單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)相間短路的距離保護ppt課件

1、 電流保護簡單可靠電流保護簡單可靠 整定、保護范圍、靈敏度受電網(wǎng)接線整定、保護范圍、靈敏度受電網(wǎng)接線方式、運行方式影響大方式、運行方式影響大 電流、電壓保護一般只適用于電流、電壓保護一般只適用于35kV35kV及及以下電壓等級的配電網(wǎng)。以下電壓等級的配電網(wǎng)。35kV35kV及其以上的及其以上的復(fù)雜電網(wǎng)很難滿足選擇性、靈敏性和速動性復(fù)雜電網(wǎng)很難滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求的要求 對于對于110kV110kV及以上電壓等級的復(fù)雜網(wǎng)，及以上電壓等級的復(fù)雜網(wǎng)，線路保護采用何種保護方式？線路保護采用何種保護方式？ 距離保護距離保護單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)相間短路的距離保護單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)相間短路的距離保護

2、距離保護：反映故障點至保護安裝點之間的距離或阻距離保護：反映故障點至保護安裝點之間的距離或阻抗），并根據(jù)距離遠近而確定動作時間的一種保護裝置。抗），并根據(jù)距離遠近而確定動作時間的一種保護裝置。 測量阻抗：由施加于繼電器的電壓和電流測得的保護安裝測量阻抗：由施加于繼電器的電壓和電流測得的保護安裝處至短路點的阻抗值。處至短路點的阻抗值。 當(dāng)短路點距保護安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當(dāng)短路點距保護安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當(dāng)短路點距保護安裝處遠時，其測量阻抗增加，動作時間增長；當(dāng)短路點距保護安裝處遠時，其測量阻抗增加，動作時間增長；保證有選擇性地切除故障線路。保證有選擇性地切除故

3、障線路。 第一節(jié)第一節(jié) 距離保護的作用原理距離保護的作用原理一、基本原理一、基本原理 使距離保護裝置剛能動作的最大測量阻抗。使距離保護裝置剛能動作的最大測量阻抗。三個重要的基本概念三個重要的基本概念整定阻抗整定阻抗Zset： 測量阻抗測量阻抗Zk：加入繼電器的電壓加入繼電器的電壓Uk 、電流、電流Ik的比值。的比值。起動阻抗起動阻抗Zact ：指編制整定方案時，根據(jù)保護范圍給出的指編制整定方案時，根據(jù)保護范圍給出的阻抗。發(fā)生短路時，當(dāng)測量阻抗等于或小阻抗。發(fā)生短路時，當(dāng)測量阻抗等于或小于整定阻抗時繼電器動作。于整定阻抗時繼電器動作。距離保護的工作原理距離保護的工作原理kIkUABCZ正常情況下

4、：正常情況下： 測量阻抗測量阻抗 d故障時：故障時： 測量阻抗測量阻抗 1234lllkkkZIUIUZddreskkkZIUIUZ距離保護的實質(zhì)是用測量阻抗距離保護的實質(zhì)是用測量阻抗 與被保護線路與被保護線路的的整定阻抗整定阻抗 比較。比較。當(dāng)短路點在保護范圍以外時，即當(dāng)短路點在保護范圍以外時，即 時，時， 繼電器不動作；繼電器不動作；當(dāng)短路點在保護范圍以內(nèi)時，即當(dāng)短路點在保護范圍以內(nèi)時，即 時，時， 繼電器動作。繼電器動作。ksetZZsetZkZksetZZ 當(dāng)d點短路時，保護1測量的阻抗是 dZ，保，保 護護2 2測量的阻抗是測量的阻抗是 。 dABZZ 由于保護由于保護1 1距短路點

5、距短路點較近，保護較近，保護2 2距短路點距短路點較遠，所以保護較遠，所以保護1 1的動的動作時間可以做得比保作時間可以做得比保護護2 2的動作時間短。這的動作時間短。這樣故障由保護樣故障由保護1 1切除，切除，而保護而保護2 2不動作。這種不動作。這種選擇性的配合，是靠選擇性的配合，是靠適當(dāng)?shù)剡x擇各個保護適當(dāng)?shù)剡x擇各個保護的整定值和動作時限的整定值和動作時限來完成的。來完成的。 )(Lft BCdzZZ)85. 08 . 0(1 . 定義：動作時間與保護安裝處至短路點之間距定義：動作時間與保護安裝處至短路點之間距離關(guān)系離關(guān)系 三段階梯型時限特性，稱距離保護三段階梯型時限特性，稱距離保護的的、

