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1、中国电力出版社,教材配套电子教案,继电保护原理,刘学军 编制,第六章 电网的距离保护,第六章电网的距离保护,第一节 距离保护的基本原理（理解）第二节 单相式阻抗继电器的动作特性及构成原理（本章重点，掌握）第三节 阻抗继电器的接线方式(重点理解0及正负30接线)。第五节 距离保护的震荡闭锁（理解）第六节 距离保护电压回路的断线闭锁（理解）第七节 影响距离保护正确动作的因素（掌握）,第六章学习主要内容及学习要点,本章讲述了距离保护的基本工作原理主要组成元件及动作时限，重点讲述了单相式阻抗继电器的构成原理及其动作特性。应用幅值比较原理和相位比较原理在复平面上分析单相式阻抗继电器的动作特性，以及用这两
2、种原理构成各种单相式阻抗继电器的方法。本章讲述了相间短路保护的基本接线方式及方向阻抗继电器产生死区的原因，消除死区的措施及引入极化电压。分析了过渡电阻、分支电流、系统振荡、电压回路断线对测量阻抗的影响。,第六章学习主要内容及学习要点,1、要求了解距离保护的工作原理，主要组成元件及动作时限特性2、重点掌握下述内容：（1）常用阻抗继电器名称、特点及动作参数（动作阻抗、返回阻抗、测量阻抗和整定阻抗）的基本概念。（2）熟练掌握用幅值比较原理和相位比较原理，在复平面上分析单相阻抗继电器的动态特性。以及用这两种原理构成常用单相式阻抗继电器的方法。（3）掌握阻抗继电器用于相间短路的基本接线方式；用于接地保护
3、的基本接线方式。（4）掌握方向阻抗继电器产生死区原因及消除死区的措施，并了解由于引入极化电压对阻抗继电器暂态特性的影响。（5）了解过渡电阻、电力系统振荡、电压回路断线，分支电流对距离保护工作的影响及其防止措施。（6）熟练掌握三段式距离保护的整定计算。,第一节 距离保护的基本原理,距离保护的作用：电流电压保护，其保护范围随系统运行方式的变化而变化。对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用过电流保护，其灵敏性也常常不能满足要求。在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是其中的一种。,距离保护：是反应故障点至保护安装处之间的距离
4、，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。短路点越靠近保护安装处，其测量阻抗就越小，则保护的时限就越短，反之，短路点越远，其测量阻抗就越大，则保护动作时限就越大。测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗。该阻抗为保护安装处的电压与电 流的比值，即。保护装置的动作时限是距离（或 阻抗）的函数。即。,一、距离保护的基本原理,二、距离保护的时限特性,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三阶梯型时限特性。,三、距离保护的组成,1.起动元件:,2.方向元件:,3.距离元件：,4.时间元件：,其主要作
5、用是在发生故障的瞬间起动整套保护。采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。,作用是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。,作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向继电器，或方向元件和阻抗元件相结合。,作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。,三、距离保护的组成,正常运行时:起动元件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。,正方向发生故障时:起动元件1和方向元件2动作，距离保护投入工作。,如果故障点位于距离段之外的距离段保护范围内，启动元件和方向元件启动则阻抗继电器4、6启动，由于时间元件t5t6故由距离保护5，II段通过出口元件去跳
