距离保护-三段式距离保护（继电保护运行检修课件）

电网的距离保护距离保护的基本概念第一章阻抗继电器第二章三段式距离保护第三章影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施第四章短路点过渡电阻对距离保护的影响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及采取的防止措施电力系统振荡对距离保护的影响电压回路断线对距离保护的影响分支电流的影响对距离保护的评价5.4影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施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：短路点的过渡电阻；电力系统振荡；保护安装处与短路点间的分支电流的影响；保护装置电压回路断线。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施短路点过渡电阻对距离保护的影响1.电力系统中的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻Rt。短路点的过渡电阻Rt是指当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地的途径中所通过的物质的电阻，这包括电弧、中间物质的电阻，相导线与地之间的接触电阻，金属杆塔的接地电阻等。2、过渡电阻的特点短路点的过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻Rt，且电弧的长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬间电弧电流很大，电弧的长度很短，Rt很小。随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长，Rt随着增大，大约经0.1～0.15秒后，Rt剧烈增大。在相间短路时，过渡电阻主要由电弧电阻构成；在接地短路时，过渡电阻是故障电流从相到地通路中各部分的总电阻，除电弧电阻外，还包括杆塔接地电阻和杆塔电阻。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施短路点过渡电阻对距离保护的影响3、过渡电阻对距离保护的影响（1）单侧电源网络保护1的测量阻抗Zm1=Rt保护2的测量阻抗Zm2=ZAB+Rt影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施短路点过渡电阻对距离保护的影响当Rt较大时，可能出现Zm1已超出保护1第Ⅰ段整定的特性圆范围，而Zm2仍位于保护2第Ⅱ段整定的特性圆范围以内。此时保护1和保护2将同时以第Ⅱ段的时限动作，因而失去了选择性。结论：由于过渡电阻Rt的存在，使测量阻抗增大，保护范围减小。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，则相对地受过渡电阻的影响也越大。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施短路点过渡电阻对距离保护的影响（2）双侧电源的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。保护1和保护2的测量阻抗分别为:影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施短路点过渡电阻对距离保护的影响（3）对各段距离保护的影响距离Ⅰ段无动作延时，此时过渡电阻较小，因此过渡电阻对Ⅰ段影响小；距离Ⅱ段有动作延时，此时过渡电阻较大，因此过渡电阻对Ⅱ段影响大；距离Ⅲ段有动作延时，但是整定阻抗很大，阻抗继电器抗过渡电阻能力强，因此过渡电阻对Ⅲ段影响较小。4、减小过渡电阻对距离保护影响的措施（1）采用瞬时测定装置“瞬时测定”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。它通常应用于距离保护第Ⅱ段。在短路的初瞬间，KA及阻抗测量元件KR均动作→KM、KT起动，通过KA的接点及KM自保持，此后KM的动作与KR无关→经过KT的延时，发出跳闸脉冲。既使电弧电阻增大，使KR返回，保护仍能以预定的延时跳闸。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施短路点过渡电阻对距离保护的影响2）采用带偏移特性的阻抗继电器过渡电阻使得测量阻抗向R轴偏移，阻抗继电器的动作特性在+R轴方向所占面积越大，则受过渡电阻的影响越小。因此为消除过渡电阻的影响，采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器，如偏移特性阻抗继电器等，即将阻抗继电器的动作特性向R轴偏移。短路点过渡电阻对距离保护的影响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及采取的防止措施电力系统振荡对距离保护的影响电压回路断线对距离保护的影响分支电流的影响对距离保护的评价5.4影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施电力系统振荡对距离保护的影响以变电站M处的保护为例，其距离Ⅰ段起动阻抗整定为0.85ZL，在下图中以长度MA表示，由此可绘出各种继电器的动作特性曲线。结论：在同样整定值的条件下全阻抗继电器受振荡的影响最大，而椭圆继电器所受的影响最小。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施电力系统振荡对距离保护的影响（1）继电器的动作特性在阻抗平面沿oo′方向所占的面积越大，受振荡的影响就越大。（2）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，而振荡中心在保护范围以外时，距离保护不会误动。（3）当保护的动作带有较大的延时时，如距离Ⅲ段，可利用延时躲开振荡的影响。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施电力系统振荡对距离保护的影响2、振荡闭锁回路（1）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,而短路时电流是突然增大,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,电力系统中不会出现负序分量；而短路时,总要长期(在不对称短路过程中)或瞬间(在三相短路开始时)出现负序分量。（2）对振荡闭锁回路的要求系统正常运行或没有发生短路故障，只发生振荡时,应可靠闭锁保护。在保护范围内发生故障时，不论系统有无振荡发生，保护都不应该闭锁而能正确动作。当保护范围以外发生故障引起系统振荡时，应可靠闭锁保护。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施电力系统振荡对距离保护的影响短路故障后继而发生振荡时,保护不应该无选择性动作。振荡过程中发生短路，保护应能正确动作。