第二章距离保护

1、中国电力出版社第一节 距离保护的基本原理（理解）第二节 单相式阻抗继电器的动作特性及构成原理（本章重点，掌握）第三节 阻抗继电器的接线方式第五节 距离保护的震荡闭锁（理解）第六节 距离保护电压回路的断线闭锁（理解）第七节 影响距离保护正确动作的因素（掌握）中国电力出版社本章讲述了距离保护的基本工作原理主要组成元件及动作时限，重点讲述了单相式阻抗继电器的构成原理及其动作特性。应用幅值比较原理和相位比较原理在复平面上分析单相式阻抗继电器的动作特性，以及用这两种原理构成各种单相式阻抗继电器的方法。本章讲述了相间短路保护的基本接线方式及方向阻抗继电器产生死区的原因，消除死区的措施及引入极化电压。分析了

2、过渡电阻、分支电流、系统振荡、电压回路断线对测量阻抗的影响。中国电力出版社1、要求了解距离保护的工作原理，主要组成元件及动作时限特性2、重点掌握下述内容：（1）常用阻抗继电器名称、特点及动作参数（动作阻抗、返回阻抗、测量阻抗和整定阻抗）的基本概念。（2）熟练掌握用幅值比较原理和相位比较原理，在复平面上分析单相阻抗继电器的动态特性。以及用这两种原理构成常用单相式阻抗继电器的方法。（3）掌握阻抗继电器用于相间短路的基本接线方式；用于接地保护的基本接线方式。（4）掌握方向阻抗继电器产生死区原因及消除死区的措施，并了解由于引入极化电压对阻抗继电器暂态特性的影响。（5）了解过渡电阻、电力系统振荡、电压回

3、路断线，分支电流对距离保护工作的影响及其防止措施。（6）熟练掌握三段式距离保护的整定计算。中国电力出版社第一节第一节 一、一、 1、使用 电流保护，其整定值选择、保护范围随电网接线方式和系统运行方式的变化而变化 。对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用过电流保护，其灵敏性也常常不能满足要求。在结构复杂的35KV高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是其中的一种。中国电力出版社2.距离保护距离保护：是反应故障点至保护安装处之间的距离，是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。并根据该距离的

4、大小确定动作时限的一种继电保护装置。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。处至故障点之间的阻抗。 该阻抗为保护安装处的电压与电流的比值，即该阻抗为保护安装处的电压与电流的比值，即 保护装置的动作时限是距离（或阻抗）的函数。即保护装置的动作时限是距离（或阻抗）的函数。即 1tf Z lmmmIUZ2K中国电力出版社二、距离保护的时限特性二、距离保护的时限特性距离保护的动作时间距离保护的动作时间t t与保护安装处到故障点之间的距离与保护安装处到故障点之间的距离l l的关系称为距离保的关系称为距离保护的时限特性，目前

5、获得广泛应用的是三阶梯型时限特性。护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯型时限特性。tKWL2WL1ZAB+ZKZKABCttt中国电力出版社1.起动元件起动元件:2.阻抗测量元件阻抗测量元件:3.时间元件时间元件 ：其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。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低阻抗继电器或负序电流继电器采用的是过电流继电器或者低阻抗继电器或负序电流继电器。 作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），、段采用带有方向性的方向阻抗继电器。段采用带有方向性的方向阻抗继电器。段采用带有偏移特性

6、的段采用带有偏移特性的阻抗继电器阻抗继电器作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。护动作的选择性，一般采用时间继电器。 起动IZIIZIIIZIIItIIt1&出口5.出口元件出口元件 ：保护装置动作后由出口执行元件去跳闸并且发出保护动作信号。：保护装置动作后由出口执行元件去跳闸并且发出保护动作信号。4、逻辑回路：逻辑回路的作用是对启动、测量回路送来的信号进行分析判断，作、逻辑回路：逻辑回路的作用是对启动、测量回路送来的信号进行分析判断，作 出正确的跳闸决定。出正确的跳闸决定。中国电力出版社三段

7、式距离保护 I段段： 保护区为本线路全长的80%-85%瞬时动作于本线路出口断路器； II段段：保护区为本线路全长，t=0.5s 动作于本线路出口断路器； III段段：躲最小负荷阻抗最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作于本线路出口断路器I、II段为主保护，III段为后备保护中国电力出版社第二节第二节 阻抗继电器阻抗继电器 一、阻抗继电器的动作特性一、阻抗继电器的动作特性单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压 （可以是相电压或线电压（可以是相电压或线电压) Um和一个电流和一个电流 Im（可以是相电流或两相电流差（可以是相电流或两相电流差) 的阻抗继

8、电器，加入继的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流比值称为继电器的测量阻抗。电器的电压与电流比值称为继电器的测量阻抗。作用：是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与整定值进行比作用：是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与整定值进行比较，以确定保护是否动作。较，以确定保护是否动作。 保护的启动阻抗为：保护的启动阻抗为：NPIopZZ85. 0mmmIUZMN1mZ2P3TVTAmImU中国电力出版社TVTANPTVTANPNTANPTVNmmmnnZnnIUnInUIUZ85. 0NPZ当线路正方向当线路正方向0.85 处发生短路时，阻抗继电器的测量阻抗为：处发生短路时，阻抗继电