6、闸。,如果故障点位于距离段之外的距离III段保护范围内，启动元件和方向元件启动,阻抗继电器6启动，III段通过出口元件跳闸。,如果故障点位于第段保护范围内，启动元件和方向元件启动则阻抗继电器3、4、6启动，由于时间元件5、6时限常长。故由距离保护3，I段通过出口元件去跳闸。,三段式距离保护动作情况分析,1、距离保护1第I段：瞬时动作，是保护本身固有的动作时间，其保护范围最好能保护线路AB全长，即整定阻抗为ZAB，实际上当线路末端短路和 BC线路出口短路时，电流相差不多，距离保护1的II段会误动。为此，距离保护1的I段的动作阻抗 ZOP.1ZAB，引入一个小于1的可靠系数Krel，使 式中 当为
7、计算值时，取0.8，当为测量值时，取0.85。同理，保护2 的I段一次整定值为：按上述原则整定动作阻抗后，它与瞬时电流速断保护一样，只能保护线路全长的8085。为切除线路末端1520范围内故障，需要设置距离保护II段。2、距离保护II段：II段整定值以使保护范围不超出下一条线路（如有多条线路取最短者）距离保护第I段的保护范围为准则。则保护1的II段一次侧整定值为：,三段式距离保护整定计算,3、距离保护第III段：动作阻抗应按躲过最大负荷电流时的最小阻抗整定，其整定值为 第III段动作时限比相邻线路保护第III 段动作时限最大者大一个时间阶梯。即 三段式距离保护的原理框图它由启动回路、测量回路和
8、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，启动元件可以采用电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序电流增量继电器。一般采用负序电流继电器。2、测量回路测量回路的作用是通过测量阻抗来判断短路点至保护安装地点之间的距离，3、逻辑回路逻辑回路的作用是对启动、测量回路送来的信号进行分析判断，作出正确的跳闸决定。,三段式距离保护整定计算,三段式距离保护的原理框图,分析下图三段式距离保护原理框图动作情况,启动回路,第二节 单相式阻抗继电器,单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压（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差)的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流比值称为
9、继电器的测量阻抗。作用是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与整定值进行比较，以确定保护是否动作。测量阻抗可表示为：,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,正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zr与R轴的夹角为线路的阻抗角L；,方向阻抗继电器,阻抗继电器的动作特性为一个圆。如下图所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。,阻抗继电器的动作特性,由于母线电压UN大于残压Ures，负荷电流IL小于短路电流IK。所以，正常负荷时阻抗 大于继电器动作阻抗，所以阻抗继电器不
10、动作。,当保护范围内发生短路故障时，母线电压降低母线残压大大小于额定电压，同时线路电流大大增加，短路电流大大大于负荷电流。故短路阻抗大大小于继电器动作阻抗，阻抗继电器动作。,图6-3阻抗继电器动作特性,按幅值比较原理构成的阻抗继电器的原理框图,图6-4幅值比较原理构成的阻抗继电器继电器的原理框图,方向阻抗继电器的特性圆是一个以整定阻抗为直径而通过坐标原点的圆，圆内为动作区，圆外为制动区。当正方向短路时，测量阻抗Zr 在第I象限，如故障在保护范围内，Zr 落在园内，继电器动作。反向短路，测量阻抗在第三象限，继电器不动作。保护动作具有方向性。其阻抗动作方程为：,一、比较幅值的圆特性阻抗继电器,1、
