第五章--输电线路的距离保护3课件

一、距离保护的基本原理一、距离保护的基本原理 所谓距离保护距离保护，是指反应保护安装处到故障点之间的距离，并根据这一距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。当线路发生故障时，保护装置的测量阻抗当线路发生故障时，保护装置的测量阻抗Zr为线路的短路阻抗为线路的短路阻抗Zk;该阻抗的大小与故阻抗的大小与故障点到保障点到保护安装安装处的距离成正比。的距离成正比。所以，距离保所以，距离保护实质上是上是反反应阻抗降低而阻抗降低而动作作的的阻抗保阻抗保护。l因为 l所以反应测量阻抗的保护比电流保护灵敏度高。二、阶段式距离保护的构成二、阶段式距离保护的构成l三段式距离保护，为距离保护的三段式距离保护，为距离保护的I段、段、段和段和段。段。l距离保护距离保护I段和段和段共同作用，构成本线段共同作用，构成本线路的主保护。距离保护路的主保护。距离保护段是本线路的段是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。近后备保护和相邻线路的远后备保护。三、阶段式距离保护的实现三、阶段式距离保护的实现图图5 53 3 三段式距离保护的原理框图三段式距离保护的原理框图起动元件起动元件振荡闭锁振荡闭锁逻辑判断逻辑判断ZIZIIZIIIt1t2电压互感器电压互感器二次断线二次断线跳闸出口跳闸出口电电压压互互感感器器断断线线信号信号l1）正常运行情况下：）正常运行情况下：l2）当系统发生短路时）当系统发生短路时:l3）当系统发生振荡时）当系统发生振荡时:l4）当电压互感器二次回路断线时）当电压互感器二次回路断线时:第二节阻抗元件第二节阻抗元件l阻抗元件的作用是测量故障点到保护安装阻抗元件的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。比较，以确定保护是否动作。l1阻抗元件的分类阻抗元件的分类2阻抗元件的三个阻抗阻抗元件的三个阻抗 l（1）测量阻抗）测量阻抗 :加入阻抗元件的电压 和电流 之比称为阻抗元件的测量阻抗。是个变量。l（2）动作阻抗）动作阻抗 :使阻抗元件刚好动作的测量阻抗称为阻抗元件的动作阻抗。l（3）整定阻抗）整定阻抗 :动作阻抗的整定值称为阻抗元件的整定阻抗。l阻抗元件的动作特性决定阻抗元件的动作行为。l为了在被保护线路范围内发生短路时，阻抗元件可靠动作，阻抗元件的动作范围为一个复数阻抗平面上的一个区域。lZ=R+jX（复数平面）3、阻抗元件的动作特性、阻抗元件的动作特性l1阻抗圆特性l圆周内为阻抗元件的动作区，圆周外为阻抗元件的制动区，圆周为动作边界。l（1）全阻抗圆特性：无方向性）全阻抗圆特性：无方向性l （2）方向阻抗圆特性：有方向性，在保护安装）方向阻抗圆特性：有方向性，在保护安装处发生短路有死区处发生短路有死区l （3）偏移特性阻抗圆：保护动作在一定范围内）偏移特性阻抗圆：保护动作在一定范围内有方向性，且消除了保护安装处的有方向性，且消除了保护安装处的“死区死区”。l2四边形阻抗特性元件四边形阻抗特性元件3.多边形的阻抗特性多边形的阻抗特性l容许故障点过渡电阻的能力强；l躲过负荷阻抗的能力较强；l微机保护中容易实现。三、阻抗元件的接线方式三、阻抗元件的接线方式l阻抗元件的接线方式又称为距离保护的接阻抗元件的接线方式又称为距离保护的接线方式，指接入阻抗元件一定相别电压和线方式，指接入阻抗元件一定相别电压和一定相别电流的组合方式。一定相别电流的组合方式。1对阻抗元件接线方式的要求对阻抗元件接线方式的要求l1）阻抗元件的测量阻抗应正比于故障点到保护安装处的距离，且与电网的运行方式无关。