電網(wǎng)距離保護

第三章電網(wǎng)的距離保護

第一節(jié)距離保護概述

一、距離保護的基本概念

思考：電流、電壓保護的主要優(yōu)點是簡單、可靠、經(jīng)濟，但是，對于容量大、電壓高

或結(jié)構(gòu)復雜的網(wǎng)絡(luò)，它們難于滿足電網(wǎng)對保護的要求。電流、電壓保護一般只適用于35kV

及以下電壓等級的配電網(wǎng)。對于UOkV及以上電壓等級的復雜網(wǎng)，線路保護采用何種保護方

式？

解決方法：采用一種新的保護方式——距離保護。

距離保護是反應保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時限的一

種保護裝置。

測量保護安裝處至故障點的距離，實際上是測量保護安裝處至故障點之間的阻抗大小，故

有時又稱之為阻抗保護。

距離保護也有一個保護范圍，短路發(fā)生在這一范圍內(nèi)，保護動作，否則不動作，這個

保護范圍通常只用給定阻抗Zzd的大小來實現(xiàn)的。

正常運行時保護安裝處測量到的線路阻抗為負荷阻抗z由，即

在被保護線路任一點發(fā)生故障時，測量阻抗為保護安裝地點到短路點的短路阻抗Zd,

UU

Z_sj__也Z

clIId

cld

距離保護反應的信息量比反應單一物理量的電流保戶靈敏度高。

距離保護的實質(zhì)是用整定阻抗Z/d與被保護線路的測量阻抗Z.比較。當短路點在保

護范圍以外時，即*J>zJ時繼電器不動。當短路點在屎護范圍內(nèi)，即ZJzJ時繼電器

動作。因此，距離保護又稱為低阻抗保護。

動作阻抗：使距離保護剛能動作的最大測量阻抗。

二、時限特性

距離保護的動作時間t與保護安裝處到故障點之間的距離I的關(guān)系稱為距離保護的時限

特性，目前獲得廣泛應用的是階梯型時限特性，如圖3—1所示。這種時限特性與三段式電流

保護的時限特性相同，一般也作成三階梯式，即有與三個動作范圍相應的三個動作時限：

圖3-1距離保護的時限特性

圖3-1距離保護的時限特性

三、距離保護的組成

三段式距離保護裝置一般由以下四種元件組成，其邏輯關(guān)系如圖3—2所示。

1.起動元件

起動元件的主要作用是在發(fā)生故障的瞬間起動整套保護。早期的距離保護，起動元件

采用的是過電流繼電器或者阻抗繼電器。

2.方向元件

方向元件的作用是保證保護動作的方向性，防止反方向故障時，保護誤動作。采用單

獨的方向繼電器或方向元件和阻抗元件相結(jié)合。

跳”

