电网的距离保护

电网的距离保护第一节距离保护概述一、距离保护的基本概念反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。

距离保护又称为阻抗保护

主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范围通常用整定阻抗的大小来实现。正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗

——被保护线路母线的相电压，测量电压；

——被保护线路的电流，测量电流；

——测量电压与测量电流之比，测量阻抗。线路任一点发生故障，测量阻抗为保护安装处到短路点的短路阻抗

当短路点在保护范围以外时，即>时继电器不动。当短路点在保护范围内，即<时继电器动作。二、时限特性距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的关系称为距离保护的时限特性。阶梯型时限特性图4-2三段式距离保护各段的保护范围和动作时间示意图距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，以保护3为例。考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数（一般取0.8~0.85）：为了切除本线路末端15%~20%范围以内的故障，需要设置距离保护第Ⅱ段。距离Ⅱ段整定值的选择不超过下一条线路距离Ⅰ段的保护范围，同时高出一个的时限。距离Ⅲ段的整定和过电流保护相似

距离Ⅰ段和Ⅱ段的构成本线路的主保护。三、距离保护的组成三段式距离保护装置一般由起动元件、阻抗元件、时间元件组成。第二节

阻抗继电器的接线方式

✦对距离保护接线方式的要求：加入继电器的电压和电流应满足：（1）继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保障安装处的距离成正比。（2）继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。一、反应相间短路阻抗继电器的接线1.三相短路

保护安装地点的电压：三个继电器均能正确动作

2．两相短路设以AB两相短路为例，对而言

能正确动作。、测量阻抗大于，不能动作。但能正确动作，所以和拒动不会影响整套保护的动作。3.中性点直接接地电网中两相接地短路保护安装地点的故障相电压

继电器的测量阻抗为

能够正确的动作二、反应接地短路阻抗继电器的接线当发生A相单相接地短路时，接入继电器的电压为

——称为零序补偿电流，其中为常数；

接入继电器的电流，则故障相阻抗继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。这种接线方式同样能够正确反应两相接地短路和三相短路。第三节阻抗继电器的构成原理阻抗继电器按其构成方式可分为单相式和多相补偿式。单相式阻抗继电器是指加入继电器的只有一个电压(相电压或线电压)和一个电流（相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。测量阻抗可以写成的复数形式，可以利用复数平面分析这种继电器的动作特性。一、阻抗继电器的动作特性和动作方程构成方法有两种：比幅式阻抗继电器，比相式阻抗继电器。1．全阻抗继电器（1）幅值比较全阻抗继电器的动作条件为：

或

（2）相位比较

继电器的动作与边界条件为

与

的夹角大于等于

，即

两边同乘以电流量得

量超前于量时角为正，反之为负。2.方向阻抗继电器(1)幅值比较幅值比较的动作与边界条件为：

两边同乘以电流得

（2）相位比较其动作与边界条件为

分式上下同乘以电流

3．偏移特性阻抗继电器（1）幅值比较偏移特性阻抗继电器的动作特性，圆的直径为与之差。动作条件：

两边同乘以电流：4．直线特性阻抗继电器幅值比较动作条件：相位比较动作条件：6．具有多边形动作特性的阻抗继电器✦阻抗继电器准四边形动作特性，准四边形以内为动作区，以外为不动区。✦设测量阻抗的实部为，虚部为，则在第Ⅳ象限部分的特性可以表示为

✦第Ⅱ象限部分的特性可以表示为

✦第Ⅰ象限部分的特性可以表示为

二、阻抗继电器工作电压和极化电压的物理意义

园特性全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器相位比较动作方程分别为式（4-9）、式（4-13）和式（4-17），通过比较不难发现，各式的分母具有相同的形式，记为

称为阻抗继电器的工作电压，又称为补偿电压。

如果以某一个电压为基准，测量工作电压相位的变化，就可以构成阻抗继电器。这个作为基准的电压，称为极化电压，又称为参考电压。

选择不同的极化电压，就可以构成不同特性的阻抗继电器。如果以保护安装处的母线电压为极化电压，就构成了方向阻抗继电器。不同地点发生短路时工作电压

的变化情况图4-18不同地点发生短路时

的变化（a）k1点短路；（b）k2点短路；（c）k3点短路；（d）k4点短路；2．反方向短路时的动作特性分析设记忆的故障前电压为

，以其为极化电压构成方向阻抗继电器的比相动作方程为假如短路前为空载，则

，从而有代入上式有四、以正序电压为极化电压的阻抗元件1．正方向短路以BC两相短路为例，工作电压为

为从而有BC相间阻抗继电器极化电压

为图4-23以正序电压为极化电压的阻抗继电器动作特性分析（a）正向短路时的动作特性；（b）反向短路时的动作特性①三相短路时的动作特性；②两相短路时的动作特性2．反方向短路反方向BC两相短路时有

一、短路点过渡电阻对距离保护的影响短路点的过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻Rg，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，Rg很小。随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长，Rg随着增大，大约经0.1～0.15秒后，Rg剧烈增大。

✦单电源网络，当线路的出线端经过短路时，保护1的测量阻抗为，保护2的测量阻抗为。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。

✦对双侧电源的网络—超前的角度短路点的过渡电阻可能使量阻抗增大，也可能使测量阻抗减小。

减小过渡电阻对距离保护的影响，通常采用

（1）采用瞬时测定装置

（2）采用容许较大过渡电阻的阻抗继电器二、电力系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路（一）电力系统振荡时电流、电压的分布当系统发生振荡时，设超前于的相位角为，系统中各元件的阻抗角相等，则振荡电流为系统振荡时Z点位于处。当时,达最大值，电压，此点称为系统振荡中心。(二)电力系统振荡对距离保护的影响系统振荡时，M母线上阻抗继电器的测量阻抗为

当系统所有元件的阻抗角都相同时，阻抗继电器的测量阻抗将在的垂直平分线上移动。.继电器的动作特性在阻抗平面沿方向所占的面积越大，受振荡的影响就越大。距离保护受振荡的影响还与保护的安装地点有关。当保护安装地点越靠近振荡中心，受到的影响越大；距离Ⅲ段，可利用延时躲开振荡的影响。

（三）振荡闭锁回路

2、对振荡闭锁回路的要求（1）系统振荡而没故障时,应可靠将保护闭锁。（2）系统发生各种类型故障,保护不应被闭锁。（3）在振荡过程中发生故障时,保护应能正确动作。（4）先故障,且故障发生在保护范围之外,而后振荡,保护不能无选择性动作。

3.振荡闭锁回路的工作原理（1）利用负序(和零序)分量或其增量起动的振荡闭锁回路。

（2）利用测量阻抗变化率不同构成振荡闭锁回路在电力系统发生短路时，测量阻抗

由负荷阻抗

突变为短路阻抗

，随后，又几乎不变；而在系统振荡时，测量阻抗

端点沿振荡轨迹缓慢变化，最小的幅值为保护安装处到振荡中心的线路阻抗。三、分支电流的影响当短路点与保护安装处之间存在有分支电路时，就出现分支电流，距离保护受到此分支电流的影响，其阻抗继电器的测量阻抗将增大或减小。1)助增分支故障线路的电流。此值将大于，这种使故障线路电流增大的现象，称为助增。距离保护1的测量阻抗为

为分支系数。在有助增电流时。由于助增电流的存在，使保护A的测量阻抗增大，保护范围缩短。

分支系数计算（助增）时，有最小值，此时相当于无分支在变电所A距离保护1的测量阻抗

为分支系数。具有外汲电流时，，与无分支的情况相比，将使保护1的测量阻抗减小，保护范围增大，可能引起无选择性动作。分支系数计算（外汲）具有外汲电流时，，最大时等于1，相当于无分支四、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。第五节距离保护的整定计算以下图为例，说明三段式距离保护的整定计算。

一、距离保护第Ⅰ段的整定

1.动作阻抗按躲过本线路末端短路来整定，即

为可靠系数，取0.8~0.85。

2．动作时限由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即

二、距离保护第Ⅱ段的整定

1．动作阻抗

（1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即

为可靠系数，取0.8；为分支系数，取相邻线路距离保护第一段保护范围末端短路时，流过相邻线路的短路电流与流过被保护线路的短路电流实际可能的最小比值，即（2）与相邻变压器的快速保护相配合

为变压器短路阻抗；可靠系数

=0.7;也取实际可能的最小值。

取（1）、（2）计算结果中的较小者

2.动作时限比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段

三、距离保护的第Ⅲ段的整定

1．动作阻抗

按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为

3．灵敏度校验作近后备保护时

作远后