工學高電壓與繼電保護之繼電保護部分第3章

第三章電網(wǎng)的距離保護一、距離保護作用原理二、阻抗繼電器三、阻抗繼電器的接線方式四、集成電路型方向阻抗繼電器的接線和特性分析五、距離保護的整定原那么及對距離保護的評價六、影響距離保護正確工作的因素1第1節(jié)距離保護作用原理一、距離保護的根本概念電流保護：反映故障電流大小。簡單、經(jīng)濟、工作可靠；受系統(tǒng)接線方式、運行方式的影響，很難滿足“四性〞要求。距離保護：反響故障點至保護安裝點之間的距離〔或阻抗〕，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時間。阻抗繼電器：輸入為電壓〔UJ〕、電流〔IJ〕，測量阻抗ZJ〔保護安裝點至短路點之間的阻抗〕。2

二、距離保護的時限特性t=f(l)短路點距離保護安裝點近時，ZJ小，動作時間短；短路點距離保護安裝點遠時，ZJ大，動作時間長；階梯型時限特性，I、II、III段。3躲開正常運行時的負荷阻抗主保護：后備保護：4三、距離保護的主要組成元件起動元件：過電流繼電器、低阻抗繼電器、反映負序、零序電流的繼電器。5

第二節(jié)阻抗繼電器

阻抗繼電器：測量保護安裝點至短路點之間的距離，與整定阻抗比較，確定保護是否應該動作。單相式：參加繼電器的只有一個電壓UJ和一個電流IJ,它只能反映一定相別的故障，故需多個繼電器反映不同相別故障。

多相式：參加繼電器的是幾個相的補償后電壓，可以反響不同相別組合的相間和接地短路。不能用測量阻抗的概念來分析。6一、構成阻抗繼電器的根本原那么1.測量阻抗與一次系統(tǒng)阻抗之間的關系7動作區(qū)：陰影區(qū)=>圓1.全阻抗繼電器特性2.方向阻抗繼電器特性3.偏移阻抗繼電器特性其它：四邊型、透鏡型等2.動作特性

為了減少過渡電阻和互感器誤差的影響，簡化繼電器接線繼電器接線，便于制造調試，8二、復平面分析圓或直線特性的阻抗繼電器

1.全阻抗繼電器動作特性：唯一取決于短路點到保護安裝處的阻抗大小，與測量阻抗的阻抗角無關，也與短路發(fā)生在保護安裝處的正向或反向無關。缺點：無方向性。

9動作條件：〔1〕比幅式

〔2〕比相式10幅值比較和相位比較之間的關系〔互換性〕：〔1〕幅值比較原理：〔2〕相位比較原理：11平行四邊型法那么：成立條件：〔1〕A、B、C、D為同一頻率正弦交流量；〔2〕短路暫態(tài)過程中的非周期分量和諧波分量不成立。122.方向阻抗繼電器動作特性：以整定阻抗為直徑的通過坐標原點的一個圓，繼電器的起動阻抗隨的不同而變化。當?shù)扔赯zd的阻抗角時，繼電器保護范圍最大，工作最靈敏。這個角度稱為繼電器的最大靈敏角。13（1）比幅式

（2）比相式143.偏移阻抗繼電器〔1〕比幅式

〔2〕比相式154.功率方向繼電器（1）比幅式（2）比相式16

直線特性繼電器（P75）175.動作角度范圍變化對繼電器特性的影響透鏡型繼電器：蘋果型繼電器：

折線型繼電器：18第2節(jié)阻抗繼電器交流回路原理接線例：方向阻抗繼電器動作條件：UA﹑UB﹑UC﹑UD基本上是由UJ和IJZzd組合而成。

UJ可直接從PT二次側取得，必要時經(jīng)YB變換。

IJZzd則經(jīng)過DKB(電抗互感器)獲得。191.電抗互感器DKB的工作原理20KI:復比例常數(shù)〔Ω〕，通過調整R來實現(xiàn)。212.阻抗繼電器的交流回路原理接線2223四、幅值比較回路

Uab=Ua-Ub>0動作Iab=Ia-Ib>0動作整流電路：極化繼電器J：直流型繼電器。具有電流單方向動作的繼電器。流過反方向電流時不動作。24五、相位比較回路1.測量瞬時值同時為正或同時為負的與門比相電路

原理同功率方向繼電器－測量兩C、D同時為正或負的持續(xù)時間252.測量瞬時值為一正一負的異或門比相回路－測量C、D一為正、一為負的持續(xù)時間26273.脈沖式比相回路284.過渡過程對相位比較式繼電器的影響

暫態(tài)超越：短路暫態(tài)過程中的非周期分量使保護超范圍

動作的情況。即保護范圍外故障時可能誤動。

最大靈敏角下：<5％。

措施：〔1〕對極化電壓和補償電壓進行濾波；

〔2〕正負半周比相、與門輸出。29六、四邊型特性阻抗繼電器A-O-C:功率方向繼電器，動作范圍<180o；AB：電抗型阻抗繼電器，傾斜5o～7o，防止超越；BC：電阻型阻抗繼電器，傾斜70o，30一、對接線方式的根本要求一1.

ZJ∝l

(保護至短路點的距離)

2.