圖3-2距離保護原理的組成元件框圖一

3.距離元件

距離元件（Z、Z、Z）的主要作用是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。

4.時間元件

時間元件J、t）的主要作用是，根據(jù)預定的時限特性確定動作的時限，以保證保護

動作的選擇性，一般采用區(qū)間繼電器。

正常運行時，起動元件1不起動，保護裝置處于被閉鎖狀態(tài)。

當正方向發(fā)生故障時，起動元件1和方向元件2動信，距離保護投入工作。

如果故障點位于第I段保護范圍內(nèi)，則Z動作直接起動出口元件8,瞬時動作于跳閘。如

果故障點位于距離I段之外的距離II段保護范圍內(nèi)，則Z不動作，而Z動作，起動距離II

段時間繼電器5,經(jīng)t時限，出口元件8動作，使斷路器跳閘，切除故障。

如果故障點位于距離［I段之外的距離in段保護范圍內(nèi)，則Z、z不動隹，而z動作，

起動距離III段時間繼電器7,經(jīng)［時限，出口元件8動作，使斷路器跳閘，切除故障。

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第二節(jié)阻抗繼電器

繼電器的測量阻抗：指加入繼電器的電壓和電流的比值，即

ZU/I

clclcl°

可以寫成Rjx的復數(shù)形式，所以可以利用復數(shù)平面來分析這種繼電器的動作特

圖3?3用復數(shù)平面分析阻抗繼電器的特性

(a)系統(tǒng)圖；(b)阻抗特性圖

性，并用一定的幾何圖形把它表示出來，如圖3?3所示。

以圖3T(a)中線路BC的距離保護第I段為例來進行說明。設(shè)其整定阻抗

85Z,并假設(shè)整定阻抗角與線路阻抗角相等。

Z”0-BC

當正方向短路時測量阻抗在第一象限，正向測量阻抗Z.與R軸的夾角為線路的阻抗角

圖3-6相位比較方式分析全阻抗繼電器的動作特性

(a)測量阻抗在劇上；(b)測量阻抗在圓內(nèi)；(c)測量阻抗在圓外

分子分母同乘以測量電流得

UUD

90arg」_____x.arg90

UUc-

ky

上式3，D量超前于C量時角為正，反之為負。構(gòu)成相位比較的電壓形成回路如圖3

—7所示

圖3-7全阻抗繼電器相位比較電壓形成回路

2.方向阻抗繼電器

(1)幅值比較

方向阻抗繼電器的動作特性為一個圓，如圖3—8(a)所示，圓的直徑為整定阻抗Zzd,圓周通過

坐標原點，動作區(qū)在圓內(nèi)。當正方向短路時，若故障在保護范圍內(nèi)部，繼電器動作。當反方向

短路時，測量阻抗在第HI象限，繼電器不動。因此，這種繼電器的動作具有方向性，

圖3-8方向阻抗繼電器的動作特性

(a)幅值比較的分析；(b)相位比較的分析

幅值比較的動作與邊界條件為

Lz|z2z

2zd|c12zd

分子分母同乘以測量電流得

邛」u,；U』p

其電壓形成回路如圖3-9所示。

DKB

圖3-9方向阻抗繼電器幅值比較電壓形成回路

分式上下同乘以電流

UU

90arg-L-----X-90

U

方向阻抗繼電器相位比較的電壓形成回路，如圖3-40所示。

3.偏移特性阻抗繼電器

圖3-11偏移特性阻抗繼電器動作特性

（1）幅值比較

偏移特性阻抗繼電器的動作特性，如圖3—11所示.圓的亙徑為Zzd與Zzd之差。

其中=（9.「0.2）.圓心坐標

Z）（ZZ）

向zdzd,

圓的半徑為

1（ZZ）

zd汽

其動作與邊界條件為

即

l(zz)a12Z)

2zdzdIclzdzd

兩邊同乘以電流得

A1(1)UU1(1)U

1

2ky2k

(2)相位比較

偏移特性阻抗繼電器相位比較分析，如圖3-12所示，其相位比較的動作與邊界條件為

ZZ

90arg^_____L.90

圖3-12偏移特性阻抗繼電器相位比較分析

兩邊同乘以電流得

UUD，、八

90arg」______jarg90

UUb

（二）阻抗繼電器的it較向路

具有圓或直線特性阻抗繼電器可以用比較兩個電氣量幅值的方法來構(gòu)成，也可以用比

較兩個電氣量相位的方法來實現(xiàn)，所有繼電器都可以認為是由圖3-15所示的兩個基本部分

組成，即由電工形成回路和幅值比較或相位比較回路組成。

上-幅執(zhí)行。_國壓」一同相執(zhí)行

I——加版——-~~諭§(輸出)I____形成一—回路(輸出)

CICI

(a)網(wǎng)［|(b)90a-大9)