11、方向阻抗继电器,方向阻抗继电器动作特性,1、方向阻抗继电器,特点：当加入阻抗继电器的电压和电流之间的相位为不同数值时，动作阻抗就不同。为使继电器工作在最灵敏状态，应选择整定阻抗角Zset等于线路短路阻抗角ZL。,1、幅值比较动的作方程,将电流 乘以上式两边得到方向阻抗继电器的动作电压方程:,对于 电压降可以用电抗变换器UX来获得,对于Ur 可直接从母线电压互感器TV二次侧获得。,方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路,（6-12）,将,代入上式得出幅值比较形式的电压动作阻抗方程,动作量,制动量,动作与边界条件 为：,（6-13）,图6-6电压形成回路,2、偏移特性阻抗继电器,2、偏移特性阻抗继电器
12、,它是以 为直径的圆，坐标原点在圆内，正向整定阻抗，偏移第III象限的反向阻抗为，圆内为动作区，特性圆半径为 圆心坐标为。,2、偏移特性阻抗继电器,以电流Ir乘以上式两边，得出偏移特性阻抗圆继电器动作特性方程为,将,代入式（6-28）得电压动作方程：,（6-28）,（6-27）,幅值比较形式的动作阻抗方程为：,、,2、偏移特性阻抗继电器,偏移特性阻抗继电器动作特性的偏移情况可用偏移度表示：,动作量：,制动量：,故电压形成回路输出比较幅值两电气量分别为：,3、全阻抗继电器,全阻抗继电器的特性圆是一个以坐标原点为圆心，以整定阻抗的绝对值为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区。不论故障发生
13、在正方向短路故障，还是反方向短路故障，只要测量阻抗落在圆内，继电器就动作，所以叫全阻抗继电器。不论加入继电器电压与电流的相位差如何，动作阻抗不变，即全阻抗继电器动作不具有方向性。它的幅值比较形式阻抗动作方程为：,以电流 Ir乘以上式两边，得出全阻抗继电器动作方程为：,（6-24）,3、全阻抗继电器,故电压形成回路用于比较幅值的两电气量分别为：动作量；制动量 上式表明：全阻抗继电器实质是比较两电压的幅值。其物理意义是：正常运行时，保护安装处测量到的电压是正常额定电压，电流是负荷电流，阻抗继电器不起动；在保护区内发生短路故障时，保护测量到的电压为残余电压，电流是短路电流，阻抗继电器起动。,将 代入
14、 式（6-24）得幅值比较的电压动作方程如下：,(6-25),全阻抗继电器的幅值比较电压形成回路,动作量：制动量：,动作及边界条件：,图6-10全阻抗继电器的幅值比较电压形成回路,二、比较相位的圆特性阻抗继电器,若已知比较幅值两电气量UA和UB，便可以由UA和UB转换为比较相位的两电气量UC和 UD。根据幅值比较阻抗继电器动作条件，可得出比较相位的阻抗继电器的动作条件为：,（6-44）,（6-43）,图6-17 相位比较原理阻抗继电器的构成框图,1、方向阻抗继电器,比较相位两个电气量可写成如下形式，并将 代入式中。,1、方向阻抗继电器的动作方程,或表示为：,（6-48）,（6-49）,2、偏移
15、圆特性阻抗继电器,相位比较式两电气量：,偏移特性阻抗继电器动作方程为：,3、全阻抗继电器,相位比较式全阻抗继电器两电气量,全阻抗继电器的动作方程为：,将,和,代入上式得：,全阻抗继电器的相位比较角及动作特性,相位比较全阻抗继电器的两电气量电压形成回路,相位比较的动作及边界条件：,图6-23相位比较全阻抗继电器的两电气量电压形成回路,总结,1）测量阻抗是由加入阻抗继电器的测量电压与测量电流的比值所确定，测量阻抗角就是测量电压与测量电流之间的相位差。2）整定阻抗一般取保护安装处到保护区末端的线路阻抗作为整定阻抗。3）动作阻抗是使阻抗继电器起动的最大测量阻抗。方向、偏移阻抗继电器动作阻抗随阻抗角而变
16、。4）当偏移度等于0时，为方向阻抗继电器；偏移度等于1时，为全阻抗继电器,4.直线特性阻抗继电器,阻抗圆的半径为无穷大时，圆特性变为直线特性，则幅值比较的动作与边界条件为,两边同乘以测量电流得,相位比较的动作与边界条件为,上式中分子分母同乘以测量得,4直线特性阻抗继电器,由相位比较回路获得两电气量UC和UD后，进入相位比较回路。比相回路用来鉴别被比较电气量UC和UD的相位，满足式6-43时，即比相回路有输出，继电器动作。教材介绍了三种常见的相位比较回路，这里先介绍脉冲比相回路。其原理框图如下：,三、相位比较回路1、脉冲比相回路,三、相位比较回路,由于正脉冲u3是在UD波形由负变正过零时出现，故