ZJ與故障類型無關第3節(jié)阻抗繼電器的接線方式3132二、相間短路阻抗繼電器的0°接線方式1.三相短路※相間短路電流保護不能滿足要求時，考慮采用相間短路距離保護。結論：J1、J2、J3的測量阻抗均能正確反映短路點到保護安裝地點之間的線路阻抗，均能正確動作。332.兩相短路〔AB〕

343.兩相接地短路35三、接地阻抗繼電器的接線方式※零序電流保護不能滿足要求時，考慮采用接地距離保護。361.單相接地短路〔A〕3.三相短路

2.兩相接地短路〔AB〕

；結論：各故障相的阻抗繼電器的測量阻抗均能正確動作；在每個保護安裝地點需要裝設三個接于不同相的阻抗繼電器，以反響不同相的接地短路。于上拋圓內(nèi)37第4節(jié)距離保護的整定原那么及對距離保護的評價一、對距離保護的整定原那么

1.距離一段382.距離二段393.距離三段

采用方向阻抗繼電器時

40二、對距離保護的評價比電流保護具有更高的選擇性一段不能保護全長較電流、電壓保護具有更高的靈敏性接線復雜，可靠性低41第六節(jié)影響距離保護正確工作的因素一、短路點過渡電阻的影響

1.短路點過渡電阻的性質電弧電阻、中間物質電阻、導線與地的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。相間短路：電弧電阻為主，短路初，電阻最小。

Rg≈1050lg/Rg

接地短路：500KV300Ω220KV100Ω

42影響：〔1〕使測量阻抗增大，保護范圍縮短；〔2〕對保護裝置距離短路點越近，受到的影響越大，可能導致保護無選擇性動作；〔3〕線路越短，整定值越小，所受影響越大。2.單側電源線路過渡電阻的影響433.雙側電源線路過渡電阻的影響※α為負時，測量阻抗電抗局部減小，保護可能無選擇性動作。44454.對不同特性阻抗繼電器的影響※

阻抗繼電器動作特性在＋R軸方向上所占的面積越大，受過渡電阻的影響越小。大－>?。悍较蜃杩?、偏移阻抗、全阻抗465.防止過渡電阻的方法2〕利用瞬時測量裝置1〕改善阻抗繼電器的動作特性電抗特性；四邊形特性；圓＋四邊形特性；47四邊型特性阻抗繼電器A-O-C:功率方向繼電器，動作范圍<180o；AB：電抗型阻抗繼電器，傾斜5o～7o，防止超越；BC：電阻型阻抗繼電器，傾斜70o，48二、振蕩對距離保護的影響及振蕩閉鎖回路振蕩原因：〔1〕輸電線輸送功率過大，超過靜穩(wěn)極限；振蕩原因：〔1〕輸電線輸送功率過大，超過靜穩(wěn)極限；〔2〕短路故障切除緩慢；〔3〕非同期自動重合閘。振蕩對距離保護的影響：ZJ=UJ/IJ=>誤動491.電力系統(tǒng)振蕩時電壓電流的分布三相系統(tǒng)→單相系統(tǒng)50沿線電壓分布：線路上各點的電壓向量均在UM、UN的連線上振蕩中心Z：線路上電壓最低的那一點。垂線〔1〕系統(tǒng)阻抗角=線路阻抗角，EM=EN時，Z位置固定，(ZM+ZN+Zl)/2，δ=180o時，UZ=0，相當于三相短路?！?〕其它情況：垂線，Z位置隨δ變化。512.振蕩狀態(tài)下電流與振蕩角度的關系52δ變化時，電流幅值隨之變化：

δ＝（2k+1）,IM最大

δ

＝2k,IM

最小

δ不變時，電流為正弦波。533.電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響54在近似計算中，假定h=155保護安裝地點不同時：m=1/2時，Z保護安裝點；m>1/2時，Z保護背后；m<1/2時，Z保護正方向。56不同特性阻抗繼電器受振蕩影響的程度：

1.透鏡型阻抗繼電器2.方向阻抗繼電器3.全阻抗繼電器※動作特性在OO’方向上所占面積越大，越容易受到振蕩的影響?！嚯x三段可通過延時躲開振蕩的影響〔>1.5s〕。57保護不同安裝地點受振蕩的影響：※振蕩中心越靠近保護保護安裝地點，受振蕩影響越大；振蕩中心位于保護范圍以外或反方向時，振蕩時不會誤動。

58振蕩閉鎖回路

目的：振蕩時將保護閉鎖U、I均周期性變化，變化速度慢任一點電壓和電流的相位均在變化對稱，沒有負序或零序分量〔1〕系統(tǒng)振蕩與短路的區(qū)別59〔2〕對振蕩閉鎖回路的要求：系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時應可靠地將保護閉鎖，且振蕩不停息，閉鎖不應解除。系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障(包括轉換性故障)保護應不被閉鎖而能可靠地動作。振蕩的過程中發(fā)生故障時，保護應能正確地動作。先故障后又發(fā)生振蕩時．保護不致無選擇性的動作。605.振蕩閉鎖回路1〕反響測量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回路I段、II段采用方向阻抗繼電器；III段采用偏移特性阻抗繼電器。振蕩時：ZIII、ZII

、ZI先后起動；短路時：ZIII、ZII

、ZI同時起動；61※ZIII、ZII、ZI同時動作時，允許ZI、ZII動作于跳閘；※ZIII先起動，經(jīng)過時間t0后ZI、ZII才起動時，那么把ZI、ZII閉鎖。622〕利用負序〔或零序〕電流增量元件起動的振蕩閉鎖回路

負序分量濾過器：

·負序電壓濾過器

·負序電流濾過器63負序電流過濾器產(chǎn)生負序和零序電流增量原理圖QDJC164

短路時：I2和3I0突然變化，電容C1充電，QDJ動作;C1充滿電后，QDJ中電流消失，但可通過另一個自保持線圈保持在動作狀態(tài)。正常