单侧电源辐射网络相间短路的距离保护.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电流保护简单可靠,整定、保护范围、灵敏度受电网接线方式、运行方式影响大,电流、电压保护一般只适用于,35kV,及以下电压等级的配电网。,35,kV,及其以上的复杂电网很难满足选择性、灵敏性和速动性的要求,对于,110kV,及以上电压等级的复杂网，线路保护采用何种保护方式？,距离保护,单侧电源辐射网络相间短路的距离保护,距离保护：,反映故障点至保护安装点之间的,距离,（或阻抗），并根据,距离远近而确定动作时间,的一种保护装置。,测量阻抗：,由施加于继电器的电压和电流测得的保护安装处至短路点的阻抗值。,当短路点距保护安装处,近,时，其测量阻抗,小,，动作时间,短,；当短路点距保护安装处,远,时，其测量阻抗,增加,，动作时,间,增长,；保证有选择性地切除故障线路,。,第一节 距离保护的作用原理,一、基本原理,使距离保护装置刚能动作的,最大测量阻抗,。,三个重要的基本概念,整定阻抗,Z,set,：,测量阻抗,Z,k,：,加入继电器的电压,U,k,、电流,I,k,的比值。,起动阻抗,Z,act,：,指编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗。发生短路时，当测量阻抗等于或小于整定阻抗时继电器动作。,距离保护的工作原理,A,B,C,Z,正常情况下：,测量阻抗,d,故障时：,测量阻抗,1,2,3,4,距离保护的实质是用,测量阻抗,与被保护线路的,整定阻抗,比较。,当短路点在保护范围以外时，即 时，,继电器,不动作,；,当短路点在保护范围以内时，即 时，,继电器,动作,。,当,d,点短路时，保护,1,测量的阻抗是,，保,护,2,测量的阻抗是 。,由于保护,1,距短路点较近，保护,2,距短路点较远，所以保护,1,的动作时间可以做得比保护,2,的动作时间短。这样故障由保护,1,切除，而保护,2,不动作。,这种选择性的配合，是靠适当地选择各个保护的整定值和动作时限来完成的。,定义,：动作时间与保护安装处至短路点之间距离关系,三段阶梯型时限特性，称距离保护的,、,、,段。,距离,段,希 望,：保护被保护范围全长，但满足选择性要求,动作值,：,动作时间,：,=,保护本身固有动作时间,二、距离保护的时限特性,A,B,2,1,Z,Z,Z,C,距离,段,动作值,：当保护,1,第,段末端短路时，保护,2,的测量阻抗为,动作时间,：,距离保护,段和,段联合构成本线路的,主保护,。,希 望,：保护范围不超出下一条线路距离,段的保护范围，同时带有高出一个 的时限。,A,B,2,1,Z,Z,Z,C,距离,段,=,按躲开正常运行的最小负荷阻抗来整定,不同工作特性阻抗继电器整定方法有差别。,动作时间：,希 望：,作为相临线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离,、,段的后备保护。,动作值：,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 的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯型时限特性。,=t,2,t,=t”,2,t,A,B,3,2,1,Z,Z,Z,C,t,3,t”,3,t”,3,t,2,t”,2,t,1,t”,2,保护,3,的,段,保护,3,的,段,保护,3,的,段,l,t,三、,距离保护的组成,起动元件,距离元件,时间元件,起动,Z,Z,Z,t,t,1,&,出口,跳闸,起动元件,故障瞬间起动整套保护装置,根据被保护线路,的不同，可选用,过电流继电器,、,低阻抗继电,器,或,反映负序和零序电流的继电器。,距离元件,测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗,），一般采用阻抗继电器。,时间元件,按照故障点到保护安装处的远近，根据预定的,时间特性确定动作的时限，以保证动作的选择,性，一般采用时间继电器。,阻抗继电器是距离保护装置的,核心,元件，主要,作用,：测量短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。,可以写成,的复数形式，利用复数平面来分析,这种继电器的动作特性,。,第二节 阻抗继电器,单相式阻抗继电器,：加入继电器的只有一个电压,（可,以是相电压或线电压）和一个电流,（可以是相电流或两相,电流之差）的阻抗继电器，和,的比值称为继电器的测量,阻抗 ，即,以,线路,B-C,的保护,1,为例，线路的,始端,B,位于坐标原点,，正方向线路的测量阻抗在第一象限，反方向线路的测量阻抗在第三象限，正方向线路测量阻抗与,R,轴之间角度为线路,B-C,的阻抗角 。,对保护,1,的,距离,段，起动阻抗应整定为,一、构成阻抗继电器的基本原则,为了减少,过渡电阻,以及,互感器误差,的影响，尽量简化继电器的接线，并便于,制造和调试,，通常把阻抗继电器的,动作特性扩大为一个圆,。如图所示，其中,1,为,全阻抗继电器,的动作特性，,2,为,方向阻抗继电器,的动作特性，,3,为,偏移特性的阻抗继电器,的动作特性,。,正方向短路时,：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗,Z,k,与,R,轴的夹角为线路的阻抗角,d,；,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。