第3章輸電線路距離保護(hù)

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3.6故障類型判別和故障選相在距離保護(hù)中，為了能使測(cè)量元件準(zhǔn)確地反應(yīng)故障的距離，必須找出故障環(huán)，即根據(jù)故障特征，判別出故障的類型和相別。此外，在220kV及以上電壓等級(jí)的超高壓線路中，由于系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，需要實(shí)現(xiàn)分相跳閘，即單相故障只跳故障相，多相故障才跳三相，這也要求保護(hù)裝置除能夠測(cè)量出故障距離外，還應(yīng)能選出故障的相別。目前數(shù)字式保護(hù)常用電流突變量包括相電流差突變量選相和相電流突變量選相。2相電流差突變量的定義為一般首先根據(jù)測(cè)量電流中是否含有零序分量，判定是接地短路還是不接地短路。如果是接地短路若滿足,判斷為A相單相接地短路3若滿足,判斷為B相單相接地短路若滿足,判斷為C相單相接地短路其中m為整定系數(shù)，一般取為4～8當(dāng)上述條件都不滿足時(shí)，判定為兩相接地故障。求三個(gè)相電流差突變量的最大值，與之對(duì)應(yīng)的兩相就是故障相。4若無零序電流，則判定故障為非接地故障若滿足,判斷為AB兩相短路故障若滿足,判斷為BC兩相短路故障若滿足,判斷為CA兩相短路故障其中m為整定系數(shù)，一般取為4～8當(dāng)上述條件都不滿足時(shí)，判定為三相短路故障。5還可以根據(jù)測(cè)量電流中是否含有負(fù)序分量，確定故障是兩相短路故障還是三相短路故障。當(dāng)負(fù)序電流大于定值時(shí)，判定為兩相故障，否則判定為三相故障。在判為兩相故障的情況下，求三個(gè)相電流差突變量的最大值，與之對(duì)應(yīng)的兩相就是故障相。63.7距離保護(hù)特殊問題的分析一、短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響短路是非金屬性的，即存在過渡電阻，它使得測(cè)量阻抗變化，保護(hù)范圍可能縮短，可能超范圍或反方向誤動(dòng)。1、過渡電阻的性質(zhì)短路點(diǎn)的過渡電阻是指當(dāng)接地短路或相間短路時(shí)，短路點(diǎn)電流經(jīng)由相導(dǎo)線流入大地流回中性點(diǎn)或由一相流到另一相的路徑中所通過物質(zhì)的電阻，包括電弧電阻、中間物質(zhì)的電阻、相導(dǎo)線與大地之間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。7在相間短路時(shí)，過渡電阻主要由電弧電阻組成。電弧電阻具有非線性性質(zhì)，其大小與電弧弧道的長(zhǎng)度成正比，而與電弧電流的大小成反比，即相間故障的電弧電阻一般在數(shù)歐至十幾歐之間。

