模塊三 距離保護(hù)

子任務(wù)1：無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流I段）模塊三：距離保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)思考：電流、電壓保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)，但是，對于容量大、電壓高或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，它們難于滿足電網(wǎng)對保護(hù)的要求。電流、電壓保護(hù)一般只適用于35kV及以下電壓等級的配電網(wǎng)。對于110kV電壓等級的復(fù)雜網(wǎng)，線路保護(hù)采用距離保護(hù)。220KV要采用雙端測量。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時(shí)間。利用短路時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測量電壓與電流的比值，反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離。測量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，實(shí)際上是測量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的阻抗大小，故有時(shí)又稱之為阻抗保護(hù)。電壓與電流的這個(gè)比值被稱為測量阻抗，表示為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)Um：降低Im：增大Zm：為短路點(diǎn)與保護(hù)安裝處的線路阻抗測量阻抗:保護(hù)安裝處測量電壓Um和測量電流Im的比值。對具有均勻參數(shù)的輸電線路，忽略分布電容和電導(dǎo)，有：Zm=Zk=z1·Lk，其中z1為單位長度線路的復(fù)阻抗電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(1)故障時(shí)，既反映U；又反映I，靈敏度Ksen，因?yàn)樽杩?/p>

相間保護(hù)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行方式變化，如多電源，Ik變化，U也變了，所以Zm保持不變~XXX~XXX~XK短路點(diǎn)位置定了，不變了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)二、距離I段1定值：躲過相鄰電路、元件出口短路時(shí)測量阻抗2、時(shí)間：3、保護(hù)范圍：線路全長的80%-85%，不受運(yùn)行方式、故障類型影響。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)~XXXXKPNMZLZNPZMNZIact·2ZIact·1ABZIact·2+ZMNZⅡact·2I段保護(hù)80%~85%得到I段定值→ZIact·1K點(diǎn)發(fā)生故障，保護(hù)I不能變動，B點(diǎn)比A點(diǎn)低一點(diǎn)設(shè)II段定值電力系統(tǒng)繼電保護(hù)靈敏度校驗(yàn)與運(yùn)行方式，故障類型無關(guān)，故障點(diǎn)選取本線路末端。要求若靈敏度不滿足要求，改為與相鄰線路、原件的保護(hù)二段相配合動作時(shí)間比與之配合的相鄰保護(hù)動作時(shí)間長?t。取較大的時(shí)間做為本保護(hù)動作之間。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1定值按躲過最小負(fù)荷阻抗整定?？紤]外部故障切除后，電動機(jī)自啟動時(shí)，應(yīng)可靠返回。ZopφLZLmin電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2、靈敏度校驗(yàn)（1）近后備：故障點(diǎn)選取本線路末端k1（2）遠(yuǎn)后備：故障點(diǎn)取相鄰線路末端k2最小負(fù)荷阻抗又可叫最重負(fù)荷：

因?yàn)樽钪刎?fù)荷，負(fù)荷電流最大，阻抗越小電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3.動作時(shí)間

(1）應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護(hù)動作時(shí)間大一個(gè)時(shí)間差

(2）考慮躲振蕩，一般應(yīng)大于1.5-2S

(3）與多條相鄰線路保護(hù)配合時(shí)，取最大時(shí)間作為動作時(shí)間。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)阻抗測量元件阻抗繼電器的主要作用：直接或間接測量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，并與整定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動作，又稱距離繼電器。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

按加入繼電器的構(gòu)成方式分類單相補(bǔ)償式（第Ⅰ類）、多相補(bǔ)償式（第Ⅱ類）按繼電器的動作特性分類圓特性、非圓特性按比較回路實(shí)現(xiàn)方法分類比幅式、比相式電力系統(tǒng)繼電保護(hù)Zk1234k距離保護(hù)的實(shí)質(zhì)是用測量阻抗與被保護(hù)線路的整定阻抗比較。當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí)，即時(shí)繼電器不動作；當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以內(nèi)時(shí)，即時(shí)，繼電器動作。距離保護(hù)又稱為低阻抗保護(hù).電力系統(tǒng)繼電保護(hù)在實(shí)際生活中，不能用眼看在不在圓內(nèi)，要用判據(jù)看是否動作。下面開始介紹三種圓的特性電力系統(tǒng)繼電保護(hù)CBAZKZsetjXBCZsetjXRZmBCZsetjXR-aZset全阻抗方向阻抗偏移阻抗圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)采用方向阻抗繼電器可判斷方向，反方向不誤動（因?yàn)椴辉趫A內(nèi)）但有死區(qū)，可采用偏移阻抗繼電器解決，但反方向故障，偏移阻抗繼電器有可能誤動。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)測量阻抗Zk（Zm）加入繼電器的電壓、電流的比值。整定阻抗Zset：

