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1、目 录35kv输电线路距离保护课程设计2第一章 输电线路距离保护31.1距离保护的作用及基本原理31.1.1距离保护原理31.1.2 距离保护的时限特性41.1.3 三段式距离保护原理框图51.2 单相阻抗继电器的动作特性与构成原理81.2.1 阻抗继电器类型81.2.2 阻抗继电器的构成101.2.3复平面下阻抗继电器特性121.3 阻抗继电器的接线方式141.3.1对接线方式的基本要求141.3.2反应相间短路的阻抗继电器的接线方式141.4影响阻抗继电器正确测量的因素161.4.1故障点过渡电阻的影响17 1.5影响距离保护正确动作的因素.17 1.5.1分支电流对距离保护的影响171.
2、5.2 系统振荡的影响.171.5.3电压回路断线的影响.171.5.4对断线闭锁装置的主要要求181.6继电器的选择191.6.1选用继电器的原则19 1.7 互感器的选择211.7.1 电流互感器的选择211.7.2 电压互感器的选择221.8距离保护的整定计算231.8.1距离保护各段的整定计算23 1.8.2整定计算过程27 1.9对距离保护的评价及适用范围28 35kv输电线路距离保护课程设计摘要：电流、电压保护具有经济、简单、可靠性高等突出优点、但是电力系统运行方式对保护动作范围影响很大，特别是在长距离，重负荷的高压输电线路以及长短线路的配合中，灵敏性要求以及快速切断故障的要求常常
3、不能满足。例如，对于高压长距离重负荷的线路，由于线路的最大负荷电流可能与末端短路电流比较接近，采用过电流保护，其灵敏性往往不能满足要求；对于电流速断保护，其保护范围受电网运行方式的变化而变化，保护范围小甚至没有保护区；对于多电源复杂网络，方向过电流保护的动作时限往往不能按选择性要求整定，而且动作时间长，继电保护快速性要求不能满足。因此，距离保护在35KV及以上电压等级、运行方式变化多端的多电源复杂系统中得到广泛应用，距离保护解决了电流电压保护存在的灵敏性不足的问题，并且性能完善。了解距离保护基本原理，距离保护的时限特性，充分认识到相间距离保护的“四统一”技术设计要求，解决电压回路断线闭锁问题，
4、以及距离保护的震荡闭锁与防止过负荷误动作的设计方法都应考虑在内。除此之外，故障类型判别和故障选相、工频故障分量距离保护也是保护的关键环节。总而言之，距离保护在我们目前电力系统中得到很快发展，在充分认识其原理的基础上将保护设计与实践统一才能造福于社会。本文以35kv输电线路距离保护为例做了说明与设计。关键词：距离保护，阻抗继电器，接线方式，整定计算，影响因素第一章 输电线路距离保护1.1距离保护的作用及基本原理电流、电压保护的主要优点是简单、经济、可靠、但由于受系统运行方式影响较大，尤其是在重负荷、高电压等级、长距离的复杂网络中选择性、灵敏性、快速切出故障的要求很难满足。因此，在结构复杂的电网中
5、，常采用距离保护，一种性能更加完善的保护装置。1.1.1距离保护原理距离保护是利用短路发生时电压电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果该距离小于整定值则保护装置动作，否则，保护装置不动作。 图1.1 距离保护原理示意图电力系统如图1.1所示，根据距离保护选择性要求，、只在MN内部故障时保护才动作，k3故障时保护不应动作，距离保护第1段应与电流速断保护一样，保护距离小于MN距离。整定距离用表示，当系统发生短路故障时，首先判断故障方向，若故障位于保护正方向，则设法计算出保护安装处到故障点的距离,若小于，说明故障发生在保护范围以内，这时保护应立即动作，跳开
6、相应的断路器；若大于则说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作。如果判断为反方向，直接判断为区外故障不动作。由此可见，通过判断故障方向，测量故障距离，判断故障发生在保护区内还是区外，进而决定保护是否需要跳闸，实现对输电线路的保护，。距离保护可以通过测量短路阻抗来测量和判断故障距离。1.1.2 距离保护的时限特性距离保护的动作时间与保护安装处至故障点之间的距离的关系为=，称为距离保护的时限特性。为了满足速动性、灵敏性、选择性的要求，目前采用三段式动作范围的阶梯时限特性。 图1.2 距离保护作用原理由图1.2可知保护3的三段式第I段为瞬时动作的、II段比I段高一个时间，III段比II段高一个时间。
7、要满足选择性的要求，保护3的第I段保护线路的80%85%，II段作为第I段的后备保护，保护范围延伸到下一级，但不超过保护2的第I段的保护范围同时由于相差一个时间，则若故障发生在保护2保护范围内，由于其为速断保护，也满足选择性要求。保护3的III段作为本保护前两段的后备保护，动作时限又高出时间。= 为第I段动作阻抗，距离保护第I段的可靠系数，当为计算值时，取0.8；当为测量值时取0.85.同理距离保护第I段的整定值为=距离保护第I段只能保护线路的80%85%，则线路末端的15%20%范围内故障需要设计保护第II段，其整定值为=为距离保护第II段可靠系数，取0.8.=距离保护的第I段与第II段联合