6、段。段。 )(Lft 間隔間隔段段 希希 望：保護被保護范圍全長，但滿足選擇性要求望：保護被保護范圍全長，但滿足選擇性要求 動作值：動作值： ABABrelsetZZKZ)85. 08 . 0(2 .動作時間：動作時間： 1t= =保護本身固有動作時間保護本身固有動作時間 BCsetZZ)85. 08 . 0(1 .二、距離保護的時限特性二、距離保護的時限特性AB21ZZZC 間隔間隔段段 動作值：當(dāng)保護動作值：當(dāng)保護1 1第第段末端短路時，保護段末端短路時，保護2 2的測量阻的測量阻抗為抗為 1 .2setABZZZ)85. 08 . 0(8 . 0)(1 .2 .BCABopABrelse

7、tZZZZKZ 動作時間：動作時間： ttt 12 距離保護段和段聯(lián)合構(gòu)成本線路的主保護。 希希 望：保護范圍不超出下一條線路距離望：保護范圍不超出下一條線路距離段的保段的保護范圍，同時帶有高出一個護范圍，同時帶有高出一個 的時限。的時限。tAB21ZZZC 間隔間隔段段 2 .setZ = 按躲開正常運行的最小負荷阻抗來整定按躲開正常運行的最小負荷阻抗來整定 不同工作特性阻抗繼電器整定方法有差別。不同工作特性阻抗繼電器整定方法有差別。 tttnextself 動作時間：動作時間：希希 望：作為相臨線路保護裝置和斷路器拒絕望：作為相臨線路保護裝置和斷路器拒絕動作的后備保護，同時也作為距離動作的

8、后備保護，同時也作為距離、段的段的后備保護。后備保護。 動作值：動作值：距離保護的動作時間距離保護的動作時間t t與保護安裝處到故障點之間的距與保護安裝處到故障點之間的距離離 的關(guān)系稱為距離保護的時限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的關(guān)系稱為距離保護的時限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是三階梯型時限特性。的是三階梯型時限特性。= t2t= t”2tAB321ZZZCt3t3t”3t2t2t1t”2保護保護3 3的的段段保護保護3 3的的段段保護保護3 3的的段段ltl三、距離保護的組成三、距離保護的組成起動元件起動元件距離元件距離元件時間元件時間元件起動 Z Z Ztt1&出口跳閘起動元件故障瞬間起動

9、整套保護裝置,根據(jù)被保護線路 的不同，可選用過電流繼電器、低阻抗繼電 器或反映負序和零序電流的繼電器。距離元件測量短路點到保護安裝處的距離即測量阻抗 ），一般采用阻抗繼電器。時間元件時間元件按照故障點到保護安裝處的遠近，根據(jù)預(yù)定的按照故障點到保護安裝處的遠近，根據(jù)預(yù)定的 時間特性確定動作的時限，以保證動作的選擇時間特性確定動作的時限，以保證動作的選擇 性，一般采用時間繼電器。性，一般采用時間繼電器。 阻抗繼電器是距離保護裝置的核心元件，主要作用：測量短路點到保護安裝處之間的距離，并與整定阻抗值進行比較，以確定保護是否應(yīng)該動作。 kkkIUZkZ可以寫成可以寫成 jXR的復(fù)數(shù)形式，利用復(fù)數(shù)平面來

10、分析的復(fù)數(shù)形式，利用復(fù)數(shù)平面來分析 這種繼電器的動作特性。這種繼電器的動作特性。第二節(jié)第二節(jié) 阻抗繼電器阻抗繼電器 單相式阻抗繼電器：加入繼電器的只有一個電壓 kU（可（可 以是相電壓或線電壓和一個電流以是相電壓或線電壓和一個電流 kI（可以是相電流或兩相（可以是相電流或兩相 電流之差的阻抗繼電器，電流之差的阻抗繼電器， 和和 的比值稱為繼電器的測量的比值稱為繼電器的測量 阻抗阻抗 ，即，即 kZkUkI 以線路以線路B-CB-C的保護的保護1 1為為例，線路的始端例，線路的始端B B位于坐位于坐標(biāo)原點，正方向線路的測標(biāo)原點，正方向線路的測量阻抗在第一象限，反方量阻抗在第一象限，反方向線路的測

