2 电网的距离保护.ppt

第2章 电网的距离保护9/9/20241第2章 电网的距离保护l距离保护的基本原理与适用场合l单相式方向阻抗继电器的分析方法l微机常用方向阻抗继电器的原理l阻抗继电器的接线方式l振荡闭锁的原理l过渡电阻对距离保护的影响与消除措施内容与要求•电压与电流的比值，110kV•比幅与比相动作方程分析•工频变化量、正序电压极化、电抗、四边形等方向阻抗继电器的构成原理•相间接线与接地接线•区分振荡与短路，从而构成闭锁措施•过渡电阻特点及对继电保护的影响9/9/20242第2章 电网的距离保护l掌握距离保护与阻抗继电器原理l理解方向阻抗继电器接线l掌握实用阻抗继电器分析方法学习方法•要在对比中巩固三段式原理并熟练比幅与比相的相互转化方法•联系应用范围掌握方向阻抗继电器的特殊问题•要联系电力系统故障分析的一些方法与结论9/9/20243第2章 电网的距离保护2.1 距离保护的基本原理而相间电流保护灵敏度低不适于高压网可见，距离保护电压电流的比值与故障点距离成正比，与系统的运行方式无关，即不受系统运行方式的影响，可以获得较为稳定的灵敏度距离保护就是利用电压电流比值判断故障的一种保护2.1.1距离保护的引入9/9/20244第2章 电网的距离保护阻抗继电器测量阻抗距离保护利用阻抗继电器来判断故障所在区域。

2.1.2距离保护原理阻抗继电器动作方程正常运行时为负荷阻抗故障时为保护安装处到故障点的线路阻抗整定阻抗9/9/20245第2章 电网的距离保护注意与三段式电流保护的区别三段式距离保护基本原理I段保护区不能伸出本线路，即测量阻抗小于本线路阻抗时动作可靠系数，0.8 ～0.85II段保护区不能伸出相邻线路I段保护区，即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路I段动作阻抗之和 靠延时保证选择性可靠系数，0.8III段在系统正常时不起动，故障时起动，即测量阻抗小于最小的负荷阻抗时保护动作依靠时间的阶梯性来保证选择性9/9/20246第2章 电网的距离保护2.1.3距离保护组成系统发生故障时起动保护装置判断是否跳闸由I、II、III段的阻抗继电器1KR、2KR、3KR来判断故障区域9/9/20247第2章 电网的距离保护2.2 阻抗继电器分类与特性距离保护的核心元件，测量保护安装处故障点到故障点的阻抗（距离），与整定值进行比较，小于整定值为内部故障2.2.1阻抗继电器基本原理与分类（1）阻抗继电器分类比较原理比幅：幅值比较式比相：相位比较式输入量第I型：单相式第II型：多相补偿式动作特性圆特性——容易实现多边形特性9/9/20248第2章 电网的距离保护（2）阻抗继电器的基本概念一次值继电器的动作方程整定阻抗阻抗继电器KR电压UK来自TV，电流IK来自TA。

有测量阻抗继电器的动作特性注意：正方向故障时，ZK在第Ⅰ象限；反方向故障时ZK在第Ⅲ象限9/9/20249第2章 电网的距离保护2.2.2单相式圆特性阻抗继电器全阻抗继电器——由于构成方便，应用多比幅动作方程比相动作方程特点：无死区，无方向性电压比幅动作方程电压比相动作方程以整定阻抗为半径的圆应用：一般用作起动元件9/9/202410第2章 电网的距离保护偏移阻抗继电器比幅动作方程比相动作方程特点：无死区，无方向性电压比幅动作方程电压比相动作方程以Zset1－Zset2为直径的圆应用：手动合闸、自动重合闸时采用9/9/202411第2章 电网的距离保护方向阻抗继电器比幅动作方程比相动作方程特点：有电压死区，有方向性（正方向故障时动作）电压比幅动作方程电压比相动作方程以整定阻抗Zset为直径的圆应用：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段测量元件9/9/202412第2章 电网的距离保护2.2.5阻抗继电器的精确工作电流以圆特性全阻抗继电器为例比幅动作方程电压比幅动作方程可见，只要阻抗满足要求，继电器就应该动作是不是真的如此？即比较元件都有最小的动作电压U0（比较电路）或最小的分辨率U0（微机保护的字长决定）。

