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 Ub 0动作Iab Ia Ib 0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 ZJ l 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 Rg 1050lg Rg接地短路 500KV300 220KV100 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 m 1 2时 Z保护背后 m 1 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 但可通过另一个自保持线