在最大靈敏角方向（特性圓直徑正方向）上的動作阻抗。指編制整定方案時(shí)，根據(jù)保護(hù)范圍給出的阻抗。發(fā)生短路時(shí)，當(dāng)測量阻抗等于或小于整定阻抗時(shí)繼電器動作。起動阻抗ZK.act使距離保護(hù)裝置剛能動作的最大測量阻抗。針對某個(gè)阻抗角方向上剛好使繼電器動作時(shí)，加入繼電器的電壓Um與電流Im的比值（注：不同角度上動作阻抗不一樣）電力系統(tǒng)繼電保護(hù)jXARBC方向阻抗特性圓：過坐標(biāo)原點(diǎn)，以為直徑的圓,圓內(nèi)為動作區(qū)；反方向故障時(shí)不會誤動，本身具有方向性；電力系統(tǒng)繼電保護(hù)RjXABC方向阻抗繼電器的特點(diǎn)（1）有死區(qū)（2）動作阻抗隨測量阻抗角變化而不同（3）有明確的方向性電力系統(tǒng)繼電保護(hù)RjXABC全阻抗繼電器的特點(diǎn)：（2）為常數(shù)與無關(guān)（1）沒有死區(qū)（3）沒有方向性電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教學(xué)難RjXABC電力系統(tǒng)繼電保護(hù)RjXABC電力系統(tǒng)繼電保護(hù)起動條件動作不動作平行四邊型法則：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教學(xué)難ARjXBC正方向整定阻抗反方向偏移α一般取0.1-0.2圓心：

半徑：

偏移阻抗繼電器的作用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教學(xué)難ARjXBC比幅式動作方程電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教學(xué)難ARjXBC比相式動作方程電力系統(tǒng)繼電保護(hù)ARjXBC（1）沒有死區(qū)

（3）有不明確方向性偏移阻抗繼電器的特點(diǎn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)各種不同圓特性及直線特性阻抗元件的相位比較式動作條件中，都有一個(gè)共同的比較量，稱為補(bǔ)償阻抗（Zm-Zset）或補(bǔ)償電壓（Um-ImZset），不同特性只是另一個(gè)稱為極化阻抗（或極化電壓）的比較量不同。方向阻抗特性為Um，全阻抗圓特性的極化電壓為Um+ImZset,偏移阻抗圓特性為（Um+ImαZset）電力系統(tǒng)繼電保護(hù)平行四邊型法則起動條件動作不動作幅值比較的組成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)以方向阻抗圓特性KZ為例，幅值比較式理想動作條件為變換后移項(xiàng)后電力系統(tǒng)繼電保護(hù)但其實(shí)動作阻抗正好落在圓邊界上是不動作的，所以取個(gè)門檻電壓。因此

（為常規(guī)繼電器KZ的啟動門檻）電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故實(shí)際上最靈敏角方向（直徑正方向）的動作阻抗