17、从上述分析可知，u1与u3同时出现的现象在两电压u1和UD在正半周相重叠的0至180范围内发生，这时比相回路动作，因此，比相回路动作方程为：为满足阻抗继电器的动作条件式（6-43），电压UD应滞后比相电压UD90，即，因此，图6-24中UD是比相电压UD经移相90后的输出电压。,脉冲比相回路波形分析,2.二极管环形相位比较回路,二极管环形相位比较回路基于把两个进行比较的电气量的相位变化关系转换为直流输出脉动电压的极性变化。,2.二极管环形相位比较回路,假定,(1)当=0时：,输出电压Umn等于在一周期内电阻R1、R2上电压降的代数和，即,当相位角变化时，比相回路的输出电压Umn脉冲宽度及极性相
18、应产生变化。,(2)当=180时:,输出电压的平均值为负极性最大值。,(3)当=90时:,从波形图可知，Umn为正、负脉冲，其脉冲宽度均为90。显然，这时输出电压的平均值是零。,当为其它任意角度时，同样可得到相应的输出电压Umn的正、负脉冲的宽度及其幅值，从而可绘出如下图所示的Umn.pj=f()关系曲线。,由图可知，仅当相位角的变化在-9090范围的条件下，输出电压平均值为正值，这就保证了阻抗继电器动作条件。,四、具有多边形动作特性的阻抗继电器,1.四边形特性阻抗继电器的动作特性,四边形以内为动作区，以外为不动作区，即测量阻抗末端位于四条边上为动作边界。,二、具有多边形动作特性的阻抗继电器,
19、若测量阻抗落在四边形以内，则阻抗：，四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角小于180，要求继电器动作。若测量阻抗落在四边形之外，则阻抗：ZI、Z2、Z3、Z4四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角大于180要求继电器不动作。,五、方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法,思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，会不会有死区？为什么？,对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为,对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为,，无法进行比相，因而继电器也不动作。,继电器不动作。,当保护出口短路时：,1.记忆回路,思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，采用什么措施消除死区？,对瞬时动作的距离I段方向阻
20、抗继电器，采用记忆回路，将电压回路作成是一个对50HZ工频交流的串联谐振回路。,结论：在电阻Rr上的压降 与外加电压同相位，记忆电压 通过记忆变压器与 同相位。,引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：,1.记忆回路,在出口短路时，极化电压 在衰减到零之前存在，与 同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。,2.引入第三相电压,思考：记忆回路只能保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，但它的作用时间有限。,解决方法：引入非故障相电压。,第三相电压为C相，它通过高阻值的电阻R接到记忆回路中 Cr和Rr的连接点上。,正常时：电压 较高且Lr、Cr处于工频谐振状态，而R值又很大，第三相电压 基本上不起作用
21、。,当系统中AB相发生突然短路时：,2.引入第三相电压,结论：超前 近90，电阻Rr上电压降 超前 90，即极化电压与故障前电压 同相位。因此，当出口两相短路时，第三相电压可以保证方向阻抗继电器正确动作，即能消除死区。,2引入第三相电压,四、阻抗继电器的精工电流和精工电压,实际上方向阻抗继电器的临界动作方程为:,假设上式中各向量均为同相位，则上列方程可写为,（6-69）,由上式令Ur=0,Zop.r=0可得继电器最小动作电流Iop.min为：Iop.min=U0/KI,考虑U0的影响后，给出 的关系曲线如下图所示。,当加入继电器的电流较小时，继电器的动作阻抗将下降，使阻抗继电器的实际保护范围缩