9、器的测量阻抗为： MN1mZ2P3TVTAmImUI段阻抗继电器的整定值为段阻抗继电器的整定值为TVTAopIsetnnZZ中国电力出版社反方向短路时：测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相量，落在反方向短路时：测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相量，落在向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。 正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zm与与R轴的夹角为轴的夹角为线路的阻抗角线路的阻抗角 L；IsetZ123MRPjXIsetZ1.由于过渡电阻及互感器误差的影响，测量阻抗由于过渡电

10、阻及互感器误差的影响，测量阻抗可能偏离可能偏离Zset的方向的方向2.考虑继电器接线应尽量简化并且便于制造和调试，考虑继电器接线应尽量简化并且便于制造和调试，阻抗继电器的动作特性应该是包含阻抗继电器的动作特性应该是包含Zset在内的简单在内的简单图形。图形。中国电力出版社二、阻抗继电器的构成方法二、阻抗继电器的构成方法（一）全阻抗继电器（一）全阻抗继电器 特性特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安装点为圆心、全阻抗继电器的动作特性是以保护安装点为圆心、以整定阻抗以整定阻抗Zset为半径所作的一个圆。为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。外为非动作区，

11、圆周是动作边界。 特点特点：动作无方向性；动作无方向性；起动阻抗起动阻抗= =整定阻抗整定阻抗 oRjXsetZmZ1中国电力出版社1.比幅式全阻抗继电器比幅式全阻抗继电器oRjXsetZmZ1setmmsetmZIUZZ动作方程动作方程中国电力出版社90arg27090arg270setmmsetmmsetmsetmZIUZIUZZZZ2.比相式全阻抗继电器比相式全阻抗继电器oRjXsetZsetmZZ 1setmZZ 中国电力出版社TVTAmImU1UZIsetm2U动作量：制动量：setmZIU1mUU2全阻抗继电器交流回路的原理接线全阻抗继电器交流回路的原理接线 中国电力出版社TVTA

12、mImUsetmZIXUTURYUsetmmxZIUUsetmmYZIUU动作量：制动量：中国电力出版社方向阻抗继电器的特性圆是个以整方向阻抗继电器的特性圆是个以整定阻抗为直径而通过坐标原点圆定阻抗为直径而通过坐标原点圆 ，圆内为动作区，圆外为制动区。当圆内为动作区，圆外为制动区。当正方向短路时，测量阻抗正方向短路时，测量阻抗ZmZm 在第在第I I象象限，如故障在保护范围内，限，如故障在保护范围内，Z Zm m 落在落在园内，继电器动作。反向短路，测园内，继电器动作。反向短路，测量阻抗在第三象限，继电器不动作。量阻抗在第三象限，继电器不动作。保护动作具有方向性。保护动作具有方向性。其阻抗动作

13、其阻抗动作方程为：方程为：)cos(msetsetmZZm（二）方向阻抗继电器（二）方向阻抗继电器 方向阻抗继电器动作特性方向阻抗继电器动作特性oRjXsetZsetmZZ mZset中国电力出版社1 1、方向阻抗继电器、方向阻抗继电器n 特点：特点：当加入阻抗继电器的电压和电流之间的相位为不同当加入阻抗继电器的电压和电流之间的相位为不同数值时，起动阻抗就不同。当测量阻抗角数值时，起动阻抗就不同。当测量阻抗角mm= =setset时，继电时，继电器的起动阻抗最大器的起动阻抗最大 。等于园的直径，此时，阻抗继电器的保。等于园的直径，此时，阻抗继电器的保护范围最大，工作最灵敏。护范围最大，工作最灵

14、敏。 为使继电器工作在最灵敏状态，为使继电器工作在最灵敏状态，应调整整定阻抗角应调整整定阻抗角setset等于线路短路阻抗角等于线路短路阻抗角mm。n 在第三象限无动作区在第三象限无动作区 setmsetZZZ21211、幅值比较动作方程、幅值比较动作方程msetmmsetIZUIZ2121动作电压方程动作电压方程: :l对于对于 电压降可以用电抗变换器电压降可以用电抗变换器UXUX来获得来获得, ,对于对于U Um m 可直接从母线电压互感器可直接从母线电压互感器TVTV二次侧获得。二次侧获得。msetIZ21中国电力出版社rUrIAU电电压压形形成成回回路路动作量 制动量整流滤波整流滤波幅

15、值比较回路执行执行元件元件BUAUAU跳闸跳闸 中国电力出版社90arg27090arg270setmmmsetmmZIUUZZZ2.比相式方向阻抗继电器比相式方向阻抗继电器动作方程为动作方程为Zset-ZmZset-ZmZset-ZmZmZmZm00090180270中国电力出版社方向阻抗继电器交流回路原理接线方向阻抗继电器交流回路原理接线TVTAmImUsetmZI211UTUR2UsetmZI21mUsetmZIU211setmmZIUU212动作量：制动量：中国电力出版社（三）偏移特性阻抗继电器三）偏移特性阻抗继电器它是以它是以 为直径的圆，坐标原点在圆内，正向整定为直径的圆，坐标原点

16、在圆内，正向整定阻抗阻抗 ，偏移第，偏移第III象限的反向阻抗为象限的反向阻抗为 ，圆内为动作，圆内为动作区，特性圆半径为区，特性圆半径为 圆心坐标为圆心坐标为setsetZZsetZsetZsetZ)1 (21)(21)(210setsetsetsetsetZZZZZZ特点：其动作特性介于方向特点：其动作特性介于方向阻抗继电器和全阻抗继电器之间阻抗继电器和全阻抗继电器之间其在第三象限的动作范围与其在第三象限的动作范围与偏移率偏移率的大小有关，一般取的大小有关，一般取0.10.2.没有完全的方向性没有完全的方向性中国电力出版社1.比幅式偏移特性阻抗继电器比幅式偏移特性阻抗继电器以电流以电流Im