導(dǎo)線對(duì)桿塔放電的接地短路：桿塔的接地電阻為主500KV:300Ω220KV:100Ω

82、單側(cè)電源線路上過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流的關(guān)系為電弧電阻的存在總是使測(cè)量阻抗值整大，阻抗角變小，保護(hù)范圍縮短。9當(dāng)Rg較大，Rg超出其Ⅰ段范圍而落入Ⅱ段范圍內(nèi)，而2段保護(hù)測(cè)量阻抗仍在Ⅱ段的保護(hù)范圍內(nèi)，則保護(hù)1和2將同時(shí)以第Ⅱ段時(shí)限動(dòng)作，造成保護(hù)誤動(dòng)。小結(jié)：①.短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處越近，影響越大，反之影響越小；②.保護(hù)裝置整定值越小，相對(duì)的受過渡電阻影響越大103、雙側(cè)電源線路上過渡電阻的影響兩側(cè)電源的情況下，過渡電阻中的短路電流不再是保護(hù)安裝處的電流，這時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流的關(guān)系可以表示為1112Rg對(duì)測(cè)量阻抗的影響，取決于對(duì)側(cè)電源提供的的短路電流大小及它們之間的相位關(guān)系，有可能使測(cè)量阻抗的實(shí)部增大，也有可能減小。若在故障前M端為送端，N側(cè)為受端，則M側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位超前N側(cè)。在兩端系統(tǒng)阻抗的阻抗角相同的情況下，相位超前，將具有負(fù)的阻抗角，它的存在有可能使總的測(cè)量阻抗減小。13BC線路出口經(jīng)Rg短路M側(cè)為受電側(cè)，N側(cè)為送端，則將具有正的阻抗角，即表現(xiàn)為感性的阻抗，它的存在總是使測(cè)量阻抗變大。在系統(tǒng)振蕩加故障的情況下，、之間的相位差可能在0°～360°的范圍內(nèi)變化，此時(shí)A處的測(cè)量阻抗落在以Zk＋Rg的末端為圓心、以為半徑的虛線圓周上。14因過渡電阻的存在而導(dǎo)致保護(hù)測(cè)量阻抗變小，進(jìn)一步引起保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象。稱為距離保護(hù)的超越。15以上分析是針對(duì)方向阻抗繼電器，對(duì)其他特性阻抗繼電器也有類似的情形。一般而言，阻抗繼電器動(dòng)作特性在＋R軸方向上所占面積越大，受過渡電阻的影響就越小。164、減小過渡電阻的措施采用能容許較大的過渡電阻而不至于拒動(dòng)的測(cè)量元件動(dòng)作特性，是克服過渡電阻影響的主要措施。在保護(hù)范圍不變的前提下，采用動(dòng)作特性在＋R軸方向上有較大面積的阻抗繼電器。17二、線路串連補(bǔ)償電容對(duì)距離保護(hù)的影響。在遠(yuǎn)距離的高壓或超高壓輸電系統(tǒng)中，為了增大線路的傳輸能力和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以采用線路串連補(bǔ)償電容的方法來減小系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻抗。串連補(bǔ)償電容后發(fā)生短路時(shí)，短路阻抗將發(fā)生變化。18串連補(bǔ)償電容對(duì)阻抗繼電器測(cè)量阻抗的影響，與串連補(bǔ)償電容的安裝位置和容抗的大小有密切關(guān)系。串連補(bǔ)償電容一般可安裝在線路的中部、線路的兩端或中間變電所兩母線之間。而串連補(bǔ)償電容容抗的大小，通常用補(bǔ)償度來描述。補(bǔ)償度的定義為19假定各阻抗繼電器采用方向特性保護(hù)3感受到的是測(cè)量阻抗就等于補(bǔ)償電容的容抗，則測(cè)量阻抗將落在其動(dòng)作區(qū)之外，保護(hù)3拒動(dòng)。20保護(hù)2的阻抗繼電器感受的測(cè)量阻抗為反向補(bǔ)償電容的容抗，呈正向純電感性質(zhì)，落在其動(dòng)作區(qū)域之內(nèi)，所以保護(hù)2可能誤動(dòng)作。保護(hù)1感受的測(cè)量阻抗將是線路AB的阻抗與電容容抗之和，總阻抗值減小，也可能落入動(dòng)作區(qū)，導(dǎo)致保護(hù)1誤動(dòng)作。保護(hù)4的測(cè)量阻抗不受串聯(lián)電容的影響，所以保護(hù)4的動(dòng)作不受影響。21減少串連補(bǔ)償電容影響的措施（1）采用直線型動(dòng)作特性克服反方向誤動(dòng)當(dāng)補(bǔ)償容抗較線路AB的感抗較小時(shí)，如誤動(dòng)的保護(hù)2的阻抗繼電器，可以采用如圖的動(dòng)作特性，即采用方向圓和直線特性組合躲開反向串補(bǔ)電容的容抗值，在直線以上部分動(dòng)作。但將會(huì)造成線路AB在靠近B側(cè)短路時(shí)保護(hù)2的阻抗繼電器拒動(dòng)，這可以附加電流速斷保護(hù)來切除故障22（2）用負(fù)序功率方向元件閉鎖誤動(dòng)的距離保護(hù)。系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路后，負(fù)序電源在故障點(diǎn)處，負(fù)序電流由故障點(diǎn)經(jīng)線路等流向系統(tǒng)中性點(diǎn)，因?yàn)槿到y(tǒng)呈感性阻抗，此電流亦為感性電流。保護(hù)安裝處的負(fù)序電壓為流過的電流與背側(cè)阻抗的乘積，負(fù)序功率方向與零序功率方向的特點(diǎn)一樣，可以采用負(fù)序功率方向元件閉鎖區(qū)外故障靠近故障側(cè)誤動(dòng)的保護(hù)2。這種閉鎖方式的缺點(diǎn)是三相對(duì)稱故障時(shí)不能閉鎖。23（3）選取故障前的記憶電壓為參考電壓來克服串連補(bǔ)償電容的影響（4）通過整定計(jì)算來減小串連補(bǔ)償電容的影響。保護(hù)1的整定值應(yīng)按下式進(jìn)行確定。近年來，補(bǔ)償度可調(diào)的可控串補(bǔ)（TCSC）在系統(tǒng)中逐漸得到應(yīng)用，它對(duì)距離保護(hù)的影響更復(fù)雜。24三、短路電壓、電流中的非工頻分量對(duì)距離保護(hù)的影響。1、衰減直流分量對(duì)距離保護(hù)的影響及克服措施在模擬式距離保護(hù)中，直流分量的存在，對(duì)絕對(duì)值比較和相位比較的測(cè)量元件都會(huì)有影響，但對(duì)相位比較原理的影響較大。比相回路無法正確反應(yīng)兩比較量之間的相位關(guān)系，有可能導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤的比相結(jié)果，造成距離保護(hù)的不正確工作。在數(shù)字式距離保護(hù)中，衰減直流分量對(duì)數(shù)字保護(hù)的影響，與保護(hù)所用的測(cè)量原理、濾波措施、計(jì)算方法等有密切的關(guān)系。252、諧波及高頻分量對(duì)距離保護(hù)的影響及克服措施263.8工頻故障分量距離保護(hù)一、工頻故障分量的概念（b）兩附加電源的電壓大小相等、負(fù)號(hào)相反。假定電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)27（c）就相應(yīng)于故障前的系統(tǒng)非故障狀態(tài)，各點(diǎn)處的電壓、電流均與故障前的一致。28（d）為故障引入的附加故障狀態(tài)，該系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓、電流稱為電壓電流的故障分量，故障變化量突變量29在任何運(yùn)行方式下、運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)安裝處測(cè)量到的全電壓、全電流可以看作是故障前狀態(tài)下非故障分量電壓u[0]、電流i[0]與故障分量電壓Δu、電流Δi的疊加則30在電壓Δu和電流Δi中，既包含了系統(tǒng)短路引起的工頻電壓、電流的變化量，還包含短路引起的暫態(tài)分量，即31故障分量的特點(diǎn)是：（1）故障分量?jī)H在故障后存在，非故障狀態(tài)下不存在故障分量；（2）故障點(diǎn)的故障分量電壓最大、系統(tǒng)中性點(diǎn)的故障分量電壓為零；（3）保護(hù)安裝處的故障分量電壓、電流間的相位關(guān)系由保護(hù)安裝處到背側(cè)系統(tǒng)中性點(diǎn)間的阻抗決定，且不受系統(tǒng)電動(dòng)勢(shì)和短路點(diǎn)過渡電阻的影響；（4）故障分量獨(dú)立于非故障狀態(tài)，但仍受非故障狀態(tài)運(yùn)行方式的影響。

