距離保護(hù)原理PPT課件

1、4.1 距離保護(hù)的基本原理 前面介紹的各種電流電壓保護(hù)，其保護(hù)范圍要隨系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化 。對(duì)長(zhǎng)距離、重負(fù)荷線路，由于線路的最大負(fù)荷電流可能與線路末端短路時(shí)的短路電流相差甚微，采用電流電壓保護(hù)，其靈敏性也常常不能滿足要求。距離保護(hù)是廣泛運(yùn)用在110KV及以上電壓輸電線路中的一種保護(hù)裝置。一、距離保護(hù)的基本原理 輸電線路的長(zhǎng)度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范圍內(nèi)任何一點(diǎn)故障，故障點(diǎn)至線路首端的距離都不一樣，也就是阻抗不一樣，都會(huì)小于總阻抗。 距離保護(hù)就是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)該距離的大小確定動(dòng)作時(shí)限的一種繼電保護(hù)裝置。 距離保護(hù)的核心元件阻抗繼電器。第1頁(yè)/共19頁(yè) 當(dāng)

2、被保護(hù)線路上發(fā)生短路故障時(shí)，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為Zm 設(shè)阻抗繼電器的工作電壓為 阻抗繼電器的整定阻抗 是指保護(hù)安裝處至保護(hù)末端的阻抗。 由此可見：保護(hù)區(qū)內(nèi)短路故障，工作電壓小于0；而保護(hù)外或反方向短路故障，工作電壓大于0。二、距離保護(hù)的時(shí)限特性 距離保護(hù)時(shí)限特性與三段式電流保護(hù)相似。opmmsetUUI ZsetZ第2頁(yè)/共19頁(yè)三、距離保護(hù)的構(gòu)成 由起動(dòng)元件、方向元件、測(cè)量元件、時(shí)間元件和執(zhí)行部分組成。 起動(dòng)元件：發(fā)生短路故障時(shí)瞬時(shí)起動(dòng)保護(hù)裝置。 方向元件：判斷短路方向。 測(cè)量元件：測(cè)量短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處距離。 時(shí)間元件：根據(jù)預(yù)定的時(shí)限特性動(dòng)作，保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。 執(zhí)行元件：作用于跳開

3、斷路器。起動(dòng)元件輸入信號(hào)方向元件時(shí)間元件跳閘阻抗元件出口元件第3頁(yè)/共19頁(yè)4.2 阻抗繼電器 單相式阻抗繼電器是指加入繼電器只有一個(gè)電壓 （可以是相電壓或線電壓） 和一個(gè)電流 （可以是相電流或兩相電流差）的阻抗繼電器，加入繼電器的電壓與電流比值稱為繼電器的測(cè)量阻抗Zm。 測(cè)量阻抗可表示為： 一、圓特性阻抗繼電器 1、全阻抗繼電器 如圖所示，全阻抗繼電器的特性圓是一個(gè)以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心，以整定阻抗的絕對(duì)值為半徑所作的一個(gè)圓。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)。不論故障發(fā)生在正方向短路故障，還是反方向短路故障，只要測(cè)量阻抗落在圓內(nèi)，繼電器就動(dòng)作，所以叫全阻抗繼電器。不論加入繼電器電壓與電流的相位差如何，

4、動(dòng)作阻抗不變，即全阻抗繼電器動(dòng)作不具有方向性。 動(dòng)作阻抗：使繼電器動(dòng)作的最大阻抗稱為動(dòng)作阻抗，以 表示。rIrrmIUZrUopZ第4頁(yè)/共19頁(yè)動(dòng)作表達(dá)式： 即：上式表明：全阻抗繼電器實(shí)質(zhì)是比較兩電壓的幅值，一為動(dòng)作分量，一 為制動(dòng)分量。其物理意義是：正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處測(cè)量 到的電壓是正常額定電壓，電流是負(fù)荷電流，阻抗繼電器不 起動(dòng)；在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)測(cè)量到的電壓為殘 余電壓，電流是短路電流，阻抗繼電器起動(dòng)。 setmZZmurmuvIKUK第5頁(yè)/共19頁(yè)二、方向阻抗繼電器 方向阻抗繼電器的特性圓是一個(gè)以整定阻抗為直徑而通過坐標(biāo)原點(diǎn)的圓 ，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為制動(dòng)區(qū)。保護(hù)動(dòng)