17、乘以上式两边，得出偏移乘以上式两边，得出偏移特性阻抗圆继电器动作特性方程为特性阻抗圆继电器动作特性方程为setmsetZZZ)1 (21)121setmsetZZZ)1 (21)121setmsetmmZIZIU)1 (21)1 (21（6-13）（6-12 ）幅值比较形式的动作阻抗方程幅值比较形式的动作阻抗方程为为 ：mZsetZZ)1 (2100ZZmsetZ中国电力出版社2、比相式偏移特性阻抗继电器、比相式偏移特性阻抗继电器0090arg270setmsetmZZZZsetZZ)1 (2100090arg270setmmsetmmZIUZIUmZ0ZZm中国电力出版社四、具有多边形动作特

18、性的阻抗继电器四、具有多边形动作特性的阻抗继电器 1. 1. 四边形特性阻抗继电器的动作特性四边形特性阻抗继电器的动作特性oD RCBA 四边形以内为动作区，以外为不动作区四边形以内为动作区，以外为不动作区，即测量阻抗末端位于四条边上为动作边界。，即测量阻抗末端位于四条边上为动作边界。 中国电力出版社二、具有多边形动作特性的阻抗继电器二、具有多边形动作特性的阻抗继电器 若测量阻抗落在四边形以内，则阻抗：若测量阻抗落在四边形以内，则阻抗： ， ， 四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角小于四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角小于180180，要求继电器，要求继电器动作。若测量阻抗落在四边形之外，则

19、阻抗：动作。若测量阻抗落在四边形之外，则阻抗：ZIZI、Z2Z2、Z3Z3、Z4Z4四个四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角大于阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角大于180180要求继电器不动作。要求继电器不动作。 rZmZ1ZZZmA2ZZZmB3ZZZmC4ZZZmD中国电力出版社一一、方向阻抗继电器的死区及其消除方法方向阻抗继电器的死区及其消除方法 （一）（一）方向阻抗继电器死区方向阻抗继电器死区msetmmsetIZUIZ2121对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为 对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作

20、条件为 ，无法进行比相，因而继电器也不动作。无法进行比相，因而继电器也不动作。 , , 继电器不动作。继电器不动作。安装处安装处第三节第三节 方向阻抗继电器的特殊问题方向阻抗继电器的特殊问题发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。MN1mZ2P3TVTAmImUK中国电力出版社 （二）消除方向阻抗继电器死区方法（二）消除方向阻抗继电器死区方法在幅值比较式方向阻抗继电器的两个比较量中引入相等的插入电压在幅值比较式方向阻抗继电器的两个比较量中引入相等的插入电压U Uchch 也叫极化电压也叫极化电压UjUj。UjUj 和和UchUch应满足以

21、下要求应满足以下要求（1 1）UchUch和和UjUj应与应与UmUm同相同相（2 2）当保护安装处出口短路时，）当保护安装处出口短路时， UchUch和和UjUj应不为零或能保持一段时间逐应不为零或能保持一段时间逐渐衰减到零。渐衰减到零。方法一、采用记忆回路（同方法一、采用记忆回路（同KWKW），），主要是保证方向阻抗继电器在暂态过主要是保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作程中正确动作。方法二、当稳态情况下，靠引入非故障相电压（引入第三相电压）消除方法二、当稳态情况下，靠引入非故障相电压（引入第三相电压）消除两相短路的死区。两相短路的死区。 中国电力出版社1、记忆回路：记忆回路： mUIR

22、LCRUutmuJRuu 故障前故障后 在出口短路时，极化电压在出口短路时，极化电压 在衰减到零之前存在，在衰减到零之前存在， 与与 同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。 pUmU中国电力出版社 对瞬时动作的距离对瞬时动作的距离I I段方向阻抗继电器，采用记忆回路，段方向阻抗继电器，采用记忆回路，将电压回路作成是一个对将电压回路作成是一个对50HZ50HZ工频交流的串联谐振回路。工频交流的串联谐振回路。 结论：在电阻结论：在电阻R R上的压降上的压降 与外加电压同相位，记忆电与外加电压同相位，记忆电压压 Up Up 通过记忆变压器与通过记忆变压器与 Um U

23、m 同相位。同相位。 RU1.1.记忆回路记忆回路 JpsetIUUZK中国电力出版社引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为： pmsetmUpmsetUIZUKUIZ2121中国电力出版社mU122121UUUIZUKUIZpmsetmUpmsetsetmZIPU1U2U 在出口短路时，极化电压在出口短路时，极化电压 在衰减到零之前存在，在衰减到零之前存在， 与与 同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。 pUmU1U2U中国电力出版社2.2.引入非故障相电压：引入非故障相电压：思考：记忆回路只能保证思考：记忆回路只能保

24、证方向阻抗继电器在暂态过程中方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，但它的作用时间有正确动作，但它的作用时间有限。限。解决方法：引入非故障相电压。解决方法：引入非故障相电压。 第三相电压为第三相电压为C C相，它通过相，它通过高阻值的电阻高阻值的电阻R R接到记忆回路中接到记忆回路中 CrCr和和RrRr的连接点上。的连接点上。 正常时正常时 ：电压：电压 较高且较高且L L、C C处于工频谐振状态，而处于工频谐振状态，而R Rh h值又值又很大，第三相电压很大，第三相电压 基本上不起作用。基本上不起作用。 ABUCU中国电力出版社当系统中当系统中ABAB相发生突然短路时：相发生突然短路时： hA