11、量阻抗在第三向線路的測量阻抗在第三象限，正方向線路測量阻象限，正方向線路測量阻抗與抗與R R軸之間角度為線路軸之間角度為線路B-CB-C的阻抗角的阻抗角 。對保護。對保護1 1的距離的距離段，起動阻抗段，起動阻抗應(yīng)整定為應(yīng)整定為 dBCsetZZ85. 01 .一、構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則一、構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則BCsetZZ85. 01 .CBAd 為了減少過渡電阻為了減少過渡電阻以及互感器誤差的影以及互感器誤差的影響，盡量簡化繼電器響，盡量簡化繼電器的接線，并便于制造的接線，并便于制造和調(diào)試，通常把阻抗和調(diào)試，通常把阻抗繼電器的動作特性擴繼電器的動作特性擴大為一個圓。如下圖，大為一個圓

12、。如下圖，其中其中1 1為全阻抗繼電器為全阻抗繼電器的動作特性，的動作特性，2 2為方向為方向阻抗繼電器的動作特阻抗繼電器的動作特性，性，3 3為偏移特性的阻為偏移特性的阻抗繼電器的動作特性。抗繼電器的動作特性。CBAdBCsetZZ85. 01 .正方向短路時：測量阻抗在第一象限，正向測量阻正方向短路時：測量阻抗在第一象限，正向測量阻抗抗ZkZk與與R R軸的夾角為線路的阻抗角軸的夾角為線路的阻抗角d d；反方向短路時：測量阻抗在第三象限。如果測量阻反方向短路時：測量阻抗在第三象限。如果測量阻抗的相量，落在向量以內(nèi)，則阻抗繼電器動作；抗的相量，落在向量以內(nèi)，則阻抗繼電器動作；反之，阻抗繼電器

13、不動作。反之，阻抗繼電器不動作。 setZ 阻抗繼電器都接于電流互感器和電壓互感器的二次側(cè)，測量阻抗與系統(tǒng)一次側(cè)阻抗之間存在關(guān)系： yldlBCyBkkknnZnInUIUZ/)(1.1.全阻抗繼電器全阻抗繼電器 特性：以特性：以B B點繼電器安裝點為圓心，以整定阻點繼電器安裝點為圓心，以整定阻抗抗 為半徑所作的一個圓。當(dāng)測量阻抗為半徑所作的一個圓。當(dāng)測量阻抗 位于圓內(nèi)位于圓內(nèi)時繼電器動作，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。當(dāng)時繼電器動作，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。當(dāng)測量阻抗正好位于圓周上時，繼電器剛好動作，此時測量阻抗正好位于圓周上時，繼電器剛好動作，此時阻抗為起動阻抗阻抗為起動阻抗 。se

14、tZkZactZjXRsetZkZactZ二、阻抗繼電器的特性分析二、阻抗繼電器的特性分析 該特性是以原點為圓心作的圓，因此不論加入繼電器的該特性是以原點為圓心作的圓，因此不論加入繼電器的 電壓和電流之間的角度電壓和電流之間的角度k為多大，繼電器起動阻抗在數(shù)值為多大，繼電器起動阻抗在數(shù)值 上等于整定阻抗，即上等于整定阻抗，即 |setactZZ，全阻抗繼電器沒有方向性。，全阻抗繼電器沒有方向性。 （1 1幅值比較幅值比較KsetZZ動作與邊界條件：動作與邊界條件：kKsetUI Z|setkZZjXRsetZkZactZ（2相位比較相位比較 90arg90ksetksetZZZZjXRsetZ

15、kZjXRsetZkZ動作與邊界條件動作與邊界條件: :ksetZZksetZZksetZZksetZZ測量阻抗在圓上測量阻抗在圓上 測量阻抗在圓內(nèi)測量阻抗在圓內(nèi) jXRsetZrZ動作邊界條件動作邊界條件: :90arg90ksetksetZZZZ90arg90kkksetkkksetIZIZIZIZjXRsetZrZksetZZksetZZksetZZksetZZ測量阻抗在圓外測量阻抗在圓外 特性：以整定阻抗特性：以整定阻抗 為直徑而通過坐標(biāo)原點的一個圓。為直徑而通過坐標(biāo)原點的一個圓。 圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。當(dāng)加入繼電器的電壓圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。當(dāng)加入繼電器的電壓和電流之