则上式变为结论：当电流很小时，继电器无法动作9/9/202413第2章 电网的距离保护阻抗继电器的精确工作电流——阻抗继电器在多大电流时能够正确动作精确工作电流：当电压电流夹角为最灵敏角，即图示如右且起动阻抗使得继电器刚好动作的电流其中的最小值称为最小精确工作电流Iac.min ，最大值称为最大精确工作电流 Iac.max 9/9/202414第2章 电网的距离保护2.3 阻抗继电器的接线方式K点短路时母线电压为（1）测量阻抗与故障距离成正比——与系统的运行方式无关（2）测量阻抗与短路类型无关要求2.3.1故障时的测量阻抗考虑到IA＝ IA1+ IA2+ IA0且 z1＝z29/9/202415第2章 电网的距离保护K点A相接地K点BC相短路9/9/202416第2章 电网的距离保护（1）相间距离保护0°接线2.3.2距离保护接线方式（2）接地距离保护零序补偿接线9/9/202417第2章 电网的距离保护2.3.3阻抗继电器在各种故障时的动作情况结论：只有故障相阻抗继电器的可以正确测量短路阻抗为提高计算速度，可以先选出故障相再进行阻抗计算9/9/202418第2章 电网的距离保护2.4 实用方向阻抗元件的原理（1）死区（1）正方向故障无电压死区（2）反方向故障可靠不误动要求2.4.1方向阻抗继电器的死区及消除方法（2）死区消除方法——两种①记忆——将故障前电压加以记忆，微机保护中，可以直接利用故障前一个或两个周波的电压进行比较，从而达到记忆的作用。

②引入第三相电压——如正序电压，相当于引入了第三相电压，因为计算正序电压需要A、B、C三相电压9/9/202419第2章 电网的距离保护2.5 距离保护的振荡闭锁主要是稳定破坏引起振荡的原因a. 短路故障——快速开放保护；b. 振荡——可靠闭锁保护；c.外部故障切除后发生振荡——保护不应误动；d.振荡过程中发生故障——保护应当可靠动作要求振荡时保护不应当动作，由其他自动装置处理9/9/202420第2章 电网的距离保护2.5.1振荡对距离保护的影响（1）系统振荡时电压电流的变化a、所有的阻抗角相等b、振荡中心在电气中心O点c、两侧电源电势相等（M超前N角度)d、M侧为送电侧（fM>fN)假设电流电压周期性变化，周期为振荡周期（1-3S），即9/9/202421第2章 电网的距离保护fM=50.2HZ,fN=49.8HZ时的振荡电流图振荡周期2.5sδ=180°δ=0°9/9/202422第2章 电网的距离保护（2）系统振荡时测量阻抗的变化由右图可见，振荡中心O到PQ阻抗比为因此，测量阻抗轨迹随着两侧电源电势的比值C变化a、M侧为送电侧（C>1）则其轨迹如图中的圆1b、M侧为受电侧（C<1）则其轨迹如图中的圆2。

b、两侧电势相等（C＝1）则其轨迹如图中的直线AB图中当δ→180°时，测量阻抗在PQ线上且最小，造成 图中的阻抗继电器误动9/9/202423第2章 电网的距离保护（3）振荡对距离保护的影响由右图可见，测量阻抗从保护动作区（圆2）a点进b点出，中间相差的时间小于1s测量阻抗轨迹继电器动作区I段无动作延时，只要测量阻抗进入动作区，保护就误动，故振荡时需闭锁；II 段动作延时可能小于ab段时间，保护可能误动，故振荡时需闭锁；III段的动作时间最长（超过1s），不受振荡的影响9/9/202424第2章 电网的距离保护2.5.2振荡闭锁原理（1）振荡与短路的区别a、振荡——电压、电流、测量阻抗均作周期性的缓慢变化，周期为振荡周期；b、振荡——三相对称，无负序或零序分量短路——长期（不对称短路）或瞬间（对称短路）出现负序电流短路——电流、电压、阻抗突然变化，变化速度快，但短路后又保持稳定振荡短路周期性缓慢进入动作区快速进入动作区9/9/202425第2章 电网的距离保护2.6过渡电阻对距离保护的影响无过渡电阻Rg过渡电阻特点阻抗继电器ZK＝Zk有过渡电阻Rg阻抗继电器ZK≠Zk相间故障接地故障电弧电阻电弧、接地电阻纯电阻；随着时间逐渐变大。

