電力系統(tǒng)繼電保護(hù)——3637電網(wǎng)的距離保護(hù)影響阻抗繼電器正確動(dòng)作的因素ppt課件

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理主講教師：范春菊主講教師：范春菊3 電網(wǎng)的距離保護(hù)3.1 距離保護(hù)的作用原理3.2 各種單相式阻抗繼電器的動(dòng)作特性3.3 阻抗繼電器的接線方式3.4 方向阻抗繼電器的死區(qū)和特性分析3.5 距離保護(hù)的整定計(jì)算和評(píng)價(jià)3.6 影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止方法3.7 距離保護(hù)裝置框圖舉例3.6 影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止方法素及防止方法 影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素距離繼電器的工作原理： 影響距離繼電器正確動(dòng)作的因素有：短路點(diǎn)過(guò)渡電阻電力系統(tǒng)振蕩電壓回路斷線輸電線路的串補(bǔ)電容短路電壓、電流中的非工頻分量T

2、V，TA的傳變誤差mmmUZI1. 過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響1.1 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻的性質(zhì)1.2 單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響1.3 雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響1.4 過(guò)渡電阻對(duì)不同特性阻抗繼電器的影響1.5 防止過(guò)渡電阻影響的方法1.1 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻的性質(zhì)短路點(diǎn)過(guò)渡電阻的性質(zhì)相間短路時(shí)，過(guò)渡電阻主要由電弧電阻構(gòu)成，電弧電阻一般在5-10歐姆；接地短路時(shí)：在導(dǎo)線對(duì)鐵塔放電的接地短路時(shí)，鐵塔及其接地電阻構(gòu)成過(guò)渡電阻的主要部分，可能達(dá)到數(shù)十歐在導(dǎo)線通過(guò)樹(shù)木或其他物體對(duì)地短路時(shí)，過(guò)渡電阻更高，可能會(huì)達(dá)到100歐姆220kV），300歐姆500kV）低壓線路高壓線路電弧電阻

3、1.2 單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響-測(cè)量阻抗測(cè)量阻抗BC線路出口短路時(shí).2.m Bmgm BCUZRI.1.m AmABgm ABUZZRI 1.2 單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響-動(dòng)作特動(dòng)作特性分析性分析保護(hù)動(dòng)作特性分析Rg較小時(shí)，保護(hù)2可以正確動(dòng)作；Rg較大時(shí)，保護(hù)2拒動(dòng)，可是，落在保護(hù)1的保護(hù)范圍內(nèi)，所以，保護(hù)1會(huì)誤動(dòng)，失去選擇性。 1.2 單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響-總結(jié)總結(jié)總是使測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短可能使保護(hù)失去選擇性保護(hù)距短路點(diǎn)越近，受過(guò)渡電阻影響越大保護(hù)整定值越小，受過(guò)渡電阻的影響也越大

4、1.3 雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響-分析分析2kmABgkjkABgkIZZRIIZR eI此時(shí)的過(guò)渡電阻使得阻抗繼電器的測(cè)量阻抗呈現(xiàn)兩種形式，一種為感性阻抗，另外一種為容性阻抗。 1.3 雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響雙側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響-分析分析 保護(hù)在送電端：過(guò)渡電阻呈現(xiàn)容性阻抗，繼電器的測(cè)量阻抗減小，導(dǎo)致無(wú)選擇性動(dòng)作；保護(hù)安裝在受電端，過(guò)渡電阻可能呈現(xiàn)感性阻抗，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗增大，導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。 1.4 過(guò)渡電阻對(duì)不同特性阻抗繼電器的影響過(guò)渡電阻對(duì)不同特性阻抗繼電器的影響1是透鏡形特性，2是方向阻抗特性，3是全阻抗特性隨著過(guò)渡電阻的增大，繼電器