圖3-15電抗繼電器的構(gòu)成原理方框圖

(a)幅值比較式；(b)相位比較式

二極管環(huán)形相位比較回路

二極管環(huán)形相位比較回路基于把兩個進行比較的電氣量的相位變化關(guān)系轉(zhuǎn)換為直流輸出

脈動電壓的極性變化。原理圖和其等效電路圖如下圖所示。

圖3-16二極管環(huán)行整流比相電路

(a)原理接線圖；(b)等效電路圖

假定U|U,兩者相位角argu於,)熊(DC)/,RRo

EUU,EUUU

.12212，當相位角變化時，比相回路的輸出電壓皿脈沖寬度及極

性相應產(chǎn)生變化，現(xiàn)分析如下。

(1)當°時，輸出電壓u等于在一周期內(nèi)電阻R、R上電壓降的代數(shù)和，即

(b)(b)

U

mn1”1管環(huán)行整流比相電路E

⑵當巡(b)E7這時輸

182腳颼霆嘉研圖所示。

(a)瓢接撥(圖；

出電壓的平均值為負極性最大值。

EUEo

234

iRiRiRiR

222

0

234

0

U

(C)

(3?當為2時,umn茁潮改Hu下，皿為正、負"脈沖.其脈沖寬度均為90c顯

當為其它任意角度時，同樣可得到相應的輸出電壓Umn的正、負脈沖的寬度及其幅

(a)o-EE：2)U)，EEfff)9(),EE

值，從而可繪出如圖3-18所示的mnj關(guān)系曲線。由圖可知,僅當相位角的變化

在9090范圍的條件下，輸出電壓平均值為正值，這就保證了阻抗繼電器動作條

件。

三.方向阻抗繼電器的死區(qū)及死區(qū)的消m筋法

思考：對于方向阻抗逖電器，當保護出口短路時，會不會有死區(qū)？為什么？

對幅值比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為

夕IP4，

2KIIy2K

U0

當y時，繼電器也不動作。對于相位比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為

UU

90arg.I90

y，

U0

當y時，無法進行比相，因而繼電器也不動作。

思考：對于方向阻抗密電器，當保護出口短路時，采用什么措施消除死區(qū)？

1.記憶回路

u

對瞬時動作的距離I段方向阻抗繼電器，在電壓＞的回路中廣泛采用“記憶回

路”的接線，即將電壓回路作成是一個對50HZ工頻交流的串聯(lián)諧振回路。圖

3-23所示是常用的接線之一。

圖3-23具有記憶的幅值比較的方向阻抗繼電器電壓形成回路

1

jL

7了.nu、比gmg-gctifl與外加測量目壓|=1對廣

J’,則諧振回路中的電流jucl向相位。

結(jié)論：在電阻Rj上的壓降u起與外加電壓u劇相位，記憶電壓Uj通過記憶，變壓器

U

JYB與y同相位。

引入記憶電壓以后，幅值比較的動邊條件為：

%UU，UU

2Kjy2Kj

uu

在出口短路時，y=o,由于諧振回路的儲能作用，極化電壓j在衰減到零之前存在，且

與Uy同相位。由于繼電器記錄了故障前的電壓，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。

2.引入第三相電壓

思考：記憶回路只能保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中正確動作，但它的作用時間有

限。

解決方法：引入非故障相電壓?！?/p>

UU

AC

UIR

jc

UBU

E

如下圖所示為在方向阻抗繼電器中引（R第三相電壓，并揩第三相電壓和郵路并用的方(C)

案。II

正常時,第三相電壓°基本埼穗籥4引入第三相電壓產(chǎn)生極化電壓的工作原理

c（b）短路后的等值電路；（c）向量分析

當系統(tǒng)中AB相發(fā)生突然短路時，

jxjx

II___________Lj_____I-__---U

cjRRjXjxRR

jcjLj

UIRjlX

Lj

JYB

11UUUU

A(AC

IuTUIRR

jjcfj

UUUUEE

(a|a)(b°b)(cic)