l2）阻抗元件的测量阻抗应与故障类型无关，即同一地点发生不同类型故障时，应相同。2相间短路阻抗元件的接线方式相间短路阻抗元件的接线方式 （1）0接线方式电流电压的组合接线方式电流电压的组合0接线方式电流电压的组合接线方式电流电压的组合（2）30接线方式电流电压的组合接线方式电流电压的组合3接地故障阻抗元件的接线方式接地故障阻抗元件的接线方式表中表中K为补偿系数，其值为为补偿系数，其值为 第三节第三节 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 及防止措施及防止措施l一、电力系统振荡一、电力系统振荡l二、二、电压互感器二次回路断线电压互感器二次回路断线l三、短路点过渡电阻三、短路点过渡电阻l四、四、分支电流分支电流l一、电力系统振荡对距离保护的影响一、电力系统振荡对距离保护的影响l 1振荡的一般概念l振荡：电力系统中任意两个并列运行的电源间失去同步运行的现象。l特点：振荡时两电源电势之间的夹角随时间作周期性变化，从而使系统中各点电压及阻抗元件测量阻抗的幅值和相位也作周期性变化。2电力系统振荡时的电流和电压电力系统振荡时的电流和电压3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l 1）当当 时，振荡电流最大，电压最时，振荡电流最大，电压最低，阻抗降低，距离保护可能误动作。在低，阻抗降低，距离保护可能误动作。在振荡中心，由于电压为零，距离保护将误振荡中心，由于电压为零，距离保护将误动作。动作。l 2）阻抗元件的动作特性为全阻抗特性圆时，）阻抗元件的动作特性为全阻抗特性圆时，受振荡影响最严重；动作特性为方向特性受振荡影响最严重；动作特性为方向特性阻抗圆时，受振荡的影响次之；多边形动阻抗圆时，受振荡的影响次之；多边形动作特性的阻抗元件受振荡影响最小。作特性的阻抗元件受振荡影响最小。l3）当保护动作时限大于振荡周期时，保护）当保护动作时限大于振荡周期时，保护装置将不受振荡的影响。装置将不受振荡的影响。4振荡闭锁振荡闭锁l（1）系统振荡与三相短路的区别）系统振荡与三相短路的区别l1）系统振荡时，振荡电流和系统各点的电）系统振荡时，振荡电流和系统各点的电压随振荡角周期性变化，但变化速度较缓压随振荡角周期性变化，但变化速度较缓慢；而系统发生短路时，短路电流突增，慢；而系统发生短路时，短路电流突增，电压突降，变化速度较快。电压突降，变化速度较快。l2）系统振荡时，三相对称，无负序、零序）系统振荡时，三相对称，无负序、零序分量产生；而系统短路时，在不对称短路分量产生；而系统短路时，在不对称短路或三相短路瞬间，均有负序、零序分量产或三相短路瞬间，均有负序、零序分量产生。生。（2）振荡闭锁实现的方法）振荡闭锁实现的方法二、二、电压互感器二次回路断线对距离保护的影响电压互感器二次回路断线对距离保护的影响l影响：当电压互感器二次回路断线时，距离保护影响：当电压互感器二次回路断线时，距离保护将会失去电压。此时，测量阻抗减小为零，从而将会失去电压。此时，测量阻抗减小为零，从而引起保护的误动作。引起保护的误动作。l消除影响措施：利用电压互感器二次回路断线时，消除影响措施：利用电压互感器二次回路断线时，其二次回路产生零序电压的特点实现。其二次回路产生零序电压的特点实现。l为了区别于系统一次侧发生接地短路，采用在电为了区别于系统一次侧发生接地短路，采用在电压互感器二次侧的星形绕组断线时，该绕组二次压互感器二次侧的星形绕组断线时，该绕组二次回路出现零序电压，而电压互感器二次侧开口三回路出现零序电压，而电压互感器二次侧开口三角形绕组端口没有零序电压的特点实现。