[工学]高电压与继电保护》之继电保护部分第3章.ppt

第三章 电网的距离保护,一、距离保护作用原理 二、阻抗继电器 三、阻抗继电器的接线方式 四、集成电路型方向阻抗继电器的接线和特性分析 五、距离保护的整定原则及对距离保护的评价 六、影响距离保护正确工作的因素,第1节 距离保护作用原理,一、距离保护的基本概念,电流保护：反映故障电流大小。 简单、经济、工作可靠； 受系统接线方式、运行方式的影响，很难满足“四性”要求。 距离保护：反应故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根 据距离的远近而确定动作时间。 阻抗继电器：输入为电压（UJ）、电流（IJ）， 测量阻抗ZJ（保护安装点至短路点之间的阻抗）。,二、距离保护的时限特性 t = f ( l ),短路点距离保护安装点近时，ZJ小，动作时间短； 短路点距离保护安装点远时，ZJ大，动作时间长； 阶梯型时限特性，I、II、III段。,躲开正常运行时的负荷阻抗,主保护：,后备保护：,三、距离保护的主要组成元件,起动元件：过电流继电器、低阻抗继电器、 反映负序、零序电流的继电器。,第二节 阻抗继电器,阻抗继电器：测量保护安装点至短路点之间的距离，与整定阻抗比较， 确定保护是否应该动作。 单相式：加入继电器的只有一个电压 UJ 和一个电流 IJ , 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。 多相式：加入继电器的是几个相的补偿后电压，可以反应不同相 别组合的相间和接地短路。不能用测量阻抗的概念来分 析。,一、 构成阻抗继电器的基本原则 1. 测量阻抗与一次系统阻抗之间的关系,动作区： 阴影区= 圆 1. 全阻抗继电器特性 2. 方向阻抗继电器特性 3. 偏移阻抗继电器特性 其它：四边型、透镜型等,2. 动作特性,为了减少过渡电阻和互感器误差的影响，简化继电器接线继电器接线，便于制造调试，,二、复平面分析圆或直线特性的阻抗继电器 1. 全阻抗继电器,动作特性：唯一取决于短路点到保护安装处的阻抗大小，与测量阻抗的阻抗角无关，也与短路发生在保护安装处的正向或反向无关。 缺点：无方向性。,动作条件： （1）比幅式 （2）比相式,幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）： （1）幅值比较原理： （2）相位比较原理：,平行四边型法则：,成立条件： （1）A、B、C、D为同一频率正弦交流量； （2）短路暂态过程中的非周期分量和谐波分量不成立。,2. 方向阻抗继电器 动作特性：以整定阻抗为直径的通过坐标原点的一个圆，继电器的起动阻抗随 的不同而变化。 当 等于Zzd的阻抗角时，继电器保护范围最大，工作最灵敏。 这个角度称为继电器的最大灵敏角。,（1）比幅式 （2）比相式,3. 偏移阻抗继电器,（1）比幅式 （2）比相式,直线特性继电器（P75）,5. 动作角度范围变化对继电器特性的影响,第2节 阻抗继电器交流回路原理接线,例：方向阻抗继电器动作条件：,1. 电抗互感器DKB的工作原理,KI : 复比例常数（），通过调整R来实现。,2. 阻抗继电器的交流回路原理接线,四、幅值比较回路,Uab=Ua-Ub0 动作 Iab=Ia-Ib0 动作 整流电路： 极化继电器J：直流型继电器。 具有电流单方向动作的继电器。 流过反方向电流时不动作。,五、相位比较回路,1.测量瞬时值同时为正或同时为负的与门比相电路 原理同功率方向继电器,测量两C、D同时为正或负的持续时间,2.测量瞬时值为一正一负的异或门比相回路,测量C、D一为正、一为负的持续时间,3.脉冲式比相回路,4.过渡过程对相位比较式继电器的影响 暂态超越：短路暂态过程中的非周期分量使保护超范围 动作的情况。即保护范围外故障时可能误动。 最大灵敏角下： 5。 措施：（1）对极化电压和补偿电压进行滤波； （2）正负半周比相、与门输出。,六、四边型特性阻抗继电器,A-O-C: 功率方向继电器，动作范围180； AB：电抗型阻抗继电器，倾斜5 7，防止超越； BC：电阻型阻抗继电器，倾斜 70，,一、对接线方式的基本要求一 1. ZJl (保护至短路点的距离) 2. ZJ与故障类型无关,第3节 阻抗继电器的接线方式,二、相间短路阻抗继电器的0接线方式,1. 三相短路, 相间短路电流保护不能满足要求时，考虑采用相间短路距离保护。