课次7—第3章电网距离保护-3.1

电网的距离保护(含笔记)

第三章 电网的距离保护 第一节 距离保护的作用原理 一﹑基本概念 电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kv 以上的系统）。 距离保护的性能比电流保护更加完善。 Z d U d . . . . 1f e f d d d ld I U Z I U Z Z = <= =，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基 本上不说系统的运行方式的影响。 二﹑距离保护的时限特性 距离保护分为三段式： I 段：AB I dz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(2 1I dz AB II K II dz Z Z K Z +=，t=0.5’’ III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护 第二节 阻抗继电器 阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式 单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。

J J J I U Z . . = ——测量阻抗 Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性 它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。 多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。 本节只讨论单相式阻抗继电器。 一﹑阻抗继电器的动作特性、 PT l d PT l l PT J J J n n Z n n I U n I n U I U Z ?=? = = = 1 . 1. 1. 1. . . BC 线路距离I 段内发生单相接地故障， Z d 在图中阴影内。 由于1）线路参数是分布的， Ψd 有差异 2)CT,PT 有误差 3）故障点过渡电阻 4）分布电容等 所以Z d 会超越阴影区。 因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。 圆1：以od 为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性） 圆2：以od 为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器 另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等 二﹑利用复数平面分析阻抗继电器 它的实现原理：幅值比较原理 B A U U . . ≥ J

第三章距离保护

第三章：电网距离保护 1.距离保护的定义和基本原理： 距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。 基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。 与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。 当系统发生短路故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开相应的断路器；若L K大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。｝ 通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。 2.几种继电器的方式： 苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。 电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。 多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。 3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im& 动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。 Zset1的阻抗角称为最灵敏角。最灵敏角一般取为被保护线路的阻抗角 短路阻抗：Zk=Z1Lk（单位长度线路的复阻抗与短路距离的乘积） 整定阻抗：Zset=Z1Lset 4.负荷阻抗与短路阻抗的区别：负荷阻抗的量值较大，其阻抗角为数值较小的功率因数角，阻抗特性以电阻性为主。短路阻抗的阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大，阻抗特性以电感性为主。 5.测量电压的选取和测量电流的选取:要取故障环路上的电压、电流。 为保护接地短路，取接地短路的故障环路为相-地故障环路，测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流，由它们算出的测量阻抗能够准确反应单相接地故障、两相接地故障和三相接地短路情况下的故障距离，称为接地距离保护接线方式。 对于相间短路，故障环路为相-相故障环路，取测量电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差，由它们算出的测量阻抗能够准确反应两相短路、三相短路和两相短路接地情况下的故障距离，称为相间距离保护接线方式。

电网距离保护作用原理及实现

第三章 电网的距离保护 第一节 距离保护的作用原理 一﹑基本概念 电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kV 以上的系统）。 距离保护的性能比电流保护更加完善。 ~ A B C 1 2 3 Z d U d . . . . 1f e f d d d ld I U Z I U Z Z = <= =，反映故障点到保护安装处的距离——距离 保护，它基本上不说系统的运行方式的影响。 二﹑距离保护的时限特性 距离保护分为三段式： I 段：AB I dz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(21I dz AB II K II dz Z Z K Z +=，t=0.5’’ III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护

~ 1 2 3 t 1 I t 1 II t 2 I t 1 III t 2 II t 2 III 第二节 阻抗继电器 阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式 单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。 J J J I U Z . . = ——测量阻抗 Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性 它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。 多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。 本节只讨论单相式阻抗继电器。 一﹑阻抗继电器的动作特性、 PT l d PT l l PT J J J n n Z n n I U n I n U I U Z ? =? = = = 1 . 1 . 1. 1 . . . BC 线路距离I 段内发生单相接地故障，Z d 在图中阴影内。 由于1）线路参数是分 布的， Ψd 有差异 2)CT,PT 有误差 ~ Z J A B C CT I J U J P T 1 2 3 R jX A C d o B Ψ d

第三章 电网距离保护

第三章 电网距离保护 第一节：距离保护中的一些基本概念 主要内容：距离保护即将保护安装处的电压，电流引入到阻抗继电器，阻抗继电器根据输入电压UJ 和电流IJ ，得到ZJ ，该阻抗ZJ 反应了故障点到保护安装处的线路的阻抗，从而判断是否在距离保护范围内，是否动作。 一：距离保护的主要组成元件有以下3个： （1）起动元件 可以由过电流，低阻抗，或者负序和零序电流继电器组成。 （2）距离元件 即阻抗继电器，测量短路点到保护安装处的距离，并且与整定值比较， 以确定保护是否应该动作。 （3）时间元件 二：距离保护的整定原则：III 段式距离保护 （1）距离 I 段：瞬时动作，不能保护本线路全长。一般保护80%~85%。 （2）距离II 段：与相邻I 段配合，定值上不超过相邻I 段，时限加0.5秒 （3） 距离III 段：按照躲过正常运行时的最小负荷阻抗选择。动作时间按照阶梯性原则。 重点：距离保护的整定原则 难点：（1）比幅原理比相原理实现全阻抗继电器Zzd I U J J *. . ≤；0. . . . 090**arg 270≥-+≥Zzd I U Zzd IJ U J J J （2）比幅原理实现方向阻抗继电器：zd J zd J J Z I Z I U . . . 2 12 1≤ - ；0 . . . 090*arg 270≥-≥Zzd I U U J J J （3）具有四边形特性的阻抗继电器（微机实现）： 角度α：再双侧电源供电线路上，为了防止在保护区末端经过过渡电阻短路时候可能出现的超越（超出保护范围的动作），四边形的上界不取与R 轴平行，而有一个偏离角a 。 δ：为了保证出口经过过渡电阻短路时候能够可靠动作，四边形的下界伸进第四象限角度δ。 β<φlm ：由于过渡电阻引起的附加测量阻抗，始端故障时比末端故障时小。 γ=φlm+30 ：被保护线路发生金属性短路时候，能可靠动作，因此把动作区要把φlm 包含。 jx R 知识点： （1）系统一次侧阻抗和继电器阻抗 ZJ=UJ/IJ=Zd*Na/Nv ZJ ：继电器阻抗Zd ：系统一次侧阻抗Na ：CT 变比 Nv ：PT 变比 （2）阻抗继电器的几种动作特性：1：全阻抗继电器 2：方向阻抗继电器 3：偏移特性的阻

2017第3章习题 距离保护

习题 第三章 距离保护 3.1 试说明电流三段式保护与距离三段式保护有何区别？ 3.3 在本线路上发生金属性短路时，测量阻抗为什么能够正确反映故障的距离？ 3.4 距离保护装置一般由哪几部分组成？简述各部分的作用。 3.6 试说明整定阻抗、测量阻抗、动作阻抗、短路阻抗、负荷阻抗、振荡阻抗的意义， 3.7 有一方向阻抗继电器，其整定阻抗d Z =8∠70°Ω，若测量阻抗j Z =7.2∠35°Ω， 试问该继电器能否动作？为什么？ 3.14 对方向阻抗继电器来说，为什么引入非故障相电压能消除两相短路的死区，而 对三相短路时不行？ 3.15 在什么情况下分支系数大于1，小于1或等于1？ 3.19 什么是助增电流和汲出电流？它们对阻抗继电器的工作有什么影响？ 3.20 在单侧电源线路上，过渡电阻对距离保护有什么影响？ 3.21 在双侧电源的线路上，保护测量到的过渡电阻为什么会呈容性或感性？ 3.24 如图所示网络中采用三段式距离保护为相间短路保护，各参数为： 线路单位正序阻抗10.4/Z km =Ω，线路阻抗角为065L ?=，AB 、BC 线最大负荷电流为400A ，负荷功率因数 0.9C COS φ=，已知0.8, 1.2rel rel rel K K K ===Ⅰ ⅡⅢ，电源电动势E ＝115kV ，电源内阻 .max .min .max .min 10,8,30,15SA SA SB SB Z Z Z Z =Ω=Ω=Ω=Ω。归至115kV 的各变压器阻抗为84.7Ω，容量每台15T S MVA =。其余参数如图示。当各阻抗保护测量元件采用方向阻抗继电器时，试计算保护1 各段整定值和灵敏性。

第三章 电网的距离保护

第三章 电网的距离保护 第一节 距离保护概述 一、距离保护的基本概念 思考：电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，对于容量大、电压高或结构复杂的网络，它们难于满足电网对保护的要求。电流、电压保护一般只适用于35kV 及以下电压等级的配电网。对于110kV 及以上电压等级的复杂网，线路保护采用何种保护方式？ 解决方法：采用一种新的保护方式——距离保护。 距离保护：是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称之为阻抗保护。 距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，否则不动作，这个保护范围通常只用给定阻抗的大小来实现的。 正常运行时保护安装处测量到的线路阻抗为负荷阻抗，即 U Z m =m m I 在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗为保护安装地点到短路点的短路阻抗，即 距离保护反应的信息量比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。 二、时限特性 距离保护的动作时间t 与保护安装处到故障点之间的距离l 的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯型时限特性。 三、距离保护的组成 1．起动元件: 其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。 2．方向元件: 作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），一般采用阻抗继电器。 3．距离元件 ：作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向继电器，或方向元件和阻抗元件相结合。 d A 12B I d C U d =0d (3) 图1—1单侧电源线路 k k res m m m Z I U I U Z ===