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1、第五章 电网的距离保护5.1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成电流保护优点：简单、经济、可靠，广泛应用于35KV及以下等级的电网；缺点：定值、保护范围以及灵敏度受系统运行方式变化的影响较大；一、距离保护的作用原理一、距离保护的作用原理 距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。正常：正常：短路：短路：二、距离保护的时限特性二、距离保护的时限特性 三、距离保护的主要组成元件三、距离保护的主要组成元件1 1
2、、起动元件（、起动元件（ ）判断系统是否发生故障；判断系统是否发生故障；2 2、测量元件、测量元件阻抗继电器；阻抗继电器；3 3、时间元件、时间元件时间继电器；时间继电器；4 4、振荡闭锁回路、振荡闭锁回路故障时短时开放距离保护故障时短时开放距离保护I I、IIII段，振荡时段，振荡时立即闭锁立即闭锁I I、IIII段；段；5 5、断线闭锁元件、断线闭锁元件电压互感器二次断线时闭锁距离保护；电压互感器二次断线时闭锁距离保护；6 6、出口执行元件；、出口执行元件；5.2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性一、构成阻抗继电器的基本原则一、构成阻抗继电器的基本原则 一次阻抗与继电器测量阻抗
3、一次阻抗与继电器测量阻抗(二次阻抗二次阻抗)之间的关系之间的关系 圆特性：圆特性： 全阻抗圆特性全阻抗圆特性 方向阻抗圆特性方向阻抗圆特性 偏移阻抗圆特性偏移阻抗圆特性苹果形动作特性橄榄形动作特性多边形特性多边形特性二、利用复数平面分析圆特性阻抗继电器二、利用复数平面分析圆特性阻抗继电器RjXABC1、全阻抗继电器全阻抗特性圆：以保护安装点(坐标原点)为圆心， 为半径的圆,圆内为动作区；反方向故障时会误动，没有方向性；1、全阻抗继电器RjXABC比幅式动作方程：1、全阻抗继电器RjXABC比相式动作方程：2、方向阻抗继电器RjXABC方向阻抗特性圆：过坐标原点，以 为直径的圆,圆内为动作区；反
4、方向故障时不会误动，本身具有方向性；2、方向阻抗继电器RjXABC比幅式动作方程：2、方向阻抗继电器RjXABC比相式动作方程：方向阻抗继电器交流回路的原理接线 3、偏移阻抗继电器ARjXBC比幅式动作方程：3、偏移阻抗继电器ARjXBC比相式动作方程：总总 结结4.三个阻抗意义和区别 （1）测量阻抗 加入继电器的电压与电流的比值（2）整定阻抗 继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗 （3）起动阻抗继电器刚好动作时，加入继电器的电压和电流的比值一、基本要求和接线方式一、基本要求和接线方式基本要求：基本要求：(1)测量阻抗正比于保护安装处到短路点之间测量阻抗正比于保护安装处到短路点之间的距离；的距
5、离；(2)继电器的测量阻抗与故障类型无关继电器的测量阻抗与故障类型无关;5.3 阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式 继电器继电器接线方式接线方式1230接接线+30接接线-30接接线具有零序具有零序电流流补偿的的0接接线阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式二、各种接线方式的分析：二、各种接线方式的分析：（一）母线残压的计算公式（一）母线残压的计算公式假设：假设：Z Z1 1 = Z = Z2 2不计负荷电流不计负荷电流（零序电流补偿系数）（零序电流补偿系数）K Z各相母线残压表达式如下：各相母线残压表达式如下：（二）（二）0 0接线方式接线方式的分析的分析1. 1. 三相短路三相短路
6、（二）（二）0 0接线方式接线方式的分析的分析（设设 ）1. 1. 三相短路三相短路2. 2. 两相短路（以两相短路（以BCBC两相短路为例）两相短路为例）2. 2. 两相短路（以两相短路（以BCBC两相短路为例）两相短路为例）3. 3. 两相接地短路（以两相接地短路（以BCBC两相接地短路为例）两相接地短路为例）3. 3. 两相接地短路（以两相接地短路（以BCBC两相接地短路为例）两相接地短路为例）4. 4. 单相接地短路（以单相接地短路（以A A相接地短路为例）相接地短路为例）4. 4. 单相接地短路（以单相接地短路（以A A相接地短路为例）相接地短路为例）（三）（三）零序电流补偿的零序电
7、流补偿的00接线方式接线方式的分析的分析 1. 1. 单相接地短路（以单相接地短路（以A A相接地短路为例）相接地短路为例）2. 2. 两相接地短路（以两相接地短路（以BCBC两相接地短路为例）两相接地短路为例）3. 3. 三相短路三相短路4. 4. 两相短路（以两相短路（以BCBC两相短路为例）两相短路为例）结结 论论（1 1）相间距离保护）相间距离保护00接线方式可以正确反应接线方式可以正确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能正确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能正确反应单相接地短路单相接地短路。（2 2）接地距离保护带零序电流补偿的接线方）接地距离保护带零序电流补偿的接线方