,结论：J1、 J2、J3的测量阻抗均能正确反映短路点到保护 安装地点之间的线路阻抗，均能正确动作。,2. 两相短路（AB）,3. 两相接地短路,三、接地阻抗继电器的接线方式, 零序电流保护不能满足要求时，考虑采用接地距离保护。,1. 单相接地短路（A）,3. 三相短路,2. 两相接地短路（AB）,；,结论：各故障相的阻抗继电器的测量阻抗均能正确动作； 在每个保护安装地点需要装设三个接于不同相的阻 抗继电器，以反应不同相的接地短路。,于上抛圆内,第4节 距离保护的整定原则及对距离 保护的评价,一、对距离保护的整定原则 1.距离一段,2.距离二段,3.距离三段,采用方向阻抗继电器时,二、对距离保护的评价,比电流保护具有更高的选择性 一段不能保护全长 较电流、电压保护具有更高的灵敏性 接线复杂，可靠性低,第六节 影响距离保护正确工作的因素,一、短路点过渡电阻的影响 1. 短路点过渡电阻的性质 电弧电阻、中间物质电阻、导线与地的接触电阻、 金属杆塔的接地电阻等。 相间短路：电弧电阻为主，短路初，电阻最小。 Rg1050 lg / Rg 接地短路：500KV 300 220KV 100,影响： （1）使测量阻抗增大，保护范围缩短； （2）对保护装置距离短路点越近，受到的影响越大， 可能导致保护无选择性动作； （3）线路越短，整定值越小，所受影响越大。,2. 单侧电源线路过渡电阻的影响,3. 双侧电源线路过渡电阻的影响,为负时，测量阻抗电抗部分减小，保护可能无选择性动作。,4. 对不同特性阻抗继电器的影响, 阻抗继电器动作特性在R轴方向上所占的面积越大， 受过渡电阻的影响越小。 大小：方向阻抗、偏移阻抗、全阻抗,5. 防止过渡电阻的方法,2）利用瞬时测量装置,1）改善阻抗继电器的动作特性,电抗特性； 四边形特性； 圆 四边形特性；,四边型特性阻抗继电器,A-O-C: 功率方向继电器，动作范围180； AB：电抗型阻抗继电器，倾斜5 7，防止超越； BC：电阻型阻抗继电器，倾斜 70，,二、振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路,振荡原因：（1）输电线输送功率过大，超过静稳极限；,振荡原因： （1）输电线输送功率过大，超过静稳极限； （2）短路故障切除缓慢； （3）非同期自动重合闸。 振荡对距离保护的影响： ZJ = UJ / IJ = 误动,1. 电力系统振荡时电压电流的分布,三相系统单相系统,沿线电压分布：线路上各点的电压向量均在UM、UN的连线上 振荡中心Z：线路上电压最低的那一点。垂线 （1）系统阻抗角=线路阻抗角，EM=EN时，Z位置固定，(ZM+ZN+Zl)/2， =180时，UZ=0，相当于三相短路。 （2）其它情况：垂线，Z位置随 变化。,2. 振荡状态下电流与振荡角度的关系,3. 电力系统振荡对距离保护的影响,在近似计算中，假定h=1,保护安装地点不同时：,m=1/2时，Z 保护安装点； m1/2时，Z 保护背后； m1/2时， Z 保护正方向。,不同特性阻抗继电器受振荡影响的程度：,1. 透镜型阻抗继电器 2. 方向阻抗继电器 3. 全阻抗继电器 动作特性在OO方向上所占面积越大，越容易受到振荡的影响。 距离三段可通过延时躲开振荡的影响（1.5s） 。,保护不同安装地点受振荡的影响：, 振荡中心越靠近保护保护安装地点，受振荡影响越大； 振荡中心位于保护范围以外或反方向时，振荡时不会误动。,振荡闭锁回路 目的：振荡时将保护闭锁,U、I均周期性变化，变化速度慢 任一点电压和电流的相位均在变化 对称，没有负序或零序分量,（1）系统振荡与短路的区别,（2）对振荡闭锁回路的要求：,系统发生振荡而没有故障时应可靠地将保护闭锁， 且振荡不停息，闭锁不应解除。 系统发生各种类型的故障(包括转换性故障)保护应 不被闭锁而能可靠地动作。 振荡的过程中发生故障时，保护应能正确地动作。 先故障后又发生振荡时保护不致无选择性的动作。,5. 振荡闭锁回路,1）反应测量阻抗变化速度的振荡闭锁回路, ZIII、ZII、ZI同时动作时，允许ZI、ZII动作于跳闸； ZIII先起动，经过时间t0后ZI、ZII才起动时，则把ZI、ZII闭锁。,2）利用负序（或零序）电流增量元件起动的振荡闭锁回路 负序分量滤过器： 负序电压滤过器 负序电流滤过器,短路时：I2和3I0突然变化，电容C1充电，QDJ动作; C1充满电 后，QDJ中电流消失，但可通过另一个自