5、作具有方向性。 特點(diǎn)：當(dāng)加入阻抗繼電器的電壓和電流之間的相位為不同數(shù)值時(shí)， 動(dòng)作阻抗就不同。 為使繼電器工作在最靈敏狀態(tài)，應(yīng)選擇整定阻抗角等于線路 短路阻抗角。第6頁(yè)/共19頁(yè)三、偏移特性阻抗繼電器 此阻抗繼電器是介于全阻抗繼電器與方向阻抗繼電器之間，動(dòng)作特性向第三象限偏移了一個(gè)量。 特性圓：ZZZ第7頁(yè)/共19頁(yè)特性圓：ZZZ第8頁(yè)/共19頁(yè) 還有其它特性的阻抗繼電器，比如多邊形特性、方向多邊形特性等等，不再贅述。基本特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)： 1、測(cè)量阻抗是由加入阻抗繼電器的測(cè)量電壓與測(cè)量電流的比值所確定，測(cè)量阻抗角就是測(cè)量電壓與測(cè)量電流之間的相位差。 2、整定阻抗一般取保護(hù)安裝處到保護(hù)區(qū)末

6、端的線路阻抗作為整定阻抗。 3、動(dòng)作阻抗是使阻抗繼電器起動(dòng)的最大測(cè)量阻抗。方向、偏移阻抗繼電器動(dòng)作阻抗隨阻抗角而變。 4、當(dāng)偏移度等于0時(shí)，為方向阻抗繼電器；偏移度等于1時(shí)，為全阻抗繼電器。第9頁(yè)/共19頁(yè)4.3 阻抗繼電器的接線方式一、基本要求二、反應(yīng)相間故障的阻抗繼電器接線方式 1、0接線方式 假定同一相的相電壓與相電流同相位（即cos=1），則加在繼電器端子上的電壓與電流相位差為0的接線方式。繼電器類別A相阻抗元件B相阻抗元件C相阻抗元件 、阻抗繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離； 、阻抗繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，也就是保護(hù)范圍不隨故障類型而變化； 3、 阻抗

7、繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)不受短路故障點(diǎn)過渡電阻的影響。rUrIABUBCUCAUBAIICBIIACII第10頁(yè)/共19頁(yè)2、動(dòng)作情況分析A、三相短路時(shí) 三相對(duì)稱，僅以A相為例。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離為L(zhǎng)K，線路每公里正序阻抗為Z1，則保護(hù)安裝處的電壓為：此時(shí)阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為：B、兩相相間短路時(shí) 以BC相間短路為例 KMBMAKMBKMABAABLZIILZILZIUUU111)(KMBMAABmLZIIUZ1第11頁(yè)/共19頁(yè)保護(hù)安裝處電壓為：阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為：C、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中兩相接地短路時(shí) 以BC相接地短路為例kMCkMBCBBCLZILZIUUU1)2(1)2(kCBC

8、BmLZIIUUZ1第12頁(yè)/共19頁(yè)BC兩相接地短路保護(hù)安裝處母線電壓為：測(cè)量阻抗為： 由以上分析可知，對(duì)于0接線方式，在電網(wǎng)同一點(diǎn)發(fā)生各種相間故障時(shí)，接于故障相間的阻抗繼電器測(cè)得的阻抗相同，而且測(cè)得的阻抗只與故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離成正比，故滿足接線方式的要求。所以0接線方式廣泛運(yùn)用于反應(yīng)相間短路故障的距離保護(hù)中。kMMBkLMCCkMMCkLMBBLZILZIULZILZIU)1 . 1()1 . 1()1 . 1()1 . 1(kMCMBkMLMCMBCBCBmLZIILZZIIIIUUZ1)1 . 1()1 . 1()1 . 1()1 . 1()(第13頁(yè)/共19頁(yè)二、反應(yīng)接地故障的

9、阻抗繼電器接線方式 在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，當(dāng)采用零序電流保護(hù)不滿足要求時(shí)，一般考慮采用接地距離保護(hù)，其接線方式如下：繼電器類別A相阻抗元件B相阻抗元件C相阻抗元件rUrIAUBUCU03IKIA03IKIC03IKIB第14頁(yè)/共19頁(yè)反應(yīng)接地短路時(shí)阻抗繼電器原理接線示意圖3I00K3I第15頁(yè)/共19頁(yè)4.4 影響阻抗繼電器正確測(cè)量的因素 如前所述，阻抗元件能正確測(cè)量故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗，當(dāng)故障發(fā)生在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗小于其動(dòng)作阻抗，繼電器動(dòng)作。但實(shí)際使用時(shí)，有許多因素影響著阻抗繼電器的測(cè)量阻抗。使它增大或減小，導(dǎo)致保護(hù)的靈敏性降低甚至失去選擇性。 主要有： 1、故障點(diǎn)

10、的過渡電阻； 2、故障點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的分支電流； 3、系統(tǒng)振蕩； 4、電壓回路斷線； 5、電流互感器和電壓互感器的誤差； 6、串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)挠绊懙?。一、故障點(diǎn)過渡電阻的影響 前面分析時(shí)都是假定短路為金屬性短路，實(shí)際故障點(diǎn)都存在過渡電阻，主要是電弧電阻。一般來說，過渡電阻的存在將使阻抗繼電器的測(cè)量阻抗增大，使保護(hù)范圍縮小、靈敏性降低。第16頁(yè)/共19頁(yè) 方向阻抗繼電器受過渡電阻的影響最重，偏移特性阻抗繼電器次之，全阻抗繼電器受過渡電阻的影響相對(duì)最小。 由于過渡電阻主要是電弧電阻，故障后的電弧長(zhǎng)度和電弧電流大小都是隨時(shí)間變化的。在短路的瞬間，過渡電阻最小，此后逐漸增大。大約0.10.5S后，該

11、值急劇增大。降低影響的措施： 對(duì)于瞬時(shí)速斷距離保護(hù)不考慮該影響，帶有時(shí)限的距離保護(hù)應(yīng)該采用瞬時(shí)測(cè)定回路，即：通過啟動(dòng)元件把測(cè)量元件最初的動(dòng)作狀態(tài)固定下來，電弧電阻增大時(shí)，即使測(cè)量元件返回，保護(hù)任能經(jīng)預(yù)設(shè)的時(shí)限后跳閘。第17頁(yè)/共19頁(yè)二、分支電流的影響 該影響只能通過整定值的修正來解決。三、系統(tǒng)振蕩的影響 為防止系統(tǒng)振蕩時(shí)距離保護(hù)的誤動(dòng)作，在保護(hù)裝置中一般都設(shè)有振蕩閉鎖回路。工程實(shí)踐證明，阻抗繼電器誤動(dòng)的持續(xù)時(shí)間一般不會(huì)超過1.0S，所以如果保護(hù)本身帶有較長(zhǎng)的動(dòng)作時(shí)間延遲，就可以不考慮系統(tǒng)振蕩的影響。 對(duì)振蕩閉鎖回路的要求是：系統(tǒng)沒有發(fā)生故障而振蕩時(shí)，應(yīng)可靠閉鎖；在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，不管系統(tǒng)有無振蕩都應(yīng)立即開放保護(hù)。 由于要正確