MNk32二、工頻故障分量距離保護(hù)的工作原理工頻故障分量距離保護(hù)又稱為工頻變化量距離保護(hù)，是一種通過反應(yīng)工頻故障分量電壓、電流而工作的距離保護(hù)保護(hù)安裝處的工頻故障分量電流、電壓可以分別表示為33取工頻故障分量距離元件的工作電壓為34在保護(hù)區(qū)內(nèi)k1點(diǎn)短路時(shí)，在0與連線的延長(zhǎng)線上，這時(shí)有35在正向區(qū)外k2點(diǎn)短路時(shí)，在0與連線的連線上，這時(shí)有36在反向區(qū)外k3點(diǎn)短路時(shí)，在0與連線的連線上，這時(shí)有37可見，比較工作電壓電源的電動(dòng)勢(shì)的幅值大小就能夠區(qū)分出區(qū)內(nèi)外的故障。故障附加狀態(tài)的電源電動(dòng)勢(shì)的大小，等于故障前短路點(diǎn)電壓的大小，即比較工作電壓與非故障狀態(tài)下短路點(diǎn)電壓，就能夠區(qū)分出區(qū)內(nèi)外的故障。38工頻故障分量距離元件的動(dòng)作判據(jù)可以表示為滿足上式判定為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作；不滿足上式判定為區(qū)外故障，保護(hù)不動(dòng)作。39三、工頻故障分量距離保護(hù)的動(dòng)作特性工頻故障分量可得40同時(shí)得到

41是以為圓心以為半徑的圓42反向故障時(shí)4344得到45四、工頻故障分量距離保護(hù)的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）阻