8、工作，构成本线路的主保护。为了做相邻线路的距离保护和断路器拒动的远后备保护，还要装设距离保护的第III段作为本保护前两段的近后备保护。时间整定值：1.1.3 三段式距离保护原理框图启动元件KL1KL2=1=1&出口1跳闸IAO 图1.3三段式距离保护的单相原理框图如图1.3所示，他由启动回路、测量回路、和逻辑回路三部分组成。（1） 启动回路启动回路由启动元件组成，其在发生故障瞬间作用，启动整套保护装置，并与动作元件组成与门，启动出口回路动作或跳闸，以提高继电保护装置的可靠性。该元件一般选用负序电流继电器（2） 测量回路作用：测量阻抗，判断故障点到保护安装处距离，判断故障处于哪段保护范围。测量回
9、路由距离元件组成。第I段与第II段采用方向阻抗继电器，III采用偏移圆特性继电器。（3） 逻辑回路作用：对启动、测量回路发回的信号进行判断，做出正确保护决定。动作过场分析;1) 在正常运行条件下，启动元件不启动，保护闭锁。2）正方向故障时，启动元件启动，若发生在I段保护范围内，阻抗继电器、均启动，由瞬时动作通过或门1与启动元件输出信号通过与门4瞬时动作作用于出口回路，断路器跳闸，个元件返回。若II段保护范围故障，则、起动，,则由带时限的通过时间元件通过或门1并与启动元件输出信号通过与门4瞬时作用于出口回路去跳闸，各元件返回。同理起动，断路器跳闸。3）电压互感器二次回路断线或电力系统振荡时，可通
10、过TV二次侧回路断线闭锁元件KL1或振荡闭锁元件KL2通过或门2再通过非门3闭所保护。1.2 单相阻抗继电器的动作特性与构成原理阻抗继电器是距离保护的核心元件，测量故障点到保护安装处距离，进而决定保护是否动作。1.2.1 阻抗继电器类型根据构造原理不同有点磁型、整流型，晶体管型、集成电路型、感应型之分；根据比较原理不同有幅值和相位比较式之分；根据输入量的不同，分为单相式和多相补偿式。单相补偿式阻抗继电器是加入继电器只有一个电压和一个电流的继电器，和的比值称为继电器测量阻抗Z。.保护安装处的一次电压，即母线电压；.保护安装处的一次电流；：电流互感器电流比；：电压互感器电压比；：一次测量阻抗。整定
11、值即按照上式整定，具体如下，为保护装置整定计算后的值，为整定阻抗。 (a) (b) 图1.4 阻抗继电器的动作特性 a） 网络图 b)阻抗特性图1方向阻抗继电器特性 2偏移圆阻抗继电器特性3全阻抗继电器特性单相阻抗继电器可用复数平面分析其动作特性，如图1.4a中BC的保护1，测量阻抗在复平面上，如图1.4b所示，线路B端至于平面原点并以阻抗角将线路AB、BC绘与复平面，长度按二次阻抗绘制。1.2.2 阻抗继电器的构成1. 比较电气幅值原理阻抗继电器的构成将测量电压与测量电流通过电压形成回路，得出阻抗继电器的两个幅值比较的电量、。是动作电量，是制动电量制动方程：具体操作如下图所示：动作量和制动量
12、经过整流滤波电路后进行幅值比较，最后经执行元件输出。电压形成回路动作量制动量整流滤波整流滤波幅值比较回路执行元件2. 比较两个电气量相位原理的阻抗继电器的构成测量电压、测量电流，经比较两个电气量电压形成回路，获得两个相位电气量、然后接入相位比较回路，若超前的相位为： ，最后经执行元件构成比较相位原理的阻抗继电器。、与、有以下关系:比较过程如下：输入量经电压形成回路输出后，进入相位比较回路，最后执行输出。电压形成回路相位比较回路执行元件1.2.3复平面下阻抗继电器特性偏移圆特性阻抗继电器的特征是正方向整定值为时，同时反方向偏移一个，如图1.5所示 图1.5 具有偏移圆特性的阻抗继电器的动作特性圆
13、内为动作区，圆外为非动作区，圆的直径为，圆心坐标为。2.方向阻抗继电器 图1.6 方向阻抗继电器动作特性与偏移圆类似，只是反向整定为零。动作条件为：3. 全阻抗继电器 图1.6全阻抗继电器动作特性动作条件：1.3 阻抗继电器的接线方式1.3.1对接线方式的基本要求根据距离保护的基本原理，加入继电器的电压电流，需满足以下要求：1） 继电器测量阻抗正比于短路点到保护安装处的距离。2）继电器测量电压与故障类型无关。表一 阻抗继电器采用不同的接线方式时，接入的电压和电流除此之外， 阻抗继电器的测量阻抗应不受短路故障点过渡电阻的影响反应相间注意事项:1、 只有采用与故障回路相关的电流、电压才能实现距离的测量 。 2、故障回路在相间时，采用保护安装处的故障相相间电压和故障相间电流差可以反映故障距离，称为相间距离 。3、当故障回路经大地才能构成回路时，采用保护安装处的相电压和经零序补偿的相电流可以反映故障距离