5、1、2、3依次開(kāi)始拒動(dòng)動(dòng)作特性在+R軸方向上越大，承受過(guò)渡電阻的能力越強(qiáng)1.5 防止過(guò)渡電阻影響的方法防止過(guò)渡電阻影響的方法選擇承受過(guò)渡電阻能力強(qiáng)的動(dòng)作特性，如下圖中四邊形特性的阻抗繼電器XA向下傾斜，防止過(guò)渡電阻使測(cè)量電抗減小時(shí)的超越RA可在R軸方向獨(dú)立移動(dòng)以適應(yīng)不同數(shù)值的過(guò)渡電阻采用記憶特性的阻抗繼電器，正方向短路時(shí)，阻抗繼電器有較強(qiáng)的抗過(guò)渡電阻能力2. 系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響2.1 電力系統(tǒng)振蕩產(chǎn)生的原因2.2系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓、電流的分布2.3 系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分析2.4 振蕩閉鎖回路2.1 系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的原因系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的原因引起系統(tǒng)振蕩的原因：輸電線路

6、輸送功率過(guò)大，超過(guò)靜穩(wěn)定極限無(wú)功功率不足而引起系統(tǒng)電壓降低相鄰輸電線路短路，故障切除較慢自動(dòng)重合閘合閘于永久性故障或者非同期自動(dòng)重合閘，合閘不成功引起振蕩注意電力系統(tǒng)振蕩只是電力系統(tǒng)的一種不正常運(yùn)行方式，保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作；正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)兩側(cè)的功角一般小于70度。 2.2 系統(tǒng)振蕩研究的假設(shè)條件系統(tǒng)振蕩研究的假設(shè)條件研究電力系統(tǒng)振蕩，要做如下的假設(shè)：將所研究的系統(tǒng)，按其電氣連接的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化為一個(gè)具有雙側(cè)電源的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)；系統(tǒng)振蕩時(shí)，三相處于對(duì)稱狀態(tài)，可只取一相來(lái)研究；振蕩時(shí)，兩側(cè)系統(tǒng)的電勢(shì) 幅值相等，相角差用 來(lái)表示， 在0360度之間變化；系統(tǒng)中各元件的阻抗角相等，用 來(lái)表示；震蕩過(guò)程中，不考慮

7、負(fù)荷電流的影響。MNEE和kZMLNkZZZZZ 2.3 振蕩時(shí)電壓電流的計(jì)算振蕩時(shí)電壓電流的計(jì)算-電流分布電流分布N=2sin22*sin2MNMlNMMMEEIZZZEEEEEIZZZ當(dāng)時(shí)，保護(hù)安裝處測(cè)量到的有效值電流為：測(cè)量電流隨著功角的變化而周期性低變化當(dāng) 時(shí)， 時(shí)，2k(21)k2MEIZ0I 2.3 振蕩時(shí)電壓電流的計(jì)算振蕩時(shí)電壓電流的計(jì)算-電流分布電流分布測(cè)量電流波形，呈現(xiàn)周期性。 2.3 振蕩時(shí)電壓電流的計(jì)算振蕩時(shí)電壓電流的計(jì)算-電壓分布電壓分布1N2MNMlNMMMMNNNEEIZZZUEIZEK MNUEIZEK MN 如果所有阻抗角相同，則K1,K2為實(shí)數(shù) 電氣中心或振蕩

8、中心電氣中心或振蕩中心-系統(tǒng)各元件阻抗角相系統(tǒng)各元件阻抗角相等等當(dāng)所有阻抗角相等且兩側(cè)電勢(shì)幅值相等時(shí)，振蕩中心不隨振蕩角的改變而移動(dòng)，始終位于系統(tǒng)總阻抗的中點(diǎn) 電氣中心或振蕩中心電氣中心或振蕩中心-系統(tǒng)各元件阻抗角不相系統(tǒng)各元件阻抗角不相等等如果系統(tǒng)阻抗角與線路阻抗角不相等，則振蕩中心的位置會(huì)隨著振蕩角的變化而變化振蕩時(shí)測(cè)量電壓的變化振蕩時(shí)測(cè)量電壓的變化-周期性周期性 2.4 系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗11,()cot222MmMMjNMNMMUZIZZEeEEEZZZj如果那么 2.5 系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分析系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分析1）=01=18