22、短。这将影响到与相邻线路阻抗元件的配合，甚至引起非选择性动作。为了把动作阻抗的误差限制在一定的范围内，规定了精工电流。,四、阻抗继电器的精工电流和精工电压,精工电流：就是当 时，继电器的动作阻抗，即比整定阻抗缩小了10%。,四、阻抗继电器的精工电流和精工电压,因此，当 时，就可以保证起动阻抗的误差在10%以内，而这个误差在选择可靠系数时，已经被考虑进去了。,在继电器通以精工电流的条件下，其动作方程：,代入上式,将,结论：精工电流与反应元件的灵敏性（U）及电抗变换器的整定阻抗有关。,四、阻抗继电器的精工电流和精工电压,得：,同理可得：,为了便于衡量阻抗继电器的灵敏度，有时应用精工电压作为继电器的
23、质量指标。,精工电压：就是精工电流和整定阻抗的乘积，即,结论：它不随继电器的整定阻抗而变，对某指定的继电器而言，它是常数。在整定阻抗一定的情况下，U0越小，Iac.min越小，即Uac越小，继电器性能越好。,四、阻抗继电器的精工电流和精工电压,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及接线种类,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如下要求：,1、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。,2、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。,阻抗继电器常用的接线方式有四类，如下表所示。表中“”表示按相间电压或相电
24、流差，“Y”表示按相电压或相电流。、接线方式；、接线方式；、反应接地故障的接线方式。,一、对距离保护接线方式的要求及接线种类,二、反应相间短路故障阻抗继电器的接线（一）阻抗继电器的0接线,以K点为例分析之。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Z1，则保护安装地点的电压应为：,此时，阻抗继电器的测量阻抗为,结论：在三相短路时，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。,1.三相短路,采用线电压和两相电流差的接线方式，为反应各种相间故障，在、相各接入一只阻抗继电器。,2.两相短路,设AB两相短路，对K1而言,则,结论：与三相短
25、路时的测量阻抗相同。因此，K1能正确动作。K2、K3不会动作。,同理，在BC或CA两相短路时，相应地分别有K2和K3能准确测量而正确动作。,3.中性点直接接地电网中两相接地短路,设故障发生在AB相，。设ZL表示每千米的自感阻抗，ZM表示每千米的互感阻抗，则保护安装地点的故障相电压应为：,继电器的测量阻抗为：,其值与三相短路时相同，保护能够正确的动作。,3.中性点直接接地电网中两相接地短路,（二）反应相间短路阻抗继电器的30接线,采用线电压相电流的接线方式。这种接线方式有和两种接线。在三相和AB两相短路时，其测量阻抗为,将以上两式合并写成,1.正常运行情况,测量阻抗的数值为每相负荷阻抗的 倍，阻
26、抗角则较负荷阻抗的角度偏移30，当采用+30接线时，测量阻抗的阻抗角向超前于每相负荷阻抗的方向移动30，而当采用-30接线时，则向滞后方向移动30。,2.三相短路,三相短路与正常运行时相似，只是Z1L为短路点到保护安装地点之间每相的正序阻抗，因此,即测量阻抗的数值为每相线路阻抗的 倍，相位则比线路阻抗角偏离30。,3.两相短路,以AB两相短路为例，超前于 的角度180，因此,即测量阻抗的数值为每相短路阻抗的2倍，相位则等于线路的阻抗角。,对于接线,对于接线,采用30接线方式的阻抗继电器在不同故障类型时，其测量阻抗的数值与相位均不相同，这种接线方式可应用于圆特性方向阻抗继电器。如下图所示，实际上