25、CLChACRLRLCLRCRUjXjXRRUIRjXIjXjXRjXII)(AChLLRcRPURXjXI jRIUUbEaE)(mabUEbUaUPRUUcEACU中国电力出版社结论：电阻结论：电阻R R上电压降超前上电压降超前 9090，即极化电压与故障，即极化电压与故障前电压前电压 同相位。因此，当保护安装处出口两同相位。因此，当保护安装处出口两相短路时，第三相电压可以保证方向阻抗继电器正相短路时，第三相电压可以保证方向阻抗继电器正确动作，即能消除死区。确动作，即能消除死区。ACURUbEaE)(mabUEbUaUPRUUcEACU中国电力出版社二、极化电压的引入对方向阻抗继电器动作特

26、性的影响二、极化电压的引入对方向阻抗继电器动作特性的影响（一）方向阻抗继电器的稳态特性（一）方向阻抗继电器的稳态特性1.比相式方向阻抗继电器比相式方向阻抗继电器0090arg270setmmPZIUU在稳态情况下在稳态情况下Up与与Um同相位，引入极化电压不改方向阻抗继电器的稳态特性。同相位，引入极化电压不改方向阻抗继电器的稳态特性。当保护安装处发生金属性短路时，由于当保护安装处发生金属性短路时，由于Um=0，而，而Up不为零并可维持一段时间，不为零并可维持一段时间，所以继电器仍然可以保持和有所以继电器仍然可以保持和有Um时完全相同的动作特性。因为极化电压时完全相同的动作特性。因为极化电压Up

27、为为比相电路提供了一个相位参考的依据，使方向阻抗继电器能够判别故障的方向，起了方比相电路提供了一个相位参考的依据，使方向阻抗继电器能够判别故障的方向，起了方向极化的作用，所以称其为极化电压。向极化的作用，所以称其为极化电压。中国电力出版社02121|UZIUnZIsetmmTsetm实际动作条件：比幅式方向阻抗继电器mTsetmmKoperInUZIUZ0.02121UZIUnZIsetmmTsetm假设上式中各向量均为同相位，假设上式中各向量均为同相位，则上列方程可写为则上列方程可写为0UZIUnsetmmToRjXsetZsetmZZmZ中国电力出版社考虑考虑U U0 0的影响后，给出的影

28、响后，给出Z Zop.kop.k= =f(If(Im m) )的关系曲线如下图所示。的关系曲线如下图所示。 当加入继电器的电流较小时，继电器的动作阻抗将下当加入继电器的电流较小时，继电器的动作阻抗将下降，使阻抗继电器的实际保护范围缩短。为了把动作阻抗降，使阻抗继电器的实际保护范围缩短。为了把动作阻抗的误差限制在一定的范围内，规定了加入阻抗元件的电流的误差限制在一定的范围内，规定了加入阻抗元件的电流必须使保护范围误差不超过必须使保护范围误差不超过10%10%，即精工电流。，即精工电流。 三、阻抗继电器的精工电流三、阻抗继电器的精工电流acImIoperKZsetZsetZ9.0中国电力出版社精工

29、电流：就是当精工电流：就是当 时，继电器的动作阻时，继电器的动作阻抗抗 ，即比整定阻抗缩小了，即比整定阻抗缩小了10%10%。 三、阻抗继电器的精工电流三、阻抗继电器的精工电流acmIIsetkopZZ9 . 0 因此，当因此，当 时，就可以保证起动阻抗的误时，就可以保证起动阻抗的误差在差在10%10%以内，而这个误差在选择可靠系数时，已经被考以内，而这个误差在选择可靠系数时，已经被考虑进去了。虑进去了。 acmII op rZsetZ0.9setZrIminopImaxacIminacI中国电力出版社引入精确工作电流的意义引入精确工作电流的意义： 1 1、它是用来衡量继电器动作阻抗与整定阻抗

30、之间、它是用来衡量继电器动作阻抗与整定阻抗之间的误差是否满足的误差是否满足10%10%的要求的要求 2 2、当加入阻抗继电器的电流大于精工电流，说明、当加入阻抗继电器的电流大于精工电流，说明阻抗继电器的误差在阻抗继电器的误差在10%10%之内之内 3 3、为了减小阻抗继电器的误差，精工电流越小越、为了减小阻抗继电器的误差，精工电流越小越好。好。中国电力出版社第三节第三节 阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式 一、对距离保护接线方式的要求及接线种类一、对距离保护接线方式的要求及接线种类 根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电流应满足如下要求：

31、流应满足如下要求： 1 1、继电器的测量阻抗、继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点应能准确判断故障地点，即与，即与故障点至保护安装处的距离成正比故障点至保护安装处的距离成正比。 2 2、继电器的测量阻抗、继电器的测量阻抗应与故障类型应与故障类型无关，即保护范围不无关，即保护范围不随故障类型而变化。随故障类型而变化。 中国电力出版社 阻抗继电器常用的接线方式有四类，如下表所示。表中阻抗继电器常用的接线方式有四类，如下表所示。表中“”表示按相间电压或相电流差，表示按相间电压或相电流差，“Y”Y”表示按相电压或相电流。、表示按相电压或相电流。、接线方式；、接线方式；、接线方式接线方式 ；、反应接地故