結(jié)論：I超前【近9?嚼喀御嘲隔郵霹礴器壓與故障前電

Cj

用”(崩位。因此'底方皆金

Uj,以保證方向阻抗繼電器正確動作，即能消

)同相的而且不衰減的極化電壓

除死區(qū)。

四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓實

際上方向阻抗繼電器的臨界動作方程為

KIM』PJ

式溫I為動作量克服二極管正向壓降及極化繼電器動作反力所需的剩余電壓，假設(shè)上式中

各向量均為同相位，則上列方程可寫為

U2UUU

kyk0

u

UU0

yk2

r丁U

ZZ_IL

dzzd21

考慮U的影響后，給出“dz"cJ的關(guān)系曲線如圖3—30所示

09Z

所謂精工電流，就是當L”?酎，繼電器的動作阻亢zdzzd,即比整定阻抗縮

小了10%o

因此，當LL時，就可以保證起動阻抗的誤差在io%以內(nèi)，而這個誤差在選擇可靠

系數(shù)時，已經(jīng)被考慮進去了。

在繼電器通以精工電流的條件下，其動作方程

U

ZZ—(L

dzzd21

根據(jù)允許條件

ZZ0Z

zddzzd

得

——?4=-^-

*0.2%

U

結(jié)論：精工電流與反應元件的靈敏性(0)及電抗變壓器的整定阻抗有關(guān)。為了便于

衡量阻抗繼電器的靈敏度，有時應用精工電壓作為繼電器的質(zhì)量指標。

U

精工電壓就是精工電流和整定阻抗的乘積，用g表示，則

U

UIZ-(L

gg(2

結(jié)論：它不隨繼電器的整定阻抗而變，對某指定的繼電器而言，它是常數(shù)。在整定阻抗

一定的情況下，±^.|.I越小，即好?心由螞計力7

TJ0越小，gJJg越小，繼電器性能越好。

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第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式

