2.1()actrelABactZKZZII.2ac

3、trelABZK Z4. 距離保護的組成元件過電流、低阻抗或反應(yīng)于負(fù)序和零序電流的繼電器構(gòu)成；目的是故障時瞬間起動方向阻抗繼電器偏移特性阻抗繼電器3.2 各種單相式阻抗繼電器的動作特性阻抗繼電器的基本分類 單相式（第一類阻抗繼電器） 加入繼電器的只有一個電壓Um（可以是相電壓或線電壓）和一個電流m（可以是相電流或線電流） 加入繼電器的電壓和電流之比稱為繼電器的測量阻抗m= Um / m = R + jX 多相式（第二類阻抗繼電器） 由于加入繼電器的不是單一的電壓和電流，因此不能利用測量阻抗的概念來分析它的動作特性1. 單相式阻抗繼電器/mmmZUI測量阻抗(/)kTATVZnn動作特性擴大為一

4、個圓不同特性的阻抗繼電器 1為全阻抗繼電器的動作特性 2為方向阻抗繼電器的動作特性 3為偏移特性阻抗繼電器的動作特性 此外，還有透鏡形、四邊形、蘋果形等特性的阻抗繼電器2. 全阻抗繼電器-特點|msetZZ|mmsetUI Z幅值比較方式 沒有方向性 不論加入繼電器的電壓與電流之間的角度有多大，繼電器的起動阻抗在數(shù)值上都等于整定阻抗2. 全阻抗繼電器-動作方程|msetZZ幅值比較方式|mmsetUI Zoo270arg90msetmsetZZZZ相位比較方式2. 全阻抗繼電器實際實現(xiàn)270arg90mmsetmmsetUI ZUI ZPmmsetUUI Z=mmsetUUI Z極化電壓補償電

5、壓幅值比較和相位比較間的關(guān)系CBADBAABoo270arg90CD全阻抗繼電器評價 優(yōu)點：構(gòu)成簡單 缺點：無方向性，反方向故障時，繼電器會誤動3. 方向阻抗繼電器-特點 正方向故障時，測量阻抗在第一象限；反方向故障時，在第三象限。本身具有方向性3. 方向阻抗繼電器動作特性11|22msetsetZZZ幅值比較方式oo270arg90mmsetZZZ相位比較方式3. 方向阻抗繼電器實際實現(xiàn)PmUU=mmsetUUI Z動作方程27090mmmsetUArgUI Z 3. 方向阻抗繼電器-幾個概念的說明 起動阻抗隨著測量阻抗相角的變化而改變； 當(dāng)測量阻抗相角等于整定阻抗的相角時，起動阻抗最大，保

6、護范圍最大，繼電器最靈敏，稱為繼電器的最大靈敏角 整定阻抗：最大靈敏角方向上的圓的直徑senk方向阻抗繼電器-評價 優(yōu)點：有方向性，反方向故障時，繼電器不會誤動 缺點： 正方向母線出口短路時，繼電器有死區(qū)；a)繼電器的測量阻抗Zm與測量阻抗角 有關(guān)，繼電器的靈敏性有一定的影響m4. 偏移特性阻抗繼電器-特點 沒有完全的方向性 起動阻抗與測量阻抗的相角有關(guān) 正方向的整定阻抗為Zset，反方向偏移一個 動作特性圓偏移后，把圓心包含在圓內(nèi)，可消除方向阻抗繼電器的死區(qū)0.10.2setZ4. 偏移特性阻抗繼電器-動作方程00|msetZZZZ0r1()21(+)2setsetsetsetZZZZZZ圓

7、心：半徑：oo270arg90msetmsetZZZZ4. 偏移特性阻抗繼電器-實際實現(xiàn)27090mmsetmmsetUI ZArgUI Z PmmsetUUI Z=mmsetUUI Z偏移特性阻抗繼電器-評價 優(yōu)點：有一定的方向性，保護安裝處出口短路時，沒有死區(qū)。 缺點：在反方向出口短路時會失去方向性。 應(yīng)用：一般用于III段距離保護，作為啟動元件和后備保護使用。補充說明：幾個阻抗的意義和區(qū)別 Zm是繼電器測量阻抗，它等于加入繼電器中電壓和電流的比值，其阻抗角就是電壓和電流間的相位差；測量阻抗可以是阻抗平面上的任意一點，與系統(tǒng)的運行方式有關(guān)： 正常運行時，是負(fù)荷阻抗； 短路時，測量到的是短路

8、阻抗，跟故障點到保護安裝處的距離有關(guān)；A.系統(tǒng)振蕩時，測量到的是振蕩阻抗。補充說明：幾個阻抗的意義和區(qū)別 Zset是繼電器的整定阻抗，一般取繼電器安裝點到保護范圍末端的線路阻抗作為整定阻抗；不同的阻抗繼電器，整定阻抗是不同的。 全阻抗繼電器：圓的半徑； 方向阻抗繼電器：在最大靈敏角方向上的圓的直徑； 偏移特性阻抗繼電器：在最大靈敏角方向上由原點到圓周上的長度。 Zact是距離保護的一次側(cè)的啟動阻抗，跟輸電線路的實際阻抗有關(guān)。 Zact.m是繼電器的起動阻抗，表示當(dāng)繼電器剛好動作時，加入繼電器的電壓與電流之比補充說明：幾個阻抗的意義和區(qū)別 Zact.m是繼電器的二次側(cè)起動阻抗，表示當(dāng)繼電器剛好動

