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1、第三章 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电流保护对于容量大、电压高和结构复杂的网络，难于满足电网对保护的要求。一般只适用于35kv及以下电压等级的配电网。对于110kv及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原理。距离保护：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。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，即(3-1)式中 被保护线路母线的相
2、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。在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压为，测量电流为故障电流，这时的测量阻抗为保护安装处到短路点的短路阻抗，(3-2),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 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，目前获得广泛应用的是阶梯型时限特性，称为距离保护的、段,距离保护的第段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。以保护3为例，其起动阻抗的整定值必须躲开这一点短路时所测量到的阻抗，即。考虑到阻抗继电器和电流、电压互
3、感器的误差，需引入可靠系数（一般取0.80.85）：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段。距离段整定值的选择不超过下一条线路距离段的保护范围，同时高出一个 的时限，以保证选择性。引入可靠系数，则保护3的起动阻抗为,距离段和段的联合工作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以下四种元件组成，其逻辑关系如图3-2所示。,第二节 阻抗继电器,阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是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。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
4、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。由于 可以写成 的复数形式，所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出来。,一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器单相式圆特性和直线特性阻抗继电器的构成方法有两种：比幅式阻抗继电器，比相式阻抗继电器。（一）特性分析及电压形成回路1全阻抗继电器（1）幅值比较全阻抗继电器的动作与边界条件为：或,比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：,（2）相位比较相位比较的动作特性如图3-6 所示，继电器的动作与边界条件为 与 的夹角小于等于，即(
5、3-6)两边同乘以电流量得(3-7)上式中，量超前于 量时 角为正，反之为负。构成相位比较的电压形成回路如图3-7所示。,2.方向阻抗继电器(1)幅值比较,方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，动作具有方向性，幅值比较的动作与边界条件为：(3-8)两边同乘以电流得(3-9),（2）相位比较相位比较的方向阻抗继电器动作特性如图3-8（b）所示，其动作与边界条件为(3-10)分式上下同乘以电流(3-11)方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3-10所示。,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：,（2）相位比较偏移特性
6、阻抗继电器相位比较分析，如图3-12所示，其相位比较的动作与边界条件为两边同乘以电流得(3-15)偏移特性阻抗继电器幅值比较和相位比较的电压形成回路与方向阻抗继电器的类似，这里从略。,(二)阻抗继电器的比较回路 具有圆或直线特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法来构成，也可以用比较两个电气量相位的方法来实现。,第三节阻抗继电器的接线方式,一、对距离保护接线方式的要求根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电流应满足：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。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。,.,阻抗继电器的常用接线方式,二
7、、反应相间短路阻抗继电器的接线三相短路如图3-26所示，由于三相对称，三个阻抗继电器 的工作情况完全相同，以 为例分析。设短路点至保护安装地点之间的距离为L千米，线路每千米的正序阻抗为，则保护安装地点的电压：,三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点之间的正序阻抗，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，分析此时三个阻抗继电器的测量阻抗。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继电器 的测量阻抗为,五、对距离保护的评价 1主要优点（1）能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求。（2）阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中段距离保护基本不受运行方式的影响，而、段仍受系统运行方式变化的影响，但比电流保护要小些，保护区域和灵敏度比较稳定。,2.主要缺点（1）不能实现全线瞬动。对双侧电源线路，将有全线的30%40%范围以第段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。（2）阻抗继电器本身较复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此，距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。,