------出現(xiàn)誤差即：實(shí)際保護(hù)范圍縮小，且加入繼電器的測量電流變小，誤差增大。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)距離保護(hù)接線方式作用1、對接線方式的要求1）測量阻抗Zm反應(yīng)短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的正序阻抗Z1L（L：短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離）2）針對所反映的多種故障類型，測量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，即保護(hù)范圍不隨類型而變化（注：電流保護(hù)是與故障類型有關(guān)的，如三相短路和兩相短路電流不同，保護(hù)范圍隨故障類型變化）電力系統(tǒng)繼電保護(hù)一種保護(hù)不能包羅萬象，距離保護(hù)分為相間距離和接地距離相間距離：反應(yīng)三相短路和兩相短路，也可以反應(yīng)兩相接地短路，但不能反應(yīng)單相接地短路。接地距離：其目的是反應(yīng)單相接地、兩相接地短路（三相短路也能正確動作）但不能反應(yīng)兩相短路。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)接地距離采用零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式若電壓、電流皆相反.不改變其正確性其中零序電流補(bǔ)償系數(shù)（K為常數(shù).取決于線路參數(shù)）電力系統(tǒng)繼電保護(hù)振蕩系統(tǒng)對距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路（1）振蕩的基本概念系統(tǒng)振蕩（同步振蕩或異步運(yùn)行）---系統(tǒng)間（即兩個(gè)等效電源間）的功角擺動----I擺動----U擺動---Z擺動，距離保護(hù)可能誤動（振蕩屬于嚴(yán)重的不正常運(yùn)行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)，保護(hù)不應(yīng)動作跳閘）單源情況不存在振蕩使保護(hù)誤動的問題，只有兩側(cè)電源情況，才存在振蕩使保護(hù)誤動電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（2）振蕩時(shí)測量阻抗的變化情況振蕩中心位于兩側(cè)電源系統(tǒng)的電氣中心，即全系統(tǒng)的（Z∑/2）處。若振蕩中心在本保護(hù)動作特性區(qū)內(nèi)，則本保護(hù)可能出現(xiàn)誤動。系統(tǒng)振蕩時(shí)，測量阻抗是周期性地進(jìn)入和穿出動作特性圓

如果保護(hù)動作延時(shí)大于1.5S，則可躲過振蕩影響，例如距離III段，可躲過，不需要進(jìn)行振蕩閉鎖∵最嚴(yán)重振蕩的振蕩周期為1.5S。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)振蕩時(shí)短路時(shí)短路時(shí)電流I、電壓U、阻抗Z為緩變（振蕩期間始終為周期性緩變）啟動后，I、U、Z為突變（啟動后不變）U、I夾角隨功角變化U、I夾角不變（為線路阻抗角?k）三相對稱不對稱短路：三相不對稱三相對稱短路：初瞬間不對稱（3）振蕩與短路的區(qū)別電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（4）振蕩閉鎖回路√：利用負(fù)序（和零序）分量元件啟動保護(hù)的振蕩閉鎖功能。系統(tǒng)正常及振蕩時(shí)：無負(fù)序及零序電流分量（增量），保護(hù)不起動系統(tǒng)故障時(shí)：有短期（三相短路）或長期（不對稱短路）有負(fù)序或零序電流分量（增量），距離I、II段保護(hù)啟動并開放0.2S。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（4）振蕩閉鎖回路√：反映測量阻抗變化進(jìn)度的振蕩閉鎖功能。振蕩時(shí)，測量阻抗Zm先進(jìn)入ZIII圓，再進(jìn)入ZII圓，再進(jìn)入ZI圓保護(hù)范圍內(nèi)故障，測量阻抗Zm同時(shí)進(jìn)入ZIII、ZII、ZI圓，ZIII、ZII、ZI同時(shí)啟動。振蕩閉鎖功能：ZIII先啟動，在ZII、ZI尚未啟動時(shí)，由&門將ZII、ZI閉鎖（由于III段動作時(shí)間較長，大于Zm進(jìn)入誤動作時(shí)間，故III段不需振蕩閉鎖）01助增電流和汲出電流的影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)分支電流的影響及分支系數(shù)1）保護(hù)1測量阻抗Zm1=ZAB+KbrZk分支系數(shù)Kbr=故障線路電流/前級線路電流2）助增電源情況Kbr＞1，Zm1增大，在Zset已定的情況下，保護(hù)范圍變小3）外汲電流Kbr＜1，Zm1變小，在Zset已定的情況下，保護(hù)范圍變大電力系統(tǒng)繼電保護(hù)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(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的測量阻抗為

結(jié)論：助增電流，使測量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

使故障線路中電流減小的現(xiàn)象稱為外汲。如圖3—48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的測量阻抗

結(jié)論：外汲電流時(shí)使測量阻抗減小，保護(hù)范圍增大，可能引起無選擇性動作。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)注：若某些