8、式，式，可以正确反应可以正确反应单相接地短路、两相接地短路和三单相接地短路、两相接地短路和三相短路时。不能相短路时。不能正确反应正确反应两相短路两相短路。 当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时，母线电压降到零或很小，加到继电器的电压为零或者小于继电器动作所需的最小电压时，方向继电器会出现死区。一、方向阻抗继电器的死区及消除方法一、方向阻抗继电器的死区及消除方法( (一一) ) 产生死区的原因产生死区的原因5.4 方向阻抗继电器的特殊问题方向阻抗继电器的特殊问题一、方向阻抗继电器的死区及消除方法一、方向阻抗继电器的死区及消除方法1. 1. 幅值比较式幅值比较式( (一一) ) 产生死区的
9、原因产生死区的原因2. 2. 相位比较式相位比较式（二）消除死区的办法（二）消除死区的办法引入极化电压引入极化电压 ，对极化电压的要求：，对极化电压的要求：1. 1. 与与 同相位；同相位；2.2.出口短路时，出口短路时， 应具有足够的数值且应具有足够的数值且能保持一段时间逐渐衰减到零。能保持一段时间逐渐衰减到零。（二）消除死区的办法（二）消除死区的办法1.1.幅值比较式幅值比较式（二）消除死区的办法（二）消除死区的办法2.2.相位比较式相位比较式同相位同相位（三）（三）获取极化电压的办法获取极化电压的办法常采用的两种办法:（1）利用R、L、C电路构成记忆回路（2）引入非故障相电压微机保护中采
10、用的办法： 故障前电压与故障电流比相来实现 当当 出出 口口 短短 路路 时时 ，Um突突降降到到零零，此此时时电电流流IR经经几几个个周周波波后后逐逐渐渐衰衰减减到到零零。该该电电流流在在记记忆忆回回路路的的电电阻阻上上产产生生极极化化电电压压UpUp，由由于于记记忆忆回回路路的的自自由由振振荡荡频频率率为为50HZ50HZ，所所以以其其相相位位保保持持原先的相位不变。原先的相位不变。1. 1. 记忆回路：记忆回路：*故障前故障前故障后故障后2. 2. 引入非故障相电压引入非故障相电压*基本上不起作用基本上不起作用。 正常运行时正常运行时RS又很大，又很大，较大，较大，主要由主要由产生，第三
11、相电压产生，第三相电压2. 2. 引入非故障相电压引入非故障相电压*当出口当出口ABAB相间短路时相间短路时 与与 同相位同相位 与与 同相位同相位 *F极化电压由记忆回路和引入第三相电压获得，其相位与故障前测量电压相同； F出口两相短路时，引入第三相电压而产生的UP可保证继电器的方向性;F 三相短路时，无第三相电压故不能消除出口三相短路的死区,此时由记忆回路起作用消除死区;结论： 极化电压的形成和作用一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 1. 1. 距离保护距离保护I I段：段： 按躲过线路末端短路整定。按躲过线路末端短路整定。 其中其中 5.5 距离保护的整定计算及评价距离保护的整
12、定计算及评价2. 2. 距离保护距离保护IIII段段 与相邻线路的距离与相邻线路的距离I I段配合段配合 其中其中 (1)(1)定值计算：定值计算： 2. 2. 距离保护距离保护IIII段段 按躲过线路末端变电所变压器低压按躲过线路末端变电所变压器低压母线短路整定母线短路整定 其中其中 取上述两项中数值取上述两项中数值小者小者作为保护的定值。作为保护的定值。 (2)(2)动作时间：动作时间： 2. 2. 距离保护距离保护IIII段段 (3)(3)灵敏性校验：灵敏性校验：若灵敏度不满足要求，则与相邻线路距离保若灵敏度不满足要求，则与相邻线路距离保护护IIII段配合段配合。 2. 2. 距离保护距
13、离保护IIII段段 3. 3. 距离保护距离保护IIIIII段段按按躲过最小负荷阻抗整定躲过最小负荷阻抗整定 其中其中 (1)(1)定值计算：定值计算： 3. 3. 距离保护距离保护IIIIII段段 对全阻抗继电器对全阻抗继电器对方向阻抗继电器对方向阻抗继电器按按躲过最小负荷阻抗整定躲过最小负荷阻抗整定 (1)(1)定值计算：定值计算： 3. 3. 距离保护距离保护IIIIII段段 对全阻抗继电器对全阻抗继电器对方向阻抗继电器对方向阻抗继电器按按躲过最小负荷阻抗整定躲过最小负荷阻抗整定 (1)(1)定值计算：定值计算： 结论：结论：躲同样负荷阻抗，方躲同样负荷阻抗，方向阻抗继电器的灵敏向阻抗继
14、电器的灵敏度比采用全阻抗继电度比采用全阻抗继电器提高器提高 倍。(2)(2)动作时间：动作时间： 3. 3. 距离保护距离保护IIIIII段段 3. 3. 距离保护距离保护IIIIII段段 （3 3）灵敏性校验）灵敏性校验 近后备近后备 1.5 远后备远后备 1.2 30km60km60kmID.maxXs1.max= 25Xs1.min= 20Xs2.max= 30Xs2.min= 25Uk%= 10.5ST= 31.5MVAABC 整定计算举例（P103）对相间短路距离保护1的I、II、III段进行整定计算解：1.有关各元件阻抗值的计算线路1-2的正序阻抗线路3-4、5-6的正序阻抗变压器
15、的等值阻抗2. 距离 I 段的整定(1) 整定阻抗(2) 动作时间3. 距离 II 段的整定(1) 整定阻抗1) 与保护3（或保护5）的 I 段配合而Kb.min的计算Xs1.minZ1-20.85Z3-40.15Z3-4Xs2.maxZ5-6ABCk13. 距离 II 段的整定(1) 整定阻抗1) 与保护3（或保护5）的 I 段配合而代入得2) 按躲开相邻变压器低压侧出口k2点短路整定Xs1.minZ1-2Xs2.maxZTABC取较小者k2(2) 灵敏性校验满足要求(3) 动作时间4. 距离 III 段的整定(1) 整定阻抗(2) 灵敏性校验1) 本线路末端短路时的灵敏系数满足要求满足要求2) 相邻元件末端短路时的灵敏系数相邻线路末端短路时不满足要求相邻变压器低压侧出口k2点短路时变压器增加近后备保护，整定计算略(3) 动作时间取例题网络连接图