一、對距離保護接線方式的要求及接線種類

加入繼電器的電壓和電流應滿足如下要求：

1.繼電器的測量阻抗應能準確判斷故障點，即與故障點至故障安裝處的距離成正比。

2.繼電器的測量阻抗應與故障類型無關(guān)，即保護范圍不隨故障類型而變化。

阻抗繼電器常用的接線方式有四類，如表3-1中所示。表中“△”表示按相間電壓或相

尖3-1B曰抗繼電器的岸用培線方式

UU

方式u

^■Ool3001o0

TIK3I

■

繼電

UIUIuIUI

1f

1I

JUQ〃UIuIuIK3I

JU1IUIuIuIK3I

JUIIU.IuIuIK3I

rA

物蹉，“Y”表示按相電壓或相電流。

二、反應相間短路阻抗繼電器的。接線

圖3-31三相短路測量阻抗分析

1、三相短路

以為例分析之。設(shè)短路點至保護安裝地點之間的距離為L千米，線路每千米的正序阻抗

為Z1,則保護安裝地點的電壓U,、B應為

UUUIZLIZL(II)ZL

ABABA1B1ABI

此時，阻抗繼電器的測量咀抗為

ABZL

結(jié)論：在三相短路時，三個繼電器的測量阻抗均等于短路點到保護安裝地點之間的正序阻

抗，三個繼電器均能正確動作。

2.兩相短路

如圖3-32所示，設(shè)以AB兩相短路為例，分析此時三個阻抗繼電器的測量阻抗。對!而

IZLIZL

圈3-32兩相短路測曷阻抗分析

■II1

AB

結(jié)論：與三相短路時的測量阻抗相同。因此，能正確動作，1和J不會動作。

同理，在BC或CA兩相短路時，相應地分別有」2和J排準確測量出Z;而正確動作

3.中性點直接接地電網(wǎng)中兩相接地短路

圖3-33d嫖屋阻抗的分析

如圖3-33所示，設(shè)故障發(fā)生在AB相，它與兩相短路不同之處是地中有電流流回,

因此1A%。我們可以尼A相和B相看成兩個“導線——地”的送電線路并有互感耦合

在一起，設(shè)ZL表示每千米的自感阻抗，Z表示每千米的互感阻抗，則保護安裝地點的故障

相電壓應為

UIZLIZL

AALBM

UIZLIZL

BBLAM

繼電器J的測量阻抗為

U(IIXZZ)L

ABABLM

JIIIII

ABAB

(ZZ)LZL

LM

其值與三相短路時相同，保護能夠正確的動作。

三、反應相間短路阻抗繼電器的3。接線

這種接線方式有兩種，以繼電器」?為例，在三相和AB兩相短路時，其測量阻抗為

U(II)ZL

Z__AfiABl(lej)ZLI

J(30)I'

AA

U(II)ZL

Z_a11ABl(lej)ZLI

J(30)I'

BB

將以上兩式合并馬成

Z(le.i)ZL

Ji

1.正常運行情況

Z(1eji2o)ZJJZejjo

Jlhth

測量阻抗的數(shù)值為每相負荷阻抗的陰倍，阻抗角則較負荷阻抗的角度偏移30,當采

用3°接線時，測量阻抗的阻抗角向超前于每相負荷阻抗的方向移動30,而當采用30

接線時，則向滯后方向移動3。。

2.2.三相短路

三相短路與正常運行時相似，只是Z卜為短路點到保護安裝地點之間每相的正序阻抗，因

此

ZLej3o

31

Z

J

即測量阻抗的數(shù)值為每相線路阻抗的C倍，相位則比線路阻抗角偏離3°。

3.兩相短路

以AB兩相短路為例，1A超前于的角度18°,因此

Z(1eji?))ZL2ZL

JII

即測量阻抗的數(shù)值為每相短路阻抗的2倍，相位則等于線路的阻抗角。

采用3。接線方式的阻抗繼電器在不同故障類型時，其測量阻抗的數(shù)值與相位均不相同

,這種接線方式可應用于圓特性方向阻抗繼電器。如圖3-34所示，三相短路與兩相短路時

圖3-34方向阻抗繼電器用于3雌時的動作特性

的保護范圍一樣。

這種接線方式較簡單，電流互感器的負擔也較輕，因比，除了用于圓特性的方向阻抗繼

電器外，還可用于作為起動元件的全阻抗繼電器。此外在輸電線路的送電端，當采用3°接

線時，在正常情況下其測量阻抗一般位于第四象限,它將具有更好的避越長距離重負荷線

路負荷阻抗的能力，而在輸電線路的受電端采用3°接線時，也具有同樣的效果。

四、反應接地短路阻抗繼電器的接線

單相接地故障時，只有故障相電壓降低，電流增大，而任何相間電壓都是很高的。因

此應將故障相的電壓和電流加入到繼電器中，對A相阻抗繼電器，接入繼電器的電壓為

UUUUIZLIZLIZL

Adld2d0112200

IZLIZLIZL

II2200

aII)ZLIZLIZL

20I0I00

ZLZL

IZL.0.___1.JTVl

A1ZLoi

i

(I3KI)ZL

A01

izz

K一一a__L

KI稱為零序補償電流，其中3Z\

式中o—為常數(shù);

II3K1

接入繼電器的電流jA0,則故障相阻抗繼電器的測量阻抗為

U

Z⑴AZL

JAI3KI1

A0

它能正確地測量從短路點到保護安裝地點間的阻抗。為了反應任一相的單相接地短路，

接地距離保護也必須采用三個阻抗繼電器。這種接線方式同樣能夠正確反應兩相接地短路和

三相短路，此時接于故障相的阻抗繼電器的測量防抗均為z&。

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第四節(jié)影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施