16、間的相位差和電流之間的相位差 為不同數(shù)值時，繼電器的起動阻抗也為不同數(shù)值時，繼電器的起動阻抗也將隨之改變。將隨之改變。 當(dāng)當(dāng) 等于的阻抗角等于的阻抗角 時，繼電器的起動阻抗達到最大，時，繼電器的起動阻抗達到最大，等于圓的直徑，此時，阻抗繼電器的保護范圍最大，工作最等于圓的直徑，此時，阻抗繼電器的保護范圍最大，工作最靈敏。靈敏。 setZkkset2. 2. 方向阻抗繼電器方向阻抗繼電器kZkZ|21|21|setsetkZZZ起動即測量阻抗起動即測量阻抗 位于圓內(nèi)條件為位于圓內(nèi)條件為 當(dāng)反方向發(fā)生短路時，測量阻抗當(dāng)反方向發(fā)生短路時，測量阻抗 位于第三象限，繼電器位于第三象限，繼電器不能動作，它

17、本身具有方向性，稱方向阻抗繼電器。不能動作，它本身具有方向性，稱方向阻抗繼電器。kZ（1幅值比較幅值比較jXRsetZsetZ21setkZZ21kZ（2相位比較相位比較動作邊界條件動作邊界條件: :90arg90kksetZZZkZsetZksetZZsetZksetZZjXRjXRkZ90arg90kksetZZZkZjXRjXRsetZksetZZsetZksetZZ 特性：當(dāng)正方向的整定阻抗為特性：當(dāng)正方向的整定阻抗為 時，同時向反方向偏移一時，同時向反方向偏移一個個 ，其中，其中 。圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。圓。圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為不動作區(qū)。圓的直徑為的直徑為 ，圓心坐標(biāo)，圓心坐

18、標(biāo) setZsetZ10setsetZZ)(210setsetZZZ3. 偏移特性的阻抗繼電器偏移特性的阻抗繼電器|00ZZZZsetkjXR（1幅值比較幅值比較 動作邊界條件動作邊界條件: :setZ0ZsetZkZ0ZZk|)1 (5 . 0|)1 (5 . 0|setsetkZZZ（2相位比較相位比較 90arg9021ksetksetZZZZjXRjXR動作邊界條件動作邊界條件: :1setZ2setZkZksetZZ1ksetZZ20Z0Z1setZ2setZksetZZ2ksetZZ1kZjXRjXR90arg9021ksetksetZZZZ90arg9021kksetkksetU

19、IZUIZ0Z1setZ2setZksetZZ2ksetZZ1kZ0Z1setZ2setZksetZZ2ksetZZ1kZ第三節(jié)第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式(1) 阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)正比于短路點到保護阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)正比于短路點到保護安裝處之間的距離。安裝處之間的距離。(2) 阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，也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。就是保護范圍不隨故障類型而變化。1. 對阻抗繼電器接線要求對阻抗繼電器接線要求（1） 接線定義接線定義02. 反映相間短路故障接線反映相間短路故障接線1cos當(dāng)當(dāng) 時，加在繼電器端

20、子上電壓與電流時，加在繼電器端子上電壓與電流的相位差為零。的相位差為零。 為了正確反映保護安裝處到短路點之間的距離，必須加入相間電壓和同名相的兩相電流差。BAUUBAIICBUUCBIIACUUACII KZ1：111111)(KBABAABKI lZIIlZlZIlZIUU)3(2)3(2111)3(1KKKKKZZlZIUZ（2三相短路三相短路測量阻抗：測量阻抗： KZ1 、 KZ2 、 KZ3都能正確反應(yīng)故障位置，若都能正確反應(yīng)故障位置，若故障點落在保護范圍，故障點落在保護范圍，3個繼電器都起動。個繼電器都起動。111111)(KBABAABKI lZIIlZlZIlZIUU)3(111

21、1)2(1KKKKZlZIUZ（3二相短路二相短路KZ1： KZ2：測量阻抗落在區(qū)外，不能起動。：測量阻抗落在區(qū)外，不能起動。（正常）殘壓）CBCBBCKUlZIUUUU(1212KKABBCUUUUBBAKBCBKIIIIIIII201212KKII12KKZZ同理，同理，B-C短路，短路，K2起動；起動；C-A短路，短路，K3起動。起動。因此，要接因此，要接3個阻抗繼電器分別反應(yīng)不同的相間個阻抗繼電器分別反應(yīng)不同的相間故障。故障。3. 反映接地短路故障的阻抗繼電器接線反映接地短路故障的阻抗繼電器接線作用：作為接地短路故障測量元件。作用：作為接地短路故障測量元件。 當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地短路故