振荡平息后，振荡闭锁装置应能自动返回，为下一次动作做好准备。（3）振荡闭锁回路利用负序分量构成振荡闭锁回路；利用负序增量构成振荡闭锁回路；利用电气量变化速度构成振荡闭锁回路短路点过渡电阻对距离保护的影响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及采取的防止措施电力系统振荡对距离保护的影响电压回路断线对距离保护的影响分支电流的影响对距离保护的评价5.4影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施分支电流的影响1、带有助增电源网络保护安装处到短路点之间的线路上存在分支电源。线路NP上K点发生短路故障时,对于装在MN线路M侧的距离保护安装处母线上电压为：影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施分支电流的影响测量阻抗为：式中：Zl—线路单位公里的正序阻抗。Kb—分支系数，一般情况下可认为分支系数是实数，此式中Kb>1，故又称作助增系数，可用Kb.助表示。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施分支电流的影响分支电源的存在，产生助增电流，使M侧阻抗继电器测量阻抗增大，保护范围缩短，可能引起保护拒动，从而灵敏度下降。设，则助增系数可表示为：式中：ZsM—M侧母线电源等值阻抗。ZsN—N侧母线电源等值阻抗。ZMN—MN线路阻抗。分支系数与系统运行方式有关，在整定计算时应取较小的分支系数，以便保证保护的选择性。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施分支电流的影响2、带有汲出分支线网络保护安装处到短路点之间的线路上存在分支线路。在K点发生短路故障时，对于装在MN线路上M侧母线上的电压为：影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施分支电流的影响测量阻抗为：分支线路上的汲出电流使M侧阻抗继电器测量阻抗减小，保护范围增大，可能引起保护误动，从而失去选择性。Kb<1，故又称汲出系数，可用Kb.汲表示。汲出系数可表示为：式中：ZNP1、ZNP2—平行线路两回线阻抗，一般情况下数值相等。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施分支电流的影响测量阻抗为：设则总分支系数可表示为：在既有助增又有汲出的网络中，其分支系数为助增系数与汲出系数相乘积。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施分支电流的影响（4）分支系数①总的最大分支系数为：②总的最小分支系数为：影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施电压回路断线对距离保护的影响当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，这时阻抗元件失去电压而电流回路仍有负荷电流通过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。2、对断线闭锁装置的主要要求是：（1）当电压互感器发生各种可能导致保护误动作的故障时，断线闭锁装置均应动作，将保护闭锁并发出相应的信号。（2）当被保护线路发生各种故障，不因故障电压的畸变错误地将保护闭锁，以保证保护可靠动作。区分以上两种情况的电压变化的办法：看电流回路是否也同时发生变化。影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施对距离保护的评价1、选择性在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。2、速动性不能实现全线瞬动。距离保护Ⅰ段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至少有30%的范围保护要以Ⅱ段时间切除故障。3、灵敏性由于距离保护同时反应电压和电流，比单一反应电流的保护灵敏度高。距离保护第Ⅰ段的保护范围不受运行方式变化的影响。保护范围比较稳定。第Ⅱ、Ⅲ段的保护范围受运行方式变化影响。4、可靠性阻抗继电器本身较复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此，距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。电网的距离保护距离保护的基本概念第一章阻抗继电器第二章三段式距离保护第三章影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施第四章距离保护的时限特性距离保护的整定原则三段式距离保护整定计算5.3三段式距离保护距离保护的整定原则（1）各段保护在动作时限上按阶梯原则配合。（2）相邻元件的保护之间、主保护与后备保护之间、后备保护与后备保护之间均应配合。（3）相间保护与相间保护之间、接地保护与接地保护之间的配合，反应不同类型故障的保护之间不能配合。（4）上一线路与下一线路所有相邻线路保护间均需相互配合。（5）不同特性的阻抗继电器在使用中还需考虑整定配合。（6）对于接地距离保护，只有在整定配合要求不很严格的情况下，才能按照相间距离保护的整定计算原则进行整定。（7）了解所选保护采用的接线方式、反应的故障类型、阻抗继电器的特性及采用的段数等。（8）给出必需的整定值项目及注意事项。三段式距离保护距离保护的时限特性距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点的距离l之间的关系称为距离保护的时限特性。距离保护分为三段式，其中距离Ⅰ段瞬时动作，与距离Ⅱ段共同构成距离保护的主保护；距离Ⅲ段具有阶梯时限特性，为后备保护。三段式距离保护距离保护的时限特性1、距离Ⅰ段距离Ⅰ段与电流速断保护类似，也是瞬时动作，其动作时限仅为保护装置的固有动作时间。为了与下一条线路保护的Ⅰ段有选择性的配合，即两者保护范围不能重叠，因此，Ⅰ段的保护范围不能延伸到下一条线路中去，而为本线路的80%～85%，即Ⅰ段的动作阻抗整定为80%～85%线路全长的阻抗。2、距离Ⅱ段与限时电流速断保护类似，为了有选择性地动作，距离Ⅱ段的动作时限和动作阻抗要与相邻下一条线路的保护的Ⅰ段和Ⅱ段相配合。根据相邻线路之间选择性配合的原则：两者的保护范围重叠，则两保护的动作时限整定为不同。若动作时限相同，则保护范围不能重叠。三段式距离保护距离保护的时限特性因此，与下一条线路保护的Ⅰ段配合，采取整定时限大于下一条线路保护Ⅰ段时间一个措施，通常Ⅱ段的整定时限取0.5s；与下一条线路保护的Ⅱ段之间的配合，因两者时限相同，则保护范围不能重叠，故距离保护Ⅱ段的保护范围不能超过下一条线路距离Ⅰ段的保护范围，即Ⅱ段的动作阻抗整定为小于下一条线路第Ⅰ段保护范围末端短路时的测量阻抗。3、距离Ⅲ段距离Ⅲ段为本线路和相邻线路（元件）的后备保护，其动作时限的整定原则与过电流保护相同，即大于下一条变电站母线出线保护的最大动作时限一个，其动作阻抗应按躲过正常运行时的最小负荷阻抗来整定。距离保护的时限特性距离保护的