9、0=,290 ()mMmMMmMkZZZZZ 當(dāng)時(shí)，保護(hù)不動(dòng)作當(dāng)時(shí)，即從振蕩中心到保護(hù)安裝處的阻抗如果振蕩中心在保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作。的相位為：為什么？()cot222mMMZZZZj 2.5 系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分析系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分析2）繼電器動(dòng)作特性在阻抗平面上沿直線OO方向所占的面積越大，保護(hù)安裝地點(diǎn)越靠近振蕩中心，受振蕩影響就越大振蕩中心在保護(hù)范圍以外時(shí)，不受振蕩影響保護(hù)動(dòng)作延時(shí)較大時(shí)，可利用延時(shí)躲開(kāi)振蕩的影響 2.5 系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分析系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響分析3）當(dāng)阻抗繼電器誤動(dòng)的時(shí)間計(jì)算方法：假設(shè)振蕩周期為T(mén)，則繼電器受振蕩影響誤動(dòng)的時(shí)間為：通過(guò)延時(shí)可以

10、躲開(kāi)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響在之 間 時(shí) ，阻 抗 繼 電 器 誤 動(dòng)*360tT 2.6 避免系統(tǒng)振蕩距離保護(hù)誤動(dòng)作的措施避免系統(tǒng)振蕩距離保護(hù)誤動(dòng)作的措施采用在OO方向上面積小的阻抗繼電器保護(hù)安裝處遠(yuǎn)離振蕩中心適當(dāng)延長(zhǎng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，躲開(kāi)震蕩的影響，缺點(diǎn)會(huì)影響保護(hù)的動(dòng)作速度。 2.7 振蕩閉鎖回路振蕩閉鎖回路-振蕩和短路的主要區(qū)別振蕩和短路的主要區(qū)別振蕩時(shí)，電流和各點(diǎn)電壓的幅值周期性變化；而短路后，在不計(jì)衰減時(shí)是不變的振蕩時(shí)電流和各點(diǎn)電壓幅值的變化速度較慢；而短路時(shí)幅值是突然改變的，變化速度很快振蕩時(shí)，各點(diǎn)電流和電壓之間的相位關(guān)系隨振蕩角的變化而改變；而短路時(shí)是不變的振蕩時(shí)，三相完全對(duì)稱，系統(tǒng)沒(méi)

11、有負(fù)序分量；而短路時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)期不對(duì)稱短路或瞬間在三相短路開(kāi)始時(shí)的負(fù)序分量振蕩閉鎖回路的要求振蕩閉鎖回路的要求系統(tǒng)發(fā)生全相或非全相振蕩時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作跳閘。系統(tǒng)在全相或非全相振蕩過(guò)程中，被保護(hù)線路發(fā)生各種類型的不對(duì)稱故障，保護(hù)裝置應(yīng)有選擇性地動(dòng)作跳閘，縱聯(lián)保護(hù)仍應(yīng)快速動(dòng)作。系統(tǒng)在全相振蕩過(guò)程中再發(fā)生三相故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠動(dòng)作跳閘，并允許帶短延時(shí)跳閘。 2.8 振蕩閉鎖方法振蕩閉鎖方法1） 利用系統(tǒng)短路時(shí)利用系統(tǒng)短路時(shí)的負(fù)序、零序分量或電流突然變化，短時(shí)開(kāi)放保護(hù)的負(fù)序、零序分量或電流突然變化，短時(shí)開(kāi)放保護(hù) 2.8 利用系統(tǒng)短路時(shí)的負(fù)序、零序分利用系統(tǒng)短路時(shí)的負(fù)序、零序分量或電流突然變

