電網(wǎng)的距離保護(hù)-課件

電流保護(hù)簡(jiǎn)單可靠

整定、保護(hù)范圍、靈敏度受電網(wǎng)接線方式、運(yùn)行方式影響大

電流、電壓保護(hù)一般只適用于35kV及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。35kV及其以上的復(fù)雜電網(wǎng)很難滿足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求

對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)的復(fù)雜網(wǎng)，線路保護(hù)采用何種保護(hù)方式？

→距離保護(hù)第三章電網(wǎng)的距離保護(hù)1ppt課件

距離保護(hù)：反映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。

測(cè)量阻抗：由施加于繼電器的電壓和電流測(cè)得的保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)的阻抗值。

當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處近時(shí)，其測(cè)量阻抗小，動(dòng)作時(shí)間短；當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時(shí)，其測(cè)量阻抗增加，動(dòng)作時(shí)間增長(zhǎng)；保證有選擇性地切除故障線路。

第一節(jié)距離保護(hù)的作用原理一、基本原理2ppt課件1）

測(cè)量阻抗Zr：由加入繼電器的電壓Ur與電流Ir的比值確定。2）

整定阻抗Zset：一般取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的線路阻抗。

3)起動(dòng)阻抗（動(dòng)作阻抗）Zop：它表示當(dāng)繼電器剛好動(dòng)作時(shí)，加入繼電器的電壓Ur和電流Ir的比值。使阻抗繼電器起動(dòng)的最大測(cè)量阻抗。3ppt課件

距離保護(hù)也有一個(gè)保護(hù)范圍，短路發(fā)生在這一范圍內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作，否則不動(dòng)作，這個(gè)保護(hù)范圍通常只用給定阻抗的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量到的線路阻抗為負(fù)荷阻抗，即

4ppt課件

在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量阻抗為保護(hù)安裝地點(diǎn)到短路點(diǎn)的短路阻抗，即

距離保護(hù)反應(yīng)的信息量比反應(yīng)單一物理量的電流保護(hù)靈敏度高。5ppt課件

當(dāng)d點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1測(cè)量的阻抗是

，保

護(hù)2測(cè)量的阻抗是。

由于保護(hù)1距短路點(diǎn)較近，保護(hù)2距短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，所以保護(hù)1的動(dòng)作時(shí)間可以做得比保護(hù)2的動(dòng)作時(shí)間短。這樣故障由保護(hù)1切除，而保護(hù)2不動(dòng)作。這種選擇性的配合，是靠適當(dāng)?shù)剡x擇各個(gè)保護(hù)的整定值和動(dòng)作時(shí)限來(lái)完成的。

6ppt課件

定義：動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)之間距離關(guān)系三段階梯型時(shí)限特性，稱距離保護(hù)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。

①距離Ⅰ段

希望：保護(hù)被保護(hù)范圍全長(zhǎng)，但滿足選擇性要求

動(dòng)作值：

動(dòng)作時(shí)間：

=保護(hù)本身固有動(dòng)作時(shí)間

二、距離保護(hù)的時(shí)限特性7ppt課件②距離Ⅱ段

希望：保護(hù)范圍不超出下一條線路距離Ⅰ段的保護(hù)范圍，同時(shí)帶有高出一個(gè)的時(shí)限。動(dòng)作值：當(dāng)保護(hù)1第Ⅰ段末端短路時(shí)，保護(hù)2的測(cè)量阻抗為動(dòng)作時(shí)間：

距離保護(hù)Ⅰ段和Ⅱ段聯(lián)合構(gòu)成本線路的主保護(hù)。③

距離Ⅲ段

希望：作為相臨線路保護(hù)裝置和斷路器拒絕動(dòng)作的后備保護(hù)，同時(shí)也作為距離Ⅰ、Ⅱ段的后備保護(hù)。動(dòng)作值：

=按躲開(kāi)正常運(yùn)行的最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定，不同工作特性阻抗繼電器整定方法有差別。

動(dòng)作時(shí)間：8ppt課件距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是三階梯型時(shí)限特性。9ppt課件

阻抗繼電器是距離保護(hù)裝置的核心元件，主要作用：測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離，并與整定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。

可以寫成

的復(fù)數(shù)形式，利用復(fù)數(shù)平面來(lái)分析

這種繼電器的動(dòng)作特性。第二節(jié)阻抗繼電器

單相式阻抗繼電器：加入繼電器的只有一個(gè)電壓

（可以是相電壓或線電壓）和一個(gè)電流

（可以是相電流或兩相電流之差）的阻抗繼電器，和

的比值稱為繼電器的測(cè)量

阻抗，即

10ppt課件

以線路B-C的保護(hù)1為例，將阻抗繼電器的測(cè)量阻抗畫在復(fù)數(shù)阻抗平面上。

線路的始端B位于坐標(biāo)原點(diǎn)，正方向線路的測(cè)量阻抗在第一象限，反方向線路的測(cè)量阻抗在第三象限，正方向線路測(cè)量阻抗與R軸之間角度為線路B-C的阻抗角。對(duì)保護(hù)1的距離Ⅰ段，起動(dòng)阻抗應(yīng)整定為