500kV线路接地短路的最大过渡电阻按300考虑，220kV线路则按照100考虑 9/9/202426第2章 电网的距离保护（1）单侧电源过渡电阻的影响过渡电阻RgRg使得阻抗继电器在区内故障时拒动 无Rg继电器动作有Rg继电器拒动9/9/202427第2章 电网的距离保护（2）双侧电源过渡电阻的影响过渡电阻Rg上电流不再是IMM为送电侧，△Z呈现容性出口故障拒动外部故障误动（超越）为提高抗过渡电阻能力，则继电器的特性希望为请联系四边形阻抗继电器9/9/202428第2章 电网的距离保护（2）双侧电源过渡电阻的影响M为受电侧，△Z呈现感性出口故障不拒动保护区末端故障拒动注意：重点防止过渡电阻引起的阻抗继电器超越9/9/202429第2章 电网的距离保护（3）过渡电阻对保护的影响I段 保护无延时，过渡电阻较小 影响小 Ⅱ段 经过延时，过渡电阻较大；整定阻抗较小，动作区小 影响大 Ⅲ段 整定阻抗大，动作区大 影响小 9/9/202430第2章 电网的距离保护消除过渡电阻的措施（1）动作特性的偏移及电抗特性动作特性向R轴偏移（2）采用四边形阻抗继电器带电抗线9/9/202431第2章 电网的距离保护2.7 距离保护的整定计算2.7.1分支电流对保护的影响与消除措施助增——故障线路电流大于保护安装处电流分支系数助增使得测量阻抗增大，保护区缩小。

K点故障时，保护PD1的测量阻抗期望值？9/9/202432第2章 电网的距离保护外汲电流对保护的影响外汲——故障线路电流小于保护安装处电流分支系数外汲使得测量阻抗减小，保护区伸长，导致保护外部故障时误动9/9/202433第2章 电网的距离保护消除分支电流影响的措施整定距离保护II段分支系数取——主要防超范围动作，即外汲影响 校验III段远后备的灵敏系数分支系数取9/9/202434第2章 电网的距离保护2.7.2三段式距离保护的整定计算（1）圆特性阻抗继电器可靠系数取0.8-0.85I段：保护区不能伸出本线路可靠系数取0.8-0.85II段保护区不伸出相邻元件I段的保护区，并取最小分支系数取小值0.5’灵敏度校验要求大于1.25，否则与相邻线路Ⅱ段配合9/9/202435第2章 电网的距离保护可靠系数取1.2-1.3III段正常时不起动，外部故障切除后可靠返回，依靠时间的阶梯性保证选择性返回系数，取1.1自起动系数，1.5～39/9/202436第2章 电网的距离保护III段灵敏度校验要求大于1.5要求大于1.59/9/202437第2章 电网的距离保护（2）采用四边型阻抗继电器的整定计算方法I、II、III段公用一个电阻整定值 I、II、III段整定阻抗Zset与圆特性继电器相同，根据图中的几何关系可以求取Xset。

9/9/202438第2章 电网的距离保护2.8 距离保护装置介绍110kV线路典型的三段式距离保护框图——起动与振荡闭锁短时开放9/9/202439第2章 电网的距离保护110kV线路典型的三段式距离保护框图——三段式距离保护Ⅰ段动作Ⅱ段动作Ⅲ段动作9/9/202440第2章 电网的距离保护110kV线路典型的三段式距离保护框图——后加速回路距离加速动作带振荡闭锁Ⅱ段重合加速手合加速Ⅲ段重合加速Ⅱ、Ⅲ段9/9/202441第2章 电网的距离保护小结•三段式距离保护各段由三个相间与三个接地方向阻抗继电器完成短路阻抗的测量，共18个方向阻抗继电器•方向阻抗继电器需采取措施消除出口电压死区•I段不受系统运行方式的影响，保护区稳定•II、III段受分支电流的影响，保护区随运行方式而变化•距离保护需要电压，在电压回路断线时需闭锁保护•距离保护需采取措施防止振荡、过渡电阻的影响•选相元件是为了提高保护的速度并与综合重合闸配合•110kV及以上电压等级的电网中受到了广泛的应用，并且与纵联通道配合，可以构成全线速动保护9/9/202442第2章 电网的距离保护。