12、化，短時(shí)開(kāi)放保護(hù)量或電流突然變化，短時(shí)開(kāi)放保護(hù)故障判斷元件和整組復(fù)歸元件在系統(tǒng)正常運(yùn)行或振蕩時(shí)都不會(huì)動(dòng)作無(wú)負(fù)序分量），保護(hù)裝置的I段和II段被閉鎖，無(wú)論阻抗繼電器本身是否動(dòng)作，保護(hù)都不可能動(dòng)作跳閘，即不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障判斷元件立即動(dòng)作，動(dòng)作信號(hào)經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器SW記憶下來(lái)，直至整組復(fù)歸。SW輸出的信號(hào)，又經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DW，固定輸出時(shí)間寬度為 的短脈沖，在 時(shí)間內(nèi)若阻抗判別元件的I段或II段動(dòng)作，則允許保護(hù)無(wú)延時(shí)或有延時(shí)動(dòng)作(距離保護(hù)III段被自保持)。2.8 振蕩閉鎖回路振蕩閉鎖回路-負(fù)序電壓負(fù)序電壓原理二：利用負(fù)序分量的出現(xiàn)與否來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖輸入端加入正序電壓111222

13、3,30/3,60RXRX 負(fù)序電壓過(guò)濾器原理接線圖 2.8 振蕩閉鎖回路振蕩閉鎖回路-負(fù)序電壓負(fù)序電壓負(fù)序電壓過(guò)濾器原理接線圖輸入端加入負(fù)序電壓測(cè)量精度受不平衡電壓和五次諧波的影響任意調(diào)換兩個(gè)輸入端，可得到正序電壓過(guò)濾器2.8 振蕩閉鎖回路振蕩閉鎖回路負(fù)序電流負(fù)序電流負(fù)序電流過(guò)濾器原理接線圖輸入端加入正序電流2.8 振蕩閉鎖回路振蕩閉鎖回路-復(fù)合電流復(fù)合電流負(fù)序電流過(guò)濾器原理接線圖輸入端加入負(fù)序電流適當(dāng)選擇參數(shù)，也可得到正序和負(fù)序的復(fù)合電流過(guò)濾器 2.8 振蕩閉鎖回路振蕩閉鎖回路2）-反映測(cè)量阻抗速度反映測(cè)量阻抗速度原理一：利用電流、電壓或測(cè)量阻抗變化速度的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖振蕩過(guò)程中再故障

14、的鑒別方法振蕩過(guò)程中再故障的鑒別方法不對(duì)稱故障：對(duì)稱故障：Ucos 為電壓相量在電流相量 方向上的投影，在系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，如果忽略系統(tǒng)阻抗和線路阻抗中的電阻分量，則Ucos 近似等于故障點(diǎn)處的電弧電壓，其值一般不超過(guò)額定電壓的6%。201mIII0.03cos0.08NNUUUNU 為額定電壓 3. 電壓回路斷線對(duì)距離保護(hù)的影響電壓回路斷線對(duì)距離保護(hù)的影響當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時(shí)，阻抗繼電器失去電壓，在負(fù)荷電流的作用下，其測(cè)量阻抗變?yōu)榱?，可能造成誤動(dòng)作。因此需裝設(shè)斷線閉鎖裝置?？梢圆捎秘?fù)序電流和零序電流或它們的增量來(lái)實(shí)現(xiàn)斷線閉鎖 20IK I3.7 距離保護(hù)裝置框圖舉例距離保護(hù)裝置框圖舉例AIBICIABIZBCIZCAIZABIIZBCIIZCAIIZABIIIZBCIIIZCAIIIZ啟動(dòng)元件與電流原件相間距離I段相間距離II段相間距離III段& & & & & & & & & &20II1s6sTBJ1T12349156781121314& &300.5s700ms& &11& &12& &1315171TJ