32、障的接线方；、反应接地故障的接线方式。式。中国电力出版社 设短路点至保护安装地点之间的距离为设短路点至保护安装地点之间的距离为L L千米，线路每千米，线路每千米的正序阻抗为千米的正序阻抗为Z Z1 1 ，则保护安装地点的电压应为：则保护安装地点的电压应为： 此时，此时，KI1KI1阻抗继电器的测量阻抗为阻抗继电器的测量阻抗为 结论：在三相短路时，三个结论：在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点之间的路点到保护安装地点之间的正序阻抗，三个继电器均能正序阻抗，三个继电器均能正确动作。正确动作。 lZIIlZIlZIUUUBABABAAB111)(（一）

33、三相短路（一）三相短路当功率因数等于当功率因数等于1 时，接入继电器的电压时，接入继电器的电压 与电流的夹角为与电流的夹角为0 0，采用线电压，采用线电压和两相电流差的接线方式，为反应各种相间故障，在和两相电流差的接线方式，为反应各种相间故障，在B、C、A相各相各接入一只阻抗继电器接入一只阻抗继电器。A B CAIBICIZl)3(KlZIIUZBAABKI1)3(1 .中国电力出版社（二）二相短路（二）二相短路: : CCKBBBKAAACBAEUUlZIUUlZIUIII110) 2(KABCAIBICIZllZIEUlZIUlZIEIIUZlZIEUlZIEUlZIIIUZlZIIlZI

34、IIIUZACKAAKAACACCAKIBCKBBCKBBCBBCKIBABABAABKI111)2(3 .111)2(2 .11)2(1 .)()(设设AB两相短路，对两相短路，对K而言而言中国电力出版社结论：与三相短路时的测量阻抗相同。因此，结论：与三相短路时的测量阻抗相同。因此，KI1能正确动作。能正确动作。KI2、KI3不会动作。不会动作。 同理，在同理，在BCBC或或CACA两相短路时，相应地分别有两相短路时，相应地分别有KI2KI2和和KI3KI3能准确测量而正确动作。能准确测量而正确动作。 中国电力出版社( (三三) )中性点直接接地电网中两相接地短路中性点直接接地电网中两相接地

35、短路 设故障发生在设故障发生在ABAB相，相， 。设。设Z ZL L表示每千米的自感表示每千米的自感阻抗，阻抗，Z ZM M表示每千米的互感阻抗，则保护安装地点的故障表示每千米的互感阻抗，则保护安装地点的故障相电压应为：相电压应为：BAIIAALBMBBLAMUI Z LI Z LUI Z LI Z L 2ABK中国电力出版社继电器的测量阻抗为继电器的测量阻抗为 ： 其值与三相短路时相同，保其值与三相短路时相同，保护能够正确的动作。护能够正确的动作。 2ABKlZlZZIIlZZIIIIUZMLBAMLBABAABKI1)1 . 1(1 .)()(00接线方式在各种金属性相间短路时，其测量阻抗

36、接线方式在各种金属性相间短路时，其测量阻抗 都等于保都等于保护安装处到故障点之间的线路阻抗，能满足距离保护的要求。护安装处到故障点之间的线路阻抗，能满足距离保护的要求。AALBMBBLAMUI Z LI Z LUI Z LI Z L中国电力出版社二、反应接地短路阻抗继电器的接线方式二、反应接地短路阻抗继电器的接线方式 单相接地故障时，单相接地故障时，应将故障相的电压和电流加入到继电器中。对应将故障相的电压和电流加入到继电器中。对A A相阻抗继电器，接入继电器的电压相阻抗继电器，接入继电器的电压Um=UUm=UA A, ,电流电流ImIm=I=IA A。LZILZLZLZLZIA101101LZ

37、IKIA10)3(式中式中 称为零序补偿电流，其中称为零序补偿电流，其中 ，为常数；，为常数；0IK0113ZZKZlZIlZIlZIIIlZIlZIlZIUUUUAAAAAAAAAA00101021002211021)(中国电力出版社 接入继电器的电流接入继电器的电流 ，则故障相阻抗继，则故障相阻抗继电器的测量阻抗为电器的测量阻抗为 它能正确地测量从短路点到保护安装地点间的阻抗。它能正确地测量从短路点到保护安装地点间的阻抗。为了反应任一相的单相接地短路，接地距离保护也必须采为了反应任一相的单相接地短路，接地距离保护也必须采用三个阻抗继电器。这种具有用三个阻抗继电器。这种具有3KI3KI0 0

38、补偿的相电流接线方式补偿的相电流接线方式能够正确反应单相接地短路、两相接地短路和三相短路，能够正确反应单相接地短路、两相接地短路和三相短路，此时接于故障相的阻抗继电器的测量阻抗均为此时接于故障相的阻抗继电器的测量阻抗均为Z Z1 1L L。 四、反应接地短路阻抗继电器的接线四、反应接地短路阻抗继电器的接线 03 IKIIAmLZIKIUZAAKI10)1(3中国电力出版社第五节第五节 影响距离保护正确工作的因素影响距离保护正确工作的因素这里，主要分析过渡电阻、这里，主要分析过渡电阻、分支电流、分支电流、电力系统震荡电力系统震荡对对距离保护的影响。距离保护的影响。影响距离保护正确动作的因素主要有

39、：影响距离保护正确动作的因素主要有：、故障点的过渡电阻；、故障点的过渡电阻；、故障点至保护安装处之间的分支电流；、故障点至保护安装处之间的分支电流；、系统震荡；、系统震荡；、电压互感器二次回路断线；、电压互感器二次回路断线；、互感器的误差、互感器的误差、串联电容补偿的影响、串联电容补偿的影响中国电力出版社一、保护安装处和故障点间分支线对距离保护影响一、保护安装处和故障点间分支线对距离保护影响1 1、助增电流的影响、助增电流的影响：KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ1111KbABlZKlZ11CABIKlBKKIZADDBI中国电力出版社结论结论1 助增电流助增电流I

40、IDBDB的存在的存在，使，使AB线路线路A侧阻抗继电器的侧阻抗继电器的测量阻抗增大，这意味着其保护范围将会缩短，测量阻抗增大，这意味着其保护范围将会缩短，相当于灵敏度下降相当于灵敏度下降 解决解决：在整定计算中解决，为保证选择性，应引在整定计算中解决，为保证选择性，应引入小的分支系数。入小的分支系数。中国电力出版社 2 2、外汲电流、外汲电流的影响的影响：KbABlZKlZ11KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ111111CABIKlBK1KIZAD2KI中国电力出版社结论2汲出电流汲出电流I IK2K2的存在的存在，使阻抗继电器的测，使阻抗继电器的测量阻抗减小，保护

41、范围延长，可能造量阻抗减小，保护范围延长，可能造成保护无选择动作。成保护无选择动作。 解决解决：在整定计算中解决，：在整定计算中解决，为保证选择性，为保证选择性，计算动作电流时引入最小分支系数计算动作电流时引入最小分支系数。中国电力出版社 二、短路点过渡电阻对距离保护影响二、短路点过渡电阻对距离保护影响1.1.短路点过渡电阻的特性短路点过渡电阻的特性 gggIlR1050短路点的过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻短路点的过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻RgRg，且，且电弧的长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬电弧的长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬间电弧电流很大，电弧的长度很短

42、，间电弧电流很大，电弧的长度很短，RgRg很小。随着电弧电很小。随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长，流的衰减和电弧长度的增长，RgRg随着增大，大约经随着增大，大约经0.10.10.150.15秒后，秒后，RgRg剧烈增大。剧烈增大。 中国电力出版社（二）过渡电阻对单侧电源线路的影响（二）过渡电阻对单侧电源线路的影响 当当RgRg较大时，可能出现较大时，可能出现Z Zm2m2已超出保护已超出保护2 2第第段整定的特性段整定的特性圆范围，而圆范围，而Z Zm1m1仍位于保护仍位于保护1 1第第段整定的特性圆范围以内。此段整定的特性圆范围以内。此时保护时保护1 1和保护和保护2 2将同时以第将同时

43、以第段的时限动作，因而失去了选段的时限动作，因而失去了选择性。择性。 保护保护2 2的测量阻抗为的测量阻抗为 ，gR 保护保护1 1的测量阻抗为的测量阻抗为 。 gABRZ中国电力出版社结论结论：短路点的过渡电阻总是使继电器的测量阻抗增大，使：短路点的过渡电阻总是使继电器的测量阻抗增大，使保护范围缩小，保护装置距短路点越近时，受过渡电保护范围缩小，保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小，则相对阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小，则相对地受过渡电阻的影响也越大。地受过渡电阻的影响也越大。 中国电力出版社 对于双侧电源的网络，短路点的过渡电阻可能使对于双侧电源的

44、网络，短路点的过渡电阻可能使测量阻抗增大，也可能使测量阻抗减小。测量阻抗增大，也可能使测量阻抗减小。 保护保护1 1和保护和保护2 2的测量阻抗分别为的测量阻抗分别为 当当 为正时，测量为正时，测量阻抗增大，当阻抗增大，当 为负时，为负时，测量阻抗的电抗部分将测量阻抗的电抗部分将减小。在后一种情况下，减小。在后一种情况下，可能导致保护无选择性可能导致保护无选择性的动作。的动作。 jgKKgKKKBmeRIIRIIIUZ1112jgKKABKAmeRIIZIUZ111中国电力出版社 （五）防止和减小过渡电阻影响的方法（五）防止和减小过渡电阻影响的方法 1 1）采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的

45、阻抗继）采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器，可防止过渡电阻对继电器工作的影响。电器，可防止过渡电阻对继电器工作的影响。如偏移如偏移特性阻抗继电器等特性阻抗继电器等2 2）利用瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作。利用瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作。就是把距离元件的最初动作状态，通过起动元件的动作而固就是把距离元件的最初动作状态，通过起动元件的动作而固定下来，当电弧电阻增大时，仍以预定的时限动作跳闸。它定下来，当电弧电阻增大时，仍以预定的时限动作跳闸。它通常应用于距离保护第通常应用于距离保护第段。段。 中国电力出版社 KAIKMKTtZKImUmI中国电力出版社在短路的初瞬间，在短

46、路的初瞬间，KAKA及及KIKI均动作均动作， KMKM、KTKT起动，通过起动，通过KAKA的接的接点及点及KMKM自保持，此后自保持，此后KMKM的动作与的动作与KIKI无无关，关，经过经过KTKT的延时发出跳闸脉冲。的延时发出跳闸脉冲。既使电弧电阻增大，使既使电弧电阻增大，使KIKI返回，保护仍返回，保护仍能以预定的延时跳闸。能以预定的延时跳闸。KI-+KMKAKTKMKMKT图6-63 瞬间测定装置的原理接线图减小过渡电阻对距离保护影响的措施减小过渡电阻对距离保护影响的措施中国电力出版社 三、电力系统振荡对距离保护的影响三、电力系统振荡对距离保护的影响 在电力系统中，由于输电线路在电力