27、三相短路与两相短路时的保护范围一样。,这种接线方式还可用于全阻抗继电器。在输电线路的送电端，采用-30接线。在输电线路的受电端采用+30接线时。,3.两相短路,四、反应接地短路阻抗继电器的接线,、单相接地故障时，应将故障相的电压和电流加入到继电器中。对A相阻抗继电器，接入继电器的电压为,式中 称为零序补偿电流，其中，为常数；、两相接地短路时，应用对称分量法进行分析，可得 同样结果，这里不再讲述，可阅读教材。,接入继电器的电流，则故障相阻抗继电器的测量阻抗为,它能正确地测量从短路点到保护安装地点间的阻抗。为了反应任一相的单相接地短路，接地距离保护也必须采用三个阻抗继电器。这种接线方式同样能够正确
28、反应两相接地短路和三相短路，此时接于故障相的阻抗继电器的测量阻抗均为Z1L。,四、反应接地短路阻抗继电器的接线,第七节 影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施,这里，主要分析对过渡电阻、电力系统震荡、电压回路断线、分支电流对距离保护的影响。,影响距离保护正确动作的因素主要有：、故障点的过渡电阻；、故障点至保护安装处之间的分支电流；、系统震荡；、电压互感器二次回路断线；、互感器的误差、串联电容补偿的影响,一、短路点过渡电阻对距离保护的影响,当Rt较大时，可能出现Zr1已超出保护1第段整定的特性圆范围，而Zr2仍位于保护2第段整定的特性圆范围以内。此时保护1和保护2将同时以第段的时限动作，因而
29、失去了选择性。,保护1的测量阻抗为，,保护2的测量阻抗为。,结论：保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小，则相对地受过渡电阻的影响也越大。,一、短路点过渡电阻对距离保护的影响,对于双侧电源的网络，短路点的过渡电阻可能使测量阻抗增大，也可能使测量阻抗减小。,保护1和保护2的测量阻抗分别为,当为正时，测量阻抗增大，当为负时，测量阻抗的电抗部分将减小。在后一种情况下，可能导致保护无选择性的动作。,一、短路点过渡电阻对距离保护的影响,过渡电阻的特点：,短路点的过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻Rt，且电弧的长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬间电弧电流很大，电弧的
30、长度很短，Rt很小。随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长，Rt随着增大，大约经0.10.15秒后，Rt剧烈增大。,（1）采用瞬时测定装置,减小过渡电阻对距离保护影响的措施,测定”就是把距离元件的最初动作状态，通过起动元件的动作而固定下来，当电弧电阻增大时，仍以预定的时限动作跳闸。它通常应用于距离保护第段。,在短路的初瞬间，KA及KR均动作，,KM、KT起动，通过KA的接点及KM自保持，此后KM的动作与KR无关，经过KT的延时发出跳闸脉冲。,既使电弧电阻增大，使KR返回，保护仍能以预定的延时跳闸。,减小过渡电阻对距离保护影响的措施,（2）采用带偏移特性的阻抗继电器,采用能容许较大的过渡电阻而不致拒
31、动的阻抗继电器，如偏移特性阻抗继电器等。,二、电力系统振荡对距离保护的影响,1.电力系统振荡时电流、电压的分布,当系统发生振荡时，设 超前于 的相位角为,，且系统中各元件的阻抗角相等，则振荡电流为,=180,=360,振荡电流滞后于电势差 的角度为系统振荡阻抗角为,1.电力系统振荡时电流、电压的分布,系统M、N、Z点的电压分别为：,Z点位于Z/2处。,1.电力系统振荡时电流、电压的分布,母线M的电压：,=0,90,=180,270,=360,1.电力系统振荡时电流、电压的分布,在Z点位于Z/2处，当=180时：,三相短路。,因此，继电保护装置必须具备区别三相短路和系统振荡的能力，才能保证在系统
32、振荡状态下的正确工作。,1.电力系统振荡时电流、电压的分布,此点的电气参数与什么故障相类似？,Izh=2E/Z达最大值，,电压Uz=0，,此点称为系统振荡中心。,2.电力系统振荡对距离保护的影响,M母线上阻抗继电器的测量阻抗为,应用尤拉公式及三角公式，有,于是,结论：阻抗继电器的测量阻抗将在Z的垂直平分线OO上移动。,以变电站M处的保护为例,其距离段起动阻抗整定为0.85ZL，在下图中以长度MA表示，由此可绘出各种继电器的动作特性曲线。,结论：在同样整定值的条件下全阻抗继电器受振荡的影响最大，而椭圆继电器所受的影响最小。,2.电力系统振荡对距离保护的影响,结论：,(1)继电器的动作特性在阻抗平