一、構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則11ppt課件

為了減少過(guò)渡電阻以及互感器誤差的影響，盡量簡(jiǎn)化繼電器的接線，并便于制造和調(diào)試，通常把阻抗繼電器的動(dòng)作特性擴(kuò)大為一個(gè)圓。如圖所示，其中1為全阻抗繼電器的動(dòng)作特性，2為方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性，3為偏移特性的阻抗繼電器的動(dòng)作特性。12ppt課件正方向短路時(shí)：測(cè)量阻抗在第一象限，正向測(cè)量阻抗Zr與R軸的夾角為線路的阻抗角d；反方向短路時(shí)：測(cè)量阻抗在第三象限。如果測(cè)量阻抗的相量，落在向量以內(nèi)，則阻抗繼電器動(dòng)作；反之，阻抗繼電器不動(dòng)作。

阻抗繼電器都接于流互和壓互的二次側(cè)，測(cè)量阻抗與系統(tǒng)一次側(cè)阻抗之間存在關(guān)系

13ppt課件二、阻抗繼電器的特性分析1.全阻抗繼電器特性：以B點(diǎn)（繼電器安裝點(diǎn)）為圓心，以整定阻抗為半徑所作的一個(gè)圓，如圖所示。當(dāng)測(cè)量阻抗位于圓內(nèi)時(shí)繼電器動(dòng)作，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)。當(dāng)測(cè)量阻抗正好位于圓周上時(shí)，繼電器剛好動(dòng)作，此時(shí)阻抗為起動(dòng)阻抗。14ppt課件

該特性是以原點(diǎn)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為多大，繼電器起動(dòng)阻抗在數(shù)值

上等于整定阻抗，即

，全阻抗繼電器沒(méi)有方向性。

①幅值比較方式。當(dāng)測(cè)量阻抗位于圓內(nèi)時(shí)，繼電器能夠起動(dòng)，用阻抗的幅值表示，即

這是比幅式繼電器（比較兩電壓向量幅值大?。┑膭?dòng)作與邊界條件。

為電流在某一恒定阻抗

上的電壓

降落，利用電抗互感器或其它補(bǔ)償裝置獲得。

15ppt課件16ppt課件（2）相位比較

繼電器的動(dòng)作邊界條件為:17ppt課件繼電器的動(dòng)作邊界條件為:分子分母同乘以測(cè)量電流得18ppt課件

特性：以整定阻抗為直徑而通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓。

圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)。當(dāng)加入繼電器的電壓和電流之間的相位差為不同數(shù)值時(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗也將隨之改變。

當(dāng)?shù)扔诘淖杩菇菚r(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗達(dá)到最大，等于圓的直徑，此時(shí)，阻抗繼電器的保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。

2.方向阻抗繼電器19ppt課件起動(dòng)（即測(cè)量阻抗位于圓內(nèi)）條件為

當(dāng)反方向發(fā)生短路時(shí)，測(cè)量阻抗位于第三象限，繼電器不能動(dòng)作，它本身具有方向性，稱方向阻抗繼電器。（1）幅值比較20ppt課件（2）相位比較

相位比較的方向阻抗繼電器動(dòng)作特性如下圖所示：其動(dòng)作與邊界條件為21ppt課件22ppt課件

特性：當(dāng)正方向的整定阻抗為時(shí)，同時(shí)向反方向偏移一個(gè)，其中。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)。圓的直徑為，圓心坐標(biāo)該特性介于方向阻抗繼電器和全阻抗繼電器之間，當(dāng)時(shí)，為方向阻抗繼電器，而當(dāng)時(shí)，為全阻抗繼電器，其起動(dòng)阻抗既與有關(guān)，但又沒(méi)有完全的方向性，所以一般稱為具有偏移特性的阻抗繼電器。

3.偏移特性的阻抗繼電器23ppt課件rZ0ZZr-1、比幅式動(dòng)作方程：setsetrZZZ)1(5.0)1(5.0aa+--24ppt課件（2）相位比較

其相位比較的動(dòng)作與邊界條件為

rZset2Z-rZset2Z-25ppt課件rZset2Z-rZset2Z-26ppt課件第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式（１）阻抗繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離；（２）阻抗繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類型無(wú)關(guān)，也就是保護(hù)范圍不隨故障類型而變化；1、對(duì)阻抗繼電器接線要求27ppt課件（1）2、反映相間短路故障接線當(dāng)時(shí)，加在繼電器端子上電壓與電流的相位差為零。28ppt課件

為了正確反映保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間的距離，必須加入相間電壓和同名相的兩相電流差。繼電器1繼電器2繼電器329ppt課件3、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(cè)量元件。

當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地短路故障時(shí)，只有故障相的電壓降低，故障點(diǎn)相對(duì)地電壓為零。30ppt課件以A相為例，故障點(diǎn)對(duì)地電壓為零。31ppt課件將故障點(diǎn)電壓和電流分解為序分量，則保護(hù)安裝處三序分量電壓為32ppt課件保護(hù)安裝處A相電壓為：33ppt課件若加入繼電器電壓、電流為則測(cè)量阻抗為

34ppt課件

為了正確測(cè)量阻抗，加入繼電器電壓、電流應(yīng)為：其中：測(cè)量阻抗35ppt課件

顯然，加入相電壓、帶零序電流補(bǔ)償?shù)南嚯娏?，阻抗繼電器就能正確測(cè)量保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)間距離。繼電器1繼電器2繼電器336ppt課件37ppt課件前情提要：三段式距離保護(hù)工作原理阻抗繼電器的接線阻抗繼電器的動(dòng)作特性38ppt課件39ppt課件rZsetsetrZZZ)1(5.0)1(5.0aa+--40ppt課件第5節(jié)距離保護(hù)振蕩閉鎖1、電氣量變化特點(diǎn)；2、測(cè)量阻抗的特性分析；3、短路故障和振蕩的區(qū)分；4、振蕩過(guò)程中對(duì)稱短路故障的識(shí)別；5、振蕩閉鎖。41ppt課件教學(xué)要求：

通過(guò)學(xué)習(xí)要求掌握系統(tǒng)振蕩時(shí)電氣量變化的特點(diǎn)；測(cè)量阻抗變化特性；短路與振蕩的區(qū)分原理。42ppt課件1、系統(tǒng)振蕩時(shí)電氣量變化特點(diǎn)定義：并列運(yùn)行的系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步的現(xiàn)象稱為振蕩。特點(diǎn)：電力系統(tǒng)振蕩時(shí)兩側(cè)等效電動(dòng)勢(shì)的夾角在作周期性變化。原因：切除短路故障時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、誤操作、發(fā)電廠失磁或故障跳閘、斷開(kāi)某一線路或設(shè)備等造成系統(tǒng)振蕩。產(chǎn)生的影響：電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，將引起電壓、電流大幅度變化，對(duì)用戶產(chǎn)生嚴(yán)重影響。要求：在振蕩過(guò)程中不允許保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作。43ppt課件（1）電流作大幅度變化振蕩時(shí)電氣量變化的特點(diǎn)若，正常運(yùn)行時(shí)夾角為，負(fù)荷電流為：44ppt課件系統(tǒng)振蕩時(shí)，設(shè)超前的相位為，兩側(cè)電勢(shì)相等，系統(tǒng)中各元件阻抗角相等，振蕩電流為：振蕩電流滯后電勢(shì)差角為：當(dāng)最大。MN45ppt課件當(dāng)最大。特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷電流幅值保持不變，振蕩電流幅值作周期變化。46ppt課件系統(tǒng)M、N點(diǎn)的電壓為：Z點(diǎn)位于處。當(dāng)最大。MN47ppt課件母線M的電壓：=0,90,=180,270,=360,48ppt課件三相短路。

因此，繼電保護(hù)裝置必須具備區(qū)別三相短路和系統(tǒng)振蕩的能力，才能保證在系統(tǒng)振蕩狀態(tài)下的正確工作。

此點(diǎn)的電氣參數(shù)與什么故障相類似？在Z點(diǎn)位于Z/2處，當(dāng)=180時(shí)：電壓Uz=0，最大。49ppt課件2.電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響

M母線上阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為MN50ppt課件應(yīng)用歐拉公式及三角公式，有

于是

2jctg12e1jdd-=--jejddd-=-sincos結(jié)論：阻抗繼電器的測(cè)量阻抗將在Z的垂直平分線OO上移動(dòng)。

51ppt課件52ppt課件MNMNAB53ppt課件54ppt課件結(jié)論：在同樣整定值的條件下全阻抗繼電器受振蕩的影響最大，而方向阻抗繼電器所受的影響最小。55ppt課件56ppt課件前情提要：電力系統(tǒng)振蕩電氣量變化57ppt課件(1)繼電器的動(dòng)作特性在阻抗平面沿oo′方向所占的面積越大，受振蕩的影響就越大。(2)保護(hù)安裝地點(diǎn)越靠近于振蕩中心，距離保護(hù)受振蕩的影響越大，而振蕩中心在保護(hù)范圍以外時(shí)，距離保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。

（3）當(dāng)保護(hù)的動(dòng)作帶有較大的延時(shí)時(shí)，如距離Ⅲ段，可利用延時(shí)躲開(kāi)振蕩的影響。

電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響58ppt課件59ppt課件

雙穩(wěn)態(tài)60ppt課件61ppt課件62ppt課件第7節(jié)影響距離保護(hù)正確工作的因素短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分支電流的影響電壓回路斷線對(duì)距離保護(hù)的影響63ppt課件1、過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響

為了分析問(wèn)題的簡(jiǎn)便，前面分析問(wèn)題時(shí)總是假設(shè)金屬性短路故障。事實(shí)上，短路點(diǎn)通常是經(jīng)過(guò)渡電阻短路的。

短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻是指當(dāng)相間短路或接地短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流所通過(guò)的物質(zhì)的電阻。64ppt課件過(guò)渡電阻的特點(diǎn)：短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻主要是純電阻性的電弧電阻Rg，且電弧的長(zhǎng)度和電流的大小都隨時(shí)間而變化，在短路開(kāi)始瞬間電弧電流很大，電弧的長(zhǎng)度很短，Rg很小。隨著電弧電流的衰減和電弧長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，Rg隨著增大，大約經(jīng)0.1～0.15秒后，Rg劇烈增大。65ppt課件66ppt課件67ppt課件保護(hù)1的測(cè)量阻抗為，

保護(hù)2的測(cè)量阻抗為。

68ppt課件結(jié)論：保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)渡電阻的影響越大，同時(shí)保護(hù)裝置的整定值越小，則相對(duì)地受過(guò)渡電阻的影響也越大。

69ppt課件

對(duì)于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻可能使測(cè)量阻抗增大，也可能使測(cè)量阻抗減小。

保護(hù)1和保護(hù)2的測(cè)量阻抗分別為

當(dāng)為正時(shí)，測(cè)量阻抗增大，當(dāng)為負(fù)時(shí)，測(cè)量阻抗的電抗部分將減小。在后一種情況下，可能導(dǎo)致保護(hù)無(wú)選擇性的動(dòng)作。70ppt課件=71ppt課件72ppt課件73ppt課件過(guò)渡電阻對(duì)不同特性的阻抗繼電器的影響74ppt課件75ppt課件76ppt課件77ppt課件78ppt課件在短路開(kāi)始瞬間電弧電流很大，電弧的長(zhǎng)度很短，Rg很小。隨著電弧電流的衰減和電弧長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，Rg隨著增大，大約經(jīng)0.1～0.15秒后，Rg劇烈增大。79ppt課件2、采用瞬時(shí)測(cè)定裝置

“瞬時(shí)測(cè)定”就是把距離元件的最初動(dòng)作狀態(tài)，通過(guò)起動(dòng)元件的動(dòng)作而固定下來(lái)，當(dāng)電弧電阻增大時(shí)，仍以預(yù)定的時(shí)限動(dòng)作跳閘。它通常應(yīng)用于距離保護(hù)第Ⅱ段。在短路的初瞬間，KA及KR均動(dòng)作，KM、KT起動(dòng)，通過(guò)KA的接點(diǎn)及KM自保持，此后KM的動(dòng)作與KR無(wú)關(guān)發(fā)出跳閘脈沖。經(jīng)過(guò)KT的延時(shí)既使電弧電阻增大，使KR返回，保護(hù)仍能以預(yù)定的延時(shí)跳閘。80ppt課件二、分支電流的影響

使故障線路電流增大的現(xiàn)象，稱為助增。如下圖所示電路，當(dāng)在BC線路上的D點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，在變電所A距離保護(hù)1的測(cè)量阻抗為結(jié)論：助增電流，使測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短。1.助增電流的影響81ppt課件使故障線路中電流減小的現(xiàn)象稱為外汲。如下圖所示電路，當(dāng)在平行線路上的D點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，在變電所A距離保護(hù)1的測(cè)量阻抗結(jié)論：外汲電流時(shí)使測(cè)量阻抗減小，保護(hù)范圍增大，可能引起無(wú)選擇性動(dòng)作。2.外汲電流的影響82ppt課件第八節(jié)距離保護(hù)的整定計(jì)算

一、距離保護(hù)段

1.動(dòng)作阻抗

2.動(dòng)作時(shí)限

83ppt課件

二、距離保護(hù)Ⅱ段

1.動(dòng)作阻抗

（1）與下一線路的第一段保護(hù)配合式中Kb為分支系數(shù)，（2）與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合

取（1）、（2）計(jì)算結(jié)果中的小者作為。84ppt課件2.動(dòng)作時(shí)