22、障時，只有當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地短路故障時，只有故障相的電壓降低，故障點相對地電壓為零。故障相的電壓降低，故障點相對地電壓為零。以以A相為例，故障點對地電壓為零。相為例，故障點對地電壓為零。kAU) 1 (kAI將故障點電壓和電流分解為序分量，那將故障點電壓和電流分解為序分量，那么么)1(0)1(2)1(1)1(021KAKAKAKAKAKAKAKAIIIIUUUUkKKAAkKKAAkKKAALZIUULZIUULZIUU000012221111021AAAAUUUUkKKKKAKAKALZIZIZIUUU)()(001211021)(100211ZZIIILZKKKk)(11001ZZZII

23、LZKAk0021021kkkkAAUUUUIIII短路點邊界條件：若加入繼電器電壓、電流為若加入繼電器電壓、電流為AkUUAkII則測量阻抗為則測量阻抗為kAKkmLZZIILZZ)(1001為了正確測量阻抗，加入繼電器電壓、電流應(yīng)為了正確測量阻抗，加入繼電器電壓、電流應(yīng)為：為：03IKIIUUAkAk1103ZZZK其中：其中：測量阻抗測量阻抗: :kAkAkLZIKILZIKIZ10103)3(加入相電壓、帶零序電流補償?shù)南嚯娏?，阻加入相電壓、帶零序電流補償?shù)南嚯娏?，阻抗繼電器就能正確測量保護安裝處至短路點抗繼電器就能正確測量保護安裝處至短路點間距離。間距離。繼電器繼電器1繼電器繼電器2

24、繼電器繼電器3AUBUCU03 IKIA03 IKIB03 IKIC第四節(jié)第四節(jié) 距離保護的整定計算距離保護的整定計算1. 距離保護距離保護段段 （1動作阻抗動作阻抗 （2動作時限動作時限 ABrelset.1ZKZ01t2. 距離保護距離保護段段 （1動作阻抗動作阻抗 1與下一線路的第一段保護配合與下一線路的第一段保護配合Kb為分支系數(shù)，為分支系數(shù)，2與相鄰變壓器的快速保護相配合與相鄰變壓器的快速保護相配合 取取1）、）、2計算結(jié)果中的小者作為計算結(jié)果中的小者作為 。 BCABZKKZKZrelbrel1 .setminbABBCIIKTABZKZKZbrel1set.1 .setZ含義：變

25、壓器一般采用瞬時動作的差動保護可以含義：變壓器一般采用瞬時動作的差動保護可以理解為理解為I I段），其保護范圍為元件全長，即變壓器段），其保護范圍為元件全長，即變壓器出口，折合成距離保護的出口，折合成距離保護的I I段定值即是段定值即是 。TZ (2) 動作時限動作時限 (3) 靈敏度校驗靈敏度校驗 如靈敏度不能滿足要求，可按照與下一線路保護如靈敏度不能滿足要求，可按照與下一線路保護第第段相配合的原則選擇動作阻抗，即段相配合的原則選擇動作阻抗，即第第段的動作時限應(yīng)比下一線路第段的動作時限應(yīng)比下一線路第段的動作時段的動作時限大一個時限階段，限大一個時限階段， tttt215 . 1set.1AB

26、senZZK2 .setbrel1 .setZKZKZABttt213. 距離保護距離保護段段 (1) 動作阻抗動作阻抗 按躲開最小負荷阻抗來選擇，若第按躲開最小負荷阻抗來選擇，若第段采用全段采用全阻抗繼電器，其動作阻抗為阻抗繼電器，其動作阻抗為min.Lssrerel1 .set1ZKKKZmax.LNmin.L39 . 0IUZ式中式中 最小負荷阻抗，最小負荷阻抗， min.LZ(2) 動作時限動作時限 (3) 靈敏度校驗靈敏度校驗 作近后備保護時作近后備保護時 作遠后備保護時作遠后備保護時 Kb為分支系數(shù)，取最大可能值。為分支系數(shù)，取最大可能值。 ttt215 . 11 .setsenA

27、BZZK近2 . 1b1 .setsenBCABZKZZK遠 根據(jù)距離保護的工作原理，可在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證動作的選擇性。 間隔段，保護全長80%85%，兩端合成起來有30%40%長度不能瞬時切除，0.5s延時。 較電流保護的靈敏度高。 距離保護中，采用了復(fù)雜的阻抗繼電器和大量輔助繼電器，可靠性低指傳統(tǒng)阻抗繼電器）。4. 對距離保護的評價對距離保護的評價 線路：線路： 變壓器：變壓器： 電源：電源： 線路線路AB、BC 整定整定A各段距離保護，各段距離保護，okBCABZZkmZ65,1 .17,5 .13;/45. 0135.42TZ30,10,3/115min.max.BBABAXXXkVEE9