,阻抗继电器都接于电流互感器和电压互感器的二次侧，测量阻抗与系统一次侧阻抗之间存在关系：,1.,全阻抗继电器,特性,：以,B,点（继电器安装点）为圆心，以整定阻抗 为半径所作的一个圆。当测量阻抗 位于圆内时继电器动作，圆内为动作区，圆外为不动作区。当测量阻抗正好位于圆周上时，继电器刚好动作，此时阻抗为起动阻抗,。,二、阻抗继电器的特性分析,该特性是以原点为圆心作的圆，因此不论加入继电器的,电压和电流之间的角度,为多大，继电器起动阻抗在数值,上等于整定阻抗，即,，全阻抗继电器,没有方向性,。,（,1,）幅值比较,动作与边界条件：,（,2,）相位比较,动作与边界条件,:,测量阻抗在圆上,测量阻抗在圆内,动作边界条件,:,测量阻抗在圆外,特性,：以整定阻抗 为直径而通过坐标原点的一个圆。,圆内为动作区，圆外为不动作区。,当加入继电器的电压和电流之间的相位差 为不同数值时，继电器的起动阻抗也将随之改变。当 等于的阻抗角 时，继电器的起动阻抗达到最大，等于圆的直径，此时，阻抗继电器的保护范围最大，工作最灵敏。,2.,方向阻抗继电器,起动（即测量阻抗 位于圆内）条件为,当反方向发生短路时，测量阻抗 位于第三象限，继电器不能动作，它本身具有方向性，称方向阻抗继电器。,（,1,）幅值比较,（,2,）相位比较,动作边界条件,:,特性,：当正方向的整定阻抗为 时，同时向反方向偏移一个 ，其中 。圆内为动作区，圆外为不动作区。圆的直径为 ，圆心坐标,3.,偏移特性的阻抗继电器,（,1,）幅值比较,动作边界条件,:,（,2,）相位比较,动作边界条件,:,第三节 阻抗继电器的接线方式,(1),阻抗继电器的测量阻抗应正比于短路点到保护安装处之间的距离。,(2),阻抗继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化。,1.,对阻抗继电器接线要求,（,1,）接线定义,2.,反映相间短路故障接线,当 时，加在继电器端子上电压与电流的相位差为零。,为了正确反映保护安装处到短路点之间的距离，必须加入相间电压和同名相的两相电流差。,继电器,1,继电器,2,继电器,3,KZ,1,：,（,2,）三相短路,测量阻抗：,KZ,1,、,KZ,2,、,KZ,3,都能正确反应故障位置，若故障点落在保护范围，,3,个继电器都起动。,（,3,）二相短路,KZ,1,：,KZ,2,：测量阻抗落在区外，不能起动。,同理，,B-C,短路，,K2,起动；,C-A,短路，,K3,起动。因此，要接,3,个阻抗继电器分别反应不同的相间故障。,3.,反映接地短路故障的阻抗继电器接线,作用,：作为接地短路故障测量元件。,当发生单相金属性接地短路故障时，只有故障相的电压降低，故障点相对地电压为零。,以,A,相为例，故障点对地电压为零。,将,故障点,电压和电流分解为序分量，则,保护安装处,三序分量电压为,保护安装处,A,相电压为：,若加入继电器电压、电流为,则测量阻抗为,为了正确测量阻抗，加入继电器电压、电流应为：,其中,：,测量阻抗,:,加入相电压、带零序电流补偿的相电流，阻抗继电器就能正确测量保护安装处至短路点间距离。,继电器,1,继电器,2,继电器,3,第四节 距离保护的整定计算,1.,距离保护,段,（,1,）动作阻抗,（,2,）动作时限,2.,距离保护,段,（,1,）动作阻抗,1,）与下一线路的第一段保护配合,K,b,为分支系数，,2,）与相邻变压器的快速保护相配合,取,1,）、,2,）计算结果中的小者作为 。,含义：变压器一般采用瞬时动作的差动保护（可以理解为,I,段），其保护范围为元件全长，即变压器出口，折合成距离保护的,I,段定值即是 。,(2),动作时限,(3),灵敏度校验,如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第,段相配合的原则选择动作阻抗，即,第,段的动作时限应比下一线路第,段的动作时限大一个时限阶段，,3.,距离保护,段,(1),动作阻抗,按躲开最小负荷阻抗来选择，若第,段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为,式中,最小负荷阻抗，,(2),动作时限,(3),灵敏度校验,作近后备保护时,作远后备保护时,K,b,为分支系数，取最大可能值。,根据距离保护的工作原理，可在多电源的复杂网络中保证动作的,选择性,。,距离,段，保护全长,80%,85%,，两端合成起来有,30%,40%,长度不能,瞬时,切除，,0.5s,延时。,较电流保护的,灵敏度,高。,距离保护中，采用了复杂的阻抗继电器和大量辅助继电器，,可靠性,低,（指传统阻抗继电器）,。,4.,对距离保护的评价,线路：,变压器：,电源：,线路,AB,、,BC,整定,A,各段距离保护，,距离三段保护整定计算例题,解,：（,1,）保护,2,、,1,距离,I,段,（,2,）保护,2,距离,II,段,与线路,BC,的,I,段配合,当,C,短路时，,电源,B,是助增电流，因此,BC,线路和,AB,线路的最小分支系数应出现在电源,B,，,即电源,B,断开，这时,（当,C,短路时，变压器支路对短路电流没有影响）,与变压器差动保护配合,取以上较小者作为,II,段定值,II,段灵敏度,（,3,）距离,III,段（按方向继电器整定）,距离,III,段灵敏度校验,近后备：,远后备：,取额定电压,按方向阻抗继电器的整定阻抗,分支系数：,