角形绕组端口没有零序电压的特点实现。TV接线示意图yyy三、短路点过渡电阻对距离保护的影响三、短路点过渡电阻对距离保护的影响l 过渡电阻：指相间短路或接地短路时，短路电流从一相到另一相或从相导线流入大地的途径中所经过的物质的电阻。l实验证明：相间短路时，过渡电阻主要由 l 电弧电阻构成。电弧阻值的估算通常为：l l导线对铁塔放电的接地短路时，铁塔及其接地电阻构成了过渡电阻的主要部分。三、短路点过渡电阻对距离保护的影响三、短路点过渡电阻对距离保护的影响单侧电源线路上：使阻抗元件的测量阻抗增大，保护保护2的的段保护拒动。段保护拒动。双单侧电源线路上：保护2：RfG1GMNABC122图513 双侧电源线路上过渡电阻对测量阻抗的影响k双单侧电源线路上：保护2：l 为超前的角度。当为正时，将使测量阻抗的电抗部分增大，可能使保护拒动。l 为负时，使测量阻抗的电抗部分减小，可能引起某些保护的误动作。3减小过渡电阻影响的方法减小过渡电阻影响的方法l1)采用能容许较大过渡电阻而不致拒动的阻采用能容许较大过渡电阻而不致拒动的阻抗元件。抗元件。l2)取短路瞬间的测量阻抗值。取短路瞬间的测量阻抗值。l3）通过检测故障信号行波从保护安装处到）通过检测故障信号行波从保护安装处到故障点再从故障点返回到保护安装处花掉故障点再从故障点返回到保护安装处花掉的时间判断故障点发生的具体位置，以决的时间判断故障点发生的具体位置，以决定是否应该动作，此法不受过渡电阻影响。定是否应该动作，此法不受过渡电阻影响。四、四、分支电流的影响及消除影响的方法分支电流的影响及消除影响的方法l1分支电流的影响分支电流的影响l（1）助增电流的影响）助增电流的影响l助增：当保护安装处与短路点之间连接有助增：当保护安装处与短路点之间连接有分支电源时，使故障线路的电流大于流过分支电源时，使故障线路的电流大于流过保护装置电流的现象，称为助增。保护装置电流的现象，称为助增。l助增电流：产生助增现象的分支电源通过助增电流：产生助增现象的分支电源通过的电流称为助增电流。的电流称为助增电流。助增分支电流的存在，使保护1第II段的测量阻抗增大。第II段保护范围末端短路时，保护的第II段将拒动。l（2）汲出分支电流的影响）汲出分支电流的影响l汲出：当保护安装处与短路点之间的有分汲出：当保护安装处与短路点之间的有分支负荷（分支线路）时，使通过故障线路支负荷（分支线路）时，使通过故障线路的电流小于流过保护装置电流的现象，称的电流小于流过保护装置电流的现象，称为汲出。为汲出。l汲出电流：产生汲出现象的分支线路中的汲出电流：产生汲出现象的分支线路中的电流称为汲出电流。电流称为汲出电流。影响：第II段保护范围外短路时，保护的第II段将误动。l2消除分支电流影响的方法消除分支电流影响的方法l在保护整定计算时，选取合适的分支在保护整定计算时，选取合适的分支系数。即在计算保护的整定值时，其系数。即在计算保护的整定值时，其分支系数应选择实际可能的最小值。分支系数应选择实际可能的最小值。第四节第四节 距离保护的整定计算距离保护的整定计算l以图以图516所示为例：设线路所示为例：设线路AB、BC都装设三都装设三段距离保护，试整定计算保护段距离保护，试整定计算保护1各段的动作阻抗各段的动作阻抗和动作时限。和动作时限。l三、距离三、距离段整定计算段整定计算l1动作阻抗动作阻抗l按躲过最小负荷阻抗整定。按躲过最小负荷阻抗整定。l保护采用全阻抗圆特性阻抗元件时，第保护采用全阻抗圆特性阻抗元件时，第段的动作阻抗为段的动作阻抗为:l保护采用方向阻抗圆特性阻抗元件时，其第保护采用方向阻抗圆特性阻抗元件时，其第段段的动作阻抗为的动作阻抗为: