第三章 电网的距离保护.docx

第三章 电网的距离保护 3.1距离爱护的原理〔一〕原理第三章 电网的距离爱护距离爱护是反响短路点与爱护安装处之间的电气距离，并依据其大小确定动作时间的继电爱护距离爱护采纳阻抗继电器构成，用输入阻抗继电器的电压和电流计算短路点与爱护安装处之间的阻抗，对线路而言，这可以表示物理距离的远近二次侧阻抗z与一次侧阻抗Z的关系为z?KTAZ KTV〔二〕距离爱护的构成如图3.1所示： 启动元件距离Ⅰ段距离Ⅱ段距离Ⅲ段Ⅱ段延时Ⅲ段延时图3.1 三段式距离爱护的构成原理与或 ①启动回路可采纳电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器，一般采纳负序电流继电器 ②测量回路采纳阻抗继电器，作用是测量短路点与爱护安装处之间的电气距离 ③逻辑回路由或、与逻辑电路和时间元件构成跳闸信号逻辑3.2 阻抗继电器动作特性〔一〕动作特性曲线阻抗继电器依据输入量的不同分为单相式和多相补偿式两类单相式阻抗继电器只有?U????一个输入电压Ur和一个输入电流Ir，Ur和Ir之比为测量阻抗 ，即Zr?r多相补偿?Ir式阻抗继电器的输入量不是单一的电压和电流，而是多相补偿后的电压和电流，不能用测量阻抗来分析其特性用下列图所示的阻抗复平面表示测量阻抗的改变范围，刚好使阻抗继电器动作的测量阻抗称为启动阻抗 ，其在阻抗复平面上的轨迹称为阻抗继电器动作特性曲线，与整定阻抗Zop相关。

jxZrjxZopjxZopO?OZoprO?O?r?senO?senr?ZopO〔a〕全阻抗继电器〔b〕方向阻抗继电器图3.2-1 圆特性的阻抗继电器〔c〕偏移特性阻抗继电器 如图3.2-1，是圆特性的阻抗继电器，?sen称为最大灵敏角，一般使其等于线路阻抗角 ?k，以使阻抗继电器最灵敏除此以外，还有直线、透镜形、多边形等特性的阻抗继电器它们是为了应对各种困难的运行方式和故障状况而设计的，在设置必要的参数后，由继电器自动实现对于圆特性阻抗继电器，测量阻抗位于圆内时继电器动作，所以圆内为动作区，圆外为不动作区①全阻抗继电器动作圆半径等于Zop，其不能够区分短路处的方向，只能够用于单电源辐射形线路②方向阻抗继电器动作圆直径等于Zop，其能够区分短路处的方向当在爱护安装处发生短路时，输入电压很低，测量阻抗趋于零，继电器不能够动作，存在死区当Zop??时，方向阻抗继电器成为功率方向继电器 ③偏移特性阻抗继电器能够消退死区，?通常为0.1~0.2 〔二〕动作判据?、阻抗继电器的动作判据分为幅值比拟和相位比拟两种方式，参加比拟的向量是由Ur?和Z构造的极化电压和补偿电压 Iopr以方向阻抗继电器为例：①幅值比拟式 如图3.2-2所示：jxZopjxZopO?1Zop21Zr?Zop2ZrO?1Zop21Zr?Zop2Zr?senO?senrOr图3.2-2 方向阻抗继电器幅值比拟式判据由Zr?11?Z?1I?Z?1I?Z，可得U??1I?Z?1I?Z Zop?Zop，Irroproprrroprop222222②相位比拟式 如图3.2-3所示：jxZopjxZopO?Zr?ZopO?ZrO?Zr?Zop?senO?senrZrOr图3.2-3 方向阻抗继电器相位比拟式判据?ZZrI00rr由90?arg?270，90?arg?2700，?Z?I?ZZ?ZopIrrop0?Ur可得90?arg?2700。

Z?I?ZIrrop03.3根本接线方式?和I?的组合方式，应当满意两个条件：测量阻抗与保阻抗继电器的接线是指输入量Urr护安装处到短路点的距离成正比，且与系统运行方式无关；测量阻抗与短路类型无关目前常用的接线方式如表3.3-1、表3.3-2和表3.3-3所示，单一的接线无法同时满意以上要求，但数字式继电器可以同时组合多种接线以满意须要 表3.3-1 阻抗继电器00接线方式 继电器相别 AB BC CA ? Ur? UAB? UBC? UCAI?r ??I? IAB??I? IBC??I? ICA反响短路类型 (2)(1,1) K(3),KAB,KAB(2)(1,1) K(3),KBC,KBC(2)(1,1) K(3),KCA,KCA 表3.3-2 阻抗继电器反响接地短路的接线方式 继电器相别 A B C 其中，3K?? Ur? UA? UB? UCI?r ??3KI? IA0??3KI? IB0??3KI? IC0反响短路类型 (1)(1,1)(1,1) KA,KAB,KAC(1)(1,1)(1,1) KB,KBC,KAB(1)(1,1)(1,1) KC,KAC,KBCZ0?Z1 Z1表3.3-3 阻抗继电器反响相间短路的接线方式+300接线 继电器相别 -300接线 反响短路类型 ? UrAB BC CA I?r ? IA? IB? IC? Ur? UAB? UBC? UCAI?r ? ?IA? ?IB? ?IC(2) K(3),KAB(2) K(3),KBC(2) K(3),KCA? UAB? UBC? UCA 短路发生时，不是每相阻抗继电器都能够动作，不能够动作的阻抗继电器的测量阻抗较大。

通常将正确反响接地短路的接线方式称为接地距离，将正确反响相间短路的接线方式称为相间距离 3.4 距离爱护整定原那么〔一〕距离Ⅰ段①按躲过相邻下一级设备出口处〔被爱护线路末端〕短路来整定P1?Krel?ZAB 〔3.4-1〕 Zop?取0.8~0.85按此原那么整定的距离Ⅰ段在任何系统运行方式下爱护范围其中，牢靠系数Krel为线路全长的80%~85% ②对线路-变压器组按躲过变压器出口处短路来整定 ?.P1?Krel?(ZAB?ZT) 〔3.4-2〕 Zop其中，牢靠系数KⅠrel取0.75此时距离Ⅰ段可能爱护线路全长 ?.P1?0s 〔3.4-3〕 top〔二〕距离Ⅱ段①按与相邻下一级设备距离Ⅰ段相协作来整定P1?Krel??(ZAB?Kb.minZop?.P2) 〔3.4-4〕 Zop??取0.8最小分支系数Kb.min为相邻下一级设备距离Ⅰ段爱护范围末其中，牢靠系数Krel端三相短路时，相邻下一级设备电流与被爱护线路电流之比。

P1?top?.P2??t 〔3.4-5〕 top②按躲过相邻变压器出口处短路来整定P1?Krel??(ZAB?Kb.minZT) 〔3.4-6〕 Zop??取0.7最小分支系数Kb.min为变压器出口处三相短路时，变压器电其中，牢靠系数Krel流与被爱护线路电流之比P1?0.5s 〔3.4-7〕 top选择上述式〔3.4-4〕和式〔3.4-6〕中数值较小者，式〔3.4-5〕和式〔3.4-7〕中数值较大者为整定值 求灵敏系数???Ksen??.P1ZopZAB 〔3.4-8〕??大于1.3~1.5 要求灵敏系数Ksen 〔三〕距离Ⅲ段按躲过最小负荷整定???.P1?全阻抗继电器ZopZL.min 〔3.4-9〕???KrelKreKssZL.min 〔3.4-10〕???KreKssCOS(?sen??L)Krel???.P1?方向阻抗继电器Zop???取1.2~1.3，阻抗继电器返回系数Kre取1.1~1.25，自启动系数Kss取其中，牢靠系数Krel1.5~3，阻抗继电器灵敏角?sen，一般电压线路阻抗角，?L是负荷阻抗角。

ZL.min?其中，Uph是相电压0.9~1)UphIL.max 〔3.4-11〕???.P1?top???.P2??t 〔3.4-12〕 top求灵敏系数 ????近后备Ksen???.P1ZopZAB 〔3.4-13〕???应当不小于1.3~1.5 Ksen????远后备Ksen???.P1ZopZAB?Kb.maxZBC 〔3.4-14〕???应当不小于1.2，Kb.max是最大分支系数 Ksen3.5影响距离爱护正确动作的因素及其对策3.5.1过渡电阻〔一〕过渡电阻的特性过渡电阻Rg是指短路时电流从一相导线流到另一相导线或大地途经中的物质的电阻，包括电弧电阻、接触电阻、接地电阻等电弧电阻的经历计算式为：Rg?1050lgIg 〔3.5.1-1〕其中，Ig是电弧电流有效值〔A〕，lg是电弧长度〔m〕。

而其他类型的过渡电阻大小难以估计〔二〕单侧电源辐射线路上的过渡电阻P1AP2BC~SIQF1RgjxjxC341ZABB`Zr.p1?RgrZr.p1A2r图3.5.1-1 单侧电源辐射线路经过渡电阻短路 如图3.5.1-1，圆1、2、3和4分别是距离爱护P1Ⅰ、Ⅱ段和P2Ⅰ、Ⅱ段的动作特性，路BC出口处经过渡电阻Rg短路P2的测量阻抗为Zr.P2，位于圆3之外和圆4之内，爱护Ⅰ段拒动，爱护Ⅱ段正确动作；P1的测量阻抗为Zr.P1，位于圆2之内，爱护Ⅱ段误动可见过渡电阻对同一安装处的距离爱护而言，对整定值较小者影响较大也即过渡电阻是否会影响爱护动作的正确性与过渡电阻的大小、位置有关〔三〕双侧电源线路上的过渡电阻 P1AP2BC~?IkRgIk~图3.5.1-2 双侧电源辐射线路经过渡电阻短路 如图3.5.1-2，P1和P2的测量阻抗分别是 Zr.P1?R???I??ZIUUIKgABKAB ???ZAB??ZAB?KRgej? 〔3.5.1-2〕???????IKIKIKIK?R?IUIKgB ???KRgej? 〔3.5.1-3〕?????IIKIKKZr.P2过渡电阻是否会影响爱护动作的正确性与过渡电阻的大小、位置和系统运行状态有关。

〔四〕过渡电阻对不同动作特性阻抗继电器的影响 AP1~BZkRgjxZopRgZkZr.p1r图3.5.1-3 过渡电阻对不同动作特性阻抗继电器的影响 如图3.5.1-3，距离爱护整定值一样，经过渡电阻短路，采纳全阻抗继电器的距离爱护能够正确动作，而采纳方向阻抗继电器的距离爱护会拒动也即，阻抗继电器动作特性在+r方向面积越大，受过渡电阻的影响越小 3.5.2振荡〔一〕振荡时的电压、电流和测量阻抗电力系统正常运行时，各发电机以同步转速旋转，各电动势的相位保持不变，各电动势之间的相位差〔功角〕?恒定，系统各处电压和电流均不变当系统遭遇扰动〔短路、故障切除、电源投入或切除等〕时。