47、系统中，由于输电线路 1.1.输送功率过大而超过稳定极限、输送功率过大而超过稳定极限、 2.2.无功功率不足而引起系统电压降低、无功功率不足而引起系统电压降低、 3.3.短路故障切除缓慢短路故障切除缓慢 4.4.由于采用非同期自动重合闸不成功由于采用非同期自动重合闸不成功 都有可能引起系统振荡。都有可能引起系统振荡。中国电力出版社（一）电力系统振荡时电流、电压的分布（一）电力系统振荡时电流、电压的分布 1.系统振荡时电流变化的特点系统振荡时电流变化的特点当系统发生振荡时，设当系统发生振荡时，设 超前于超前于 的相位角为的相位角为 , , ，且系统中各元件的阻抗角相等，则振荡电，且系统中各元件的

48、阻抗角相等，则振荡电流为流为 MENEEEENMZEZEEZZZEEINMSNLSMNMMMNMENEMRMXNRNX1X1RMI中国电力出版社cos1sinarctancos21)1 ()1 (2hhehhEheEeEEEEEEjMjMjMNMNM2sin21MEEh)(2cos21zjNLMMehhZEZZZEISNLSMSNLSMzRRRXXX arctan中国电力出版社2sin2ZEIMM=360, ZEIMM/2=180, 0MI结论：振荡电流的幅值及相位都与振荡角有关，只有振荡角恒定不变时，IM和为常数，振荡电流才是纯正弦函数，)(2cos21zjNLMMehhZEZZZEIcos

49、1sinarctanhh中国电力出版社系统系统M M、N N、Z Z点的电压分别为：点的电压分别为： sMMMMZIEUsNMNNZIEUZIEUMMZ21Z Z点位于点位于Z Z /2/2处处。2.2.电力系统振荡时电压的变化特点（电力系统振荡时电压的变化特点（系统阻系统阻抗角和线路阻抗角相等）抗角和线路阻抗角相等） LMNMMNZIUUU)21）UM,UN、UZ的矢量的末端落在的矢量的末端落在EM-EN直线上直线上3）UZ的矢量最小的矢量最小中国电力出版社母线母线M M的电压：的电压：MjMMMZZeEEU)1 (=0, 90, =180, 270, =360, MMEU MUMMMMZZ

50、E2EUU , MUMMEU , MU)1 (jMNMNMeEEEEEE中国电力出版社 在在Z Z点位于点位于Z Z /2/2处，处，4 4）当）当 =180=180 时，时，三相短路三相短路。 因此，继电保护装置必须具备区别三相短路和系统因此，继电保护装置必须具备区别三相短路和系统振荡的能力，才能保证在系统振荡状态下的正确工作。振荡的能力，才能保证在系统振荡状态下的正确工作。 此点的此点的电气参数与什么故障相类似？电气参数与什么故障相类似？I IM M=2E/Z=2E/Z 达最大值，达最大值，电压电压UzUz=0=0，ZIEUMMZ21此点称为系统振荡中心。此点称为系统振荡中心。电压电压Uz

51、Uz=0=0，中国电力出版社2.2.电力系统振荡对距离保护的影响电力系统振荡对距离保护的影响 M M母线上阻抗继电器的测量阻抗为母线上阻抗继电器的测量阻抗为应用尤拉公式及三角公式，有应用尤拉公式及三角公式，有 2jctg12e1jejj sincosSMjSMNMMSMMSMSMMMmZZeZZEEEZIEIZIEIUZ11于是于是 221)21(ctgZjZZZSMMm中国电力出版社 oMENENUMUMIzNMEEz中国电力出版社结论：阻抗继电器的测量阻抗将结论：阻抗继电器的测量阻抗将在在Z Z 的垂直平分线的垂直平分线OOOO 上移动。上移动。 221)21(ctgZjZZZSMMm中国

52、电力出版社以变电站以变电站M M处的保护为例处的保护为例, ,其距离其距离段起动阻抗整定为段起动阻抗整定为0.85ZL0.85ZL，在下图中以长度在下图中以长度MAMA表示，由此可绘出各种继电器表示，由此可绘出各种继电器的动作特性曲线。的动作特性曲线。 结论：在同样整定值的条件下全结论：在同样整定值的条件下全阻抗继电器受振荡的影响阻抗继电器受振荡的影响最大，而椭圆继电器所受最大，而椭圆继电器所受的影响最小。的影响最小。 2.2.电力系统振荡对距离保护的影响电力系统振荡对距离保护的影响 中国电力出版社结论：结论：(1)(1)继电器的动作特性在阻抗平继电器的动作特性在阻抗平面沿面沿oooo方向所占

53、的面积越大，受方向所占的面积越大，受振荡的影响就越大。振荡的影响就越大。(2)(2)保护安装地点越靠近于振荡保护安装地点越靠近于振荡中心，距离保护受振荡的影响越大，中心，距离保护受振荡的影响越大，而振荡中心在保护范围以外时，距而振荡中心在保护范围以外时，距离保护不会误动。离保护不会误动。 （3 3）当保护的动作带有较大）当保护的动作带有较大的延时时，如距离的延时时，如距离段，可利用段，可利用延时躲开振荡的影响。延时躲开振荡的影响。 中国电力出版社3.3.振荡闭锁回路振荡闭锁回路 （1a1a）电力系统振荡和短路时的主要区别。）电力系统振荡和短路时的主要区别。 振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢

54、振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢, ,而短路时电而短路时电流是突然增大流是突然增大, ,电压也突然降低。电压也突然降低。 振荡时电流和各点电压幅值均作周期变化，各点电振荡时电流和各点电压幅值均作周期变化，各点电压与电流之间的相位角也作周期变化。压与电流之间的相位角也作周期变化。 振荡时三相完全对称振荡时三相完全对称, ,电力系统中不会出现负序分量；电力系统中不会出现负序分量；而短路时而短路时, ,总要长期总要长期( (在不对称短路过程中在不对称短路过程中) )或瞬间或瞬间( (在三相在三相短路开始时短路开始时) )出现负序分量。出现负序分量。 中国电力出版社 （2 2）对振荡闭锁回路的要求

55、）对振荡闭锁回路的要求 系统振荡而没故障时系统振荡而没故障时, ,应可靠将保护闭锁。应可靠将保护闭锁。 系统发生各种类型故障系统发生各种类型故障, ,保护不应被闭锁。保护不应被闭锁。 在振荡过程中发生故障时在振荡过程中发生故障时, ,保护应能正确动作保护应能正确动作。 先故障先故障, ,且故障发生在保护范围之外且故障发生在保护范围之外, ,而后振荡而后振荡, ,保护不保护不能无选择性动作。能无选择性动作。 3.3.振荡闭锁回路振荡闭锁回路 中国电力出版社（3 3）利用负序）利用负序( (和零序和零序) )分量起动的振荡闭锁回路分量起动的振荡闭锁回路 负序电压滤过器负序电压滤过器 负序电压滤过器

56、负序电压滤过器: :从三相不对称电压中取出其负序从三相不对称电压中取出其负序分量的回路。目前广泛应用的是阻容双臂式负序电压滤分量的回路。目前广泛应用的是阻容双臂式负序电压滤过器，其参数关系为：过器，其参数关系为： 2211R3XX3R ,中国电力出版社当输入端加入电压时当输入端加入电压时, , 在在m-nm-n端的输出电压为端的输出电压为2X1RmnUUU 30j1bc30j1abeU23eU232211XI jRI 222bc111abXjXRUjRjXRU j3U3j3U3bcab 负序电压滤过器负序电压滤过器 中国电力出版社当输入端只有正序电压加入当输入端只有正序电压加入时时, , 0e

57、U23eU23UUU30j1bc30j1ab2X1Rmn 在在m-nm-n端的空载输出电压为端的空载输出电压为X2U6030R2Uab1IIbc1R1UX1Uobc1UUca1ab1U负序电压滤过器负序电压滤过器 中国电力出版社 当输入端有负序电压加入时当输入端有负序电压加入时, 2X1R2mnUUU 在在m-nm-n端的空载输出电压为端的空载输出电压为UR1Iab2bc2IR2UmnU306030obc2Uca2UUab2UX1X2U负序电压滤过器负序电压滤过器 30j2bc30j2abeU23eU23 60j2abeU23 30j2aeU351.中国电力出版社负序电流滤过器负序电流滤过器

58、负序电流滤过器负序电流滤过器: :从三相不对称电流中取出其负序分量的回路。从三相不对称电流中取出其负序分量的回路。目前常用的一种由电抗变压器目前常用的一种由电抗变压器TXTX和和电流变换器电流变换器TATA组成。组成。其中电抗变压输出为其中电抗变压输出为电流变换器的变比为电流变换器的变比为在电阻在电阻R R上的压降为上的压降为在在m-nm-n端子上的输出电压为端子上的输出电压为)(cbKkIIjzU12WWn RIIna)(10)()(cbkamnIIjZRIInU01中国电力出版社 当输入端加入正序电流时，输出电压为：当输入端加入正序电流时，输出电压为： )()(kacbkamnZnRIII

59、jZRInU3111111 当选取参数为当选取参数为 ，则，则kznR301mnUb1IoI a1c1II b1Ic1- =j zkna1I ( - I b1I ) c1 负序电流滤过器负序电流滤过器 中国电力出版社 当只有零序电流输入时当只有零序电流输入时 , ,在在TXTX和和TATA原边的安匝互相抵消。原边的安匝互相抵消。 01mnU负序电流滤过器负序电流滤过器 中国电力出版社Ic2Ib2oa2Ib2I-c2InIa2R kjzIb2-(Ic2)当只输入负序电流时，负序电流滤过器的输出电压为当只输入负序电流时，负序电流滤过器的输出电压为 222222)3()(1akacbkamnInRz

60、nRIIIjzRInU负序电流滤过器负序电流滤过器 中国电力出版社思考：思考： 除了利用负序分量构成振荡闭锁回路外，还可以利用除了利用负序分量构成振荡闭锁回路外，还可以利用哪些原理构成振荡闭锁回路？哪些原理构成振荡闭锁回路？1 1、利用负序增量、利用负序增量2 2、利用电气量变化速度、利用电气量变化速度中国电力出版社断线信号装置大都是反应于断线后所出现的零序电压断线信号装置大都是反应于断线后所出现的零序电压来构成的，其原理接线如下图所示。来构成的，其原理接线如下图所示。 这种反应于零序电压的断这种反应于零序电压的断线信号装置，在系统中发线信号装置，在系统中发出接地故障时也会动作。出接地故障时也会动作