一、短路點過渡電阻對距離保護的影響

保護1的測量阻抗為Rg,保護2的測量阻抗為Z〃B\o由圖(b)可見，當較大時,

可能出現(xiàn)ZJ」已超出保護1第I段整定的特性圓范圍，而ZJ.2仍位于保護2第II段整定的特性

圓范圍以內(nèi)。此時保護1和保護2將同時以第II段的時限動作，因而失去了選擇性。

(a)電網(wǎng)接線圖；(b)保護范圍圖

結(jié)論：保護裝置距短路點越近時,受過渡電阻的影響越大，同時保護裝置的整定值越小，

則相對地受過渡電阻的影響也越大。

對圖3—36(a)所示的雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，短路點的過渡電阻可能使量阻抗增大，也可能

使測量阻抗減小。

圖3-36雙側(cè)電源通過R短路的接線圖及阻抗電流向量圖

￡

（a）系統(tǒng)圖；（b）向量圖

保護I和保護2的測量阻抗分別為

UI

Z」R

JII

dldl

uI

ZAZdRej

J2IIg

AB

dl

式中一1d超前L的角度。

當為正時，測量阻抗增大，當為負時，測量阻抗的電抗部分將減小。在后一種情

況下，可能導致保護無選擇性的動作。過渡電阻主要是純電阻性的電弧電阻R,且電弧的

長度和電流的大小都隨時間而變化，在短路開始瞬間電弧電流很大，電弧的長康艮短，R

很小。隨著電調(diào)電流的衰減和電弧長度的增長，R隨著增大，大約經(jīng)（）.1一0.15秒后，R劇?

烈增大。"?

減小過渡電阻對距離保護影響的措施

（1）采用瞬時測定裝置

它通常應用于距離保護第II段。原理接線如圖3—37所示。

在短路的初相間，KA及KJ均動作,----------?KMsKT起動,

通過KA的接點及KM自保持，此后KM的動作與KJ無關(guān)

統(tǒng)過KT的延時?

-----------?發(fā)出跳閘脈沖。一

既使電孤電阻增大，使口詆回，保護仍能以前定的延時跳閘。一

(2)采用帶偏移特桂的阻抗繼電器

保護2的測量阻抗Zcl2=Zd+Rg

當過渡電阻達Rgl時，具有橢圓特性的阻抗繼電器開始拒動。

當過渡電阻達Rg2時，方向阻抗繼電器開始拒動。

當過渡電阻達Rg3時，全電抗繼電器開始拒動。

結(jié)論：阻抗繼電器的動作特性在+R軸方向所占的面積越大則受過渡電阻的影響越小。

采用能容許較大的過渡電阻而不致拒動的阻抗繼電器，如偏移特性阻抗繼電器等。

二、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響及振蕩閉鎖回路

(一)電力系統(tǒng)振蕩0r電流、電壓的分布

圖3-38系統(tǒng)振蕩的等值圖

FE

圖3-38為簡化系統(tǒng)等值電路圖，當系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，設(shè)匕M超前于N的相位角為

|EI|EE

'M11N,且系統(tǒng)中各元件的阻抗角相等，則振蕩電流為

EEEEE(lej)

I______M7ZN

2hZZ~Z-ZZ

ML

一EF

振蕩電流滯后于電勢差MN的角度為系統(tǒng)振蕩阻抗角為

XX

系統(tǒng)M、N、Z點的電壓分別為:

uEIZ

MM力

UEIz

NN

zhN

UEI_z

ZMzh2

12ff

Z點位于處。當5=180。時，I/=亍-達最大值，電壓Z?z=0，此點稱為系統(tǒng)振

2

防中心。V

（二）電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響

M母線上阻抗繼電器的測量阻抗為

uEIZ

MMzhM

MclJI|M

zhzhzh

E1

_____v7Z______zZ

(EE)M1ej

MN

應用尤拉公式及三角公式，有

cosjsin

1jctg2-

于是

1

ZczZ)j_Zctg

Mcl222

M

將此繼電器測量阻抗隨變化的美系，畫在以保護安裝地點M為原點的復數(shù)阻抗立面

上，當系統(tǒng)所有元件的阻抗角都相同時，阻抗繼電

M

圖3-41系統(tǒng)振蕩時，測量阻抗的變化

器的測量阻抗將在Z的垂直平分線0°上移動，如圖3-41所示。

當3二0°時測量阻抗=8,一

當＜5=180°時測量阻抗-ZM.