9、作時，加入繼電器的電壓與電流之比。 對于方向阻抗繼電器，繼電器的啟動阻抗是隨著測量阻抗角 的不同而不同，當(dāng) 時， 對于全阻抗繼電器，啟動阻抗的幅值與整定阻抗的幅值相同。mmsenmsetZZ5. 功率方向繼電器-特點 輸入繼電器的電壓、電流為A相電壓和A相短路電流 正方向發(fā)生三相短路時，輸入繼電器的電壓和電流間的相位角為線路阻抗角；按上述方式接線，最大靈敏角為線路阻抗角 5. 功率方向繼電器-與方向阻抗繼電器的關(guān)系 從阻抗繼電器的觀點來理解功率方向繼電器，可把它看成方向阻抗繼電器的特例，即整定阻抗為無窮大5. 功率方向繼電器動作特性00|mmZZZZPmUU0=mUI Z 27090mmset

10、UArgI Z 6. 具有直線特性的繼電器-電抗繼電器|2mmsetZZj XsetsetZjXjXRsetjX幅值比較27090setmsetjXArgZjX相位比較27090msetmmsetjI XArgUjI X 實現(xiàn)方式6. 具有直線特性的繼電器-電阻繼電器jXmZmsetZZsetZR|2mmsetZZZ幅值比較27090setmsetZArgZZ 相位比較27090msetmmsetI ZArgUI Z 實現(xiàn)方式 7. 動作角度范圍變化對繼電器特性的影響PmUU=mmsetUUI ZPmUU0=mUI Z 240arg120PUU10. 具有四邊形特性的阻抗繼電器 折線A-O-C

11、可以由動作范圍小于1800的功率方向繼電器來實現(xiàn) 直線A-B可由一個電抗型繼電器實現(xiàn) 直線B-C可由一個電阻型繼電器實現(xiàn) 上述三個特性繼電器組成與門輸出折線A-B-C特性的實現(xiàn)方法 折線方向由Z1和Z2表示 測量阻抗ZJ在陰影范圍內(nèi)時， Z1、Z2 和(Z3-Zm)這三個相量中，任何兩個相鄰相量之間的夾角都小于1800 測量阻抗ZJ在陰影范圍外時，上述三個相量中，總有一對相鄰相量之間的夾角大于1800ORjX2Z1Z3ZORjX2Z1Z3mZZmZORjX2Z1Z3mZZmZO9. 極化電壓和補償電壓極化電壓補償電壓全阻抗繼電器方向阻抗繼電器偏移特性阻抗繼電器PmmsetUUI Z=mmset

12、UUI ZPmUU=mmsetUUI ZPmmsetUUI Z=mmsetUUI Z補償電壓的物理意義 最大靈敏角取線路阻抗角，則Zset和Zk的阻抗角相同 保護范圍外部故障時，ZkZset，則U與UP同相位，保護不動作 保護范圍內(nèi)部故障時，ZkZset，則U與UP反相位，保護動作()()mmsetmmsetmksetUUI ZIZZInZZ 10. 極化電壓和補償電壓 補償電壓：U 相位的變化能夠反應(yīng)故障點位置 極化電壓（參考電壓）：UP 作為與補償電壓比相的參考相量 動作判據(jù)12arg()pUU其他極化量 非故障相母線電壓 其他相的補償電壓 多相補償距離繼電器 正序電壓 零序電流 零序電抗

13、繼電器 負(fù)序電流 采用不同的極化量，可構(gòu)成不同特性的阻抗繼電器11. 電抗互感器TX-結(jié)構(gòu) 將電流互感器的二次電流變換成與之成正比并超前其一定角度的電壓 將繼電保護回路與電流互感器二次回路隔離以降低干擾 W1 為初級繞組，W2和W3為次級繞組 電阻R用于改變次級繞組中感應(yīng)電勢E2的相位2UrI0I2EmI9. 電抗互感器TX-工作原理 電抗互感器正常工作時相當(dāng)于次級開路 電流變換為電壓，變換系數(shù)相當(dāng)于一個感抗，故稱為電抗互感器2ImmUK II Z2UrI0I2EmI22UE 0IrImI2 TX工作原理-二次側(cè)接電阻性負(fù)載(a)(b) TX工作原理-二次側(cè)接電容性負(fù)載(a)(b)2E0IrImI22I2I全阻抗繼電器的交流回路接線msetAI ZmBUmmsetCUI ZmmsetDUI Z 方向阻抗繼電器的交流回路接線/ 2ms