系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響

以變電站M處的保護為例，其距離I段起動阻抗整定為0.85ZL,幽3-42中以長度MA

表示，由此可繪出各種繼電器的動作特性曲線。

圖3-42系統(tǒng)振茂時變電站M處測量阻抗的變化圖

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霞大，而橢圓繼電器所受的影響

最小。

（1）繼電器的動作特性在阻抗平面沿。?！较蛩嫉拿娣e越大，受振蕩的影響就越大。⑵

保護安裝地點越靠近于振蕩中心，距離保護受振蕩的影響越大，而振蕩中心在保護

范圍以外時，系統(tǒng)振蕩，距離保護不會誤動。

（3）當保護的動作帶有較大的延時時，如距離in段,可利用延時躲開振蕩的影響。

（三）振蕩閉鎖回路

1、電力系統(tǒng)振蕩和短路時的主要區(qū)別。

?、振蕩時電流和各電壓幅值的變化速度較慢，而短路時電流是突然增大，電流也突然降低。

1、振蕩時電流和各點電壓幅值均作周期變化，各點電壓與電流之間的相位角也作周期變

化。

3振蕩時三相完全洌稱，電力系統(tǒng)中不會出現(xiàn)負序分量；而短路時，苞要長期（在不對稱短

路過程中）或瞬間（在三相短路開始時）出現(xiàn)負序分量。

2、對振蕩閉鎖回路的要求

J、系統(tǒng)振蕩而沒故障時，應可靠將保護閉鎖。

i、系統(tǒng)發(fā)生各種類型故障，保護不應被閉鎖。

I、在振蕩過程中發(fā)生故障時,保護應能正確動作。

4先故障，目故障發(fā)生在保護范圍之外，而后振蕩，保護不能無選擇性動作。3、

振蕩閉鎖回路的工作原理

(1)、利用負序(和零序)分量或其增量起動的振蕩閉鎖回路。

①負序電壓濾過器

負序電壓濾過器：從三相不對稱電壓中取出其負序分量的回路。目前

廣泛應用的是阻容雙臂式負序電壓濾過器，其接線如下圖所示。

其參數(shù)關(guān)系為:

R73X,XJ3

112

當輸入端加入電壓時，在m11端的空載輸出電壓為

uU

UUjix____j_____

U____R

mnR1RjXRjx2

ii22

%■^7

j

當輸入端只有正序電壓加入時，在m11端的空載輸出電壓為

uUUej30ej300

mnRIX22abl2bcl

mn端的空載輸出電壓為

(b)

(a)加入正序電壓;(b)加入負序電壓

圖3-44負序電壓濾過器向量圖

3

uuu_Uej6o15那飛洌

mn2RIX222ab2a2

②負序電流渡過器

負序電流濾過器：從三相不對稱電流中取出其負序分量的回路稱為負序電流濾過器。目前

常用的一種由電抗變壓器TX和電流變換器TA組成，其原理接線如圖3-45所示。

圖395負序電流濾過器原理爰線圖

其中電抗變壓輸出：

Ujz(II)

電流變換器的變比為:

nW

在電阻R上的壓降為:

IdDR

na0

在m-n端子上的輸出電壓為:

U1(1

DRjZ(I

mn[]a0kb

當輸入端加入正序電流時，其相量如圖3-46(a)所示，輸出電壓為:

4RjZ(II)I

U

mnlbl

uo

當選取參數(shù)為mn1

當只有零序電流輸入時在TX和TA原邊的安匝互相抵消，UmnO0

當只輸入負序電流脛，如圖3-46(b)所示，負序電流濾過器的輸出電壓為

[、IR工、°R[

UIRjz(I)J,產(chǎn))2L

mnpa2b2c2&2n>?na2

思考：除了利用負序分量構(gòu)成振蕩閉鎖回路外，還可以利用哪些原理構(gòu)成振蕩閉鎖回路？

答案：1、利用負序增量

2、利用電氣量變化速度

三、分支電流的影響

使故障線路電流增大的現(xiàn)象，稱為助增。如圖3-47所示電路

當在BC線路上的D點發(fā)生短路時，在變電所A距離保護1的測量阻抗為

UIZIZ

Z___AABARBCZBCZ

dlABJ

ABAB

zKZ

ABfzd

7z

c

AA12

Z

AI,1

/V^z-

圖3-47有助增電流的網(wǎng)絡(luò)接線

結(jié)論：助增電流，使測量阻抗增大，保護范圍縮短。

使故障線路中電流減小的現(xiàn)象稱為外漢。如圖3-48所示電路，當在平行線路上的D

點發(fā)生短路時，在變電所A距離保護1的測量阻抗

圖3-48有外汲電流的網(wǎng)絡(luò)接線

結(jié)論：外汲電流時使測量阻抗減小，保護范圍噌大，可能引起無選擇性動作。

四、電壓回路斷線對距離保護的影響

當電壓互感器二次回路斷線時，距離保護將失去電壓，這時阻抗元件失去電壓而電流回路

仍有負荷電流通過，可能造成誤動作。對此，在距離保護中應裝設(shè)斷線閉鎖裝置。

對斷線閉鎖裝置的主要要求是：

(I)當電壓互感器發(fā)生各種可能導致保護誤動作的故障時，斷線閉鎖裝置均應

動作，將保護閉鎖并發(fā)出相應的信號。

(2)當被保擰線路發(fā)生各種故障，不因故障電壓的畸變錯誤地將保護閉鎖，以保

證保護可靠動作。

區(qū)分以上兩種情況的電壓變化的辦法：

解決方法：

看電流回路是否也同時發(fā)生變化。

斷線信號裝置大都是反應于斷線后所出現(xiàn)的零序電后來構(gòu)成的，其原理接線如圖3-49

所示。

圖3-49電壓回路斷線信號裝置原理接線圖

當電壓回路斷線時，斷線信號繼電器動作，一方面將保護閉鎖，一方面發(fā)出斷線信號。

思考：這種反應于零字電壓的斷線信號裝置,在系統(tǒng)中發(fā)出接地故障時也會動作。怎么

辦？

圖3~49電壓回路斷線信號裝置原理接線圖

解決方法招KS的另一組線圈W2經(jīng)CO和R0接于電壓互感器二次側(cè)開口三角形的輸出

電壓上，當系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電壓時，兩組線圈W1和W2所產(chǎn)生的零序電壓安匝大小相

等，方向相反，合成磁通為零，KS不動作。

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第五節(jié)距離保護的整定計算

一、距離保護第一段

1動作阻抗

(1)對輸電線路，按躲過本線路末端短路來整定，即取

ZkZ

dzlKAB

圖3-50電力系統(tǒng)接線圖

2動作時限

t0秒。

二、距離保護第二段

1.動作阻抗

(D與下一線路的第一段保護范圍配合，并用分支系數(shù)考慮助噌及外汲電流對測量阻抗

的影響，即

ZKZKKZ

dzlkfzkBC

A

B

式中K/j分支系數(shù)

min

(2)與相鄰變壓器的快速保護相配合

zKZKZ

dzlkfzB

A

B

7

取(1)、(2)計算結(jié)果中的小者作為勺zi。

2.動作時限

保護第II段的動作時限，應比下一線路保護第1段的動作時限大一個時限階段，即

tttt