33、面沿oo方向所占的面积越大，受振荡的影响就越大。,(2)保护安装地点越靠近于振荡中心，距离保护受振荡的影响越大，而振荡中心在保护范围以外时，距离保护不会误动。,（3）当保护的动作带有较大的延时时，如距离段，可利用延时躲开振荡的影响。,3.振荡闭锁回路,（1a）电力系统振荡和短路时的主要区别。,振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢,而短路时电流是突然增大,电压也突然降低。,振荡时电流和各点电压幅值均作周期变化，各点电压与电流之间的相位角也作周期变化。,振荡时三相完全对称,电力系统中不会出现负序分量；而短路时,总要长期(在不对称短路过程中)或瞬间(在三相短路开始时)出现负序分量。,（2）对振荡闭锁
34、回路的要求,系统振荡而没故障时,应可靠将保护闭锁。,系统发生各种类型故障,保护不应被闭锁。,在振荡过程中发生故障时,保护应能正确动作。,先故障,且故障发生在保护范围之外,而后振荡,保护不能无选择性动作。,3.振荡闭锁回路,（3）利用负序(和零序)分量起动的振荡闭锁回路,负序电压滤过器,负序电压滤过器:从三相不对称电压中取出其负序分量的回路。目前广泛应用的是阻容双臂式负序电压滤过器，其参数关系为：,当输入端加入电压时,在m-n端的输出电压为,负序电压滤过器,当输入端只有正序电压加入时,在m-n端的空载输出电压为,负序电压滤过器,当输入端有负序电压加入时,在m-n端的空载输出电压为,负序电压滤过器
35、,负序电流滤过器,负序电流滤过器:从三相不对称电流中取出其负序分量的回路。目前常用的一种由电抗变压器TX和电流变换器TA组成。其中电抗变压输出为电流变换器的变比为在电阻R上的压降为在m-n端子上的输出电压为,负序电流滤过器,当只有零序电流输入时,在TX和TA原边的安匝互相抵消。,负序电流滤过器,当只输入负序电流时，负序电流滤过器的输出电压为,负序电流滤过器,思考：,除了利用负序分量构成振荡闭锁回路外，还可以利用哪些原理构成振荡闭锁回路？,1、利用负序增量,2、利用电气量变化速度,三、分支电流的影响,使故障线路电流增大的现象，称为助增。如下图所示电路，当在BC线路上的D点发生短路时，在变电所A距
36、离保护1的测量阻抗为,结论：助增电流，使测量阻抗增大，保护范围缩短。,1.助增电流的影响,使故障线路中电流减小的现象称为外汲。如下图所示电路，当在平行线路上的D点发生短路时，在变电所A距离保护1的测量阻抗,结论：外汲电流时使测量阻抗减小，保护范围增大，可能引起无选择性动作。,三、分支电流的影响,2.外汲电流的影响,四、电压回路断线对距离保护的影响,当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，这时阻抗元件失去电压而电流回路仍有负荷电流通过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。,对断线闭锁装置的主要要求是：,(1)当电压互感器发生各种可能导致保护误动作的故障时，断线闭锁装置均
37、应动作，将保护闭锁并发出相应的信号。(2)当被保护线路发生各种故障，不因故障电压的畸变错误地将保护闭锁，以保证保护可靠动作。,区分以上两种情况的电压变化的办法：,看电流回路是否也同时发生变化。,断线信号装置大都是反应于断线后所出现的零序电压来构成的，其原理接线如下图所示。,这种反应于零序电压的断线信号装置，在系统中发出接地故障时也会动作。怎么办？,当电压回路断线时，断线信号继电器动作，一方面将保护闭锁，一方面发出断线信号。,四、电压回路断线对距离保护的影响,将KS的另一组线圈W2经C0和R0接于电压互感器二次侧开口三角形的输出电压上，当系统中出现零序电压时，两组线圈W1和W2所产生的零序电压安
38、匝大小相等，方向相反，合成磁通为零，KS不动作。,四、电压回路断线对距离保护的影响,第八节 距离保护的整定计算,一、距离保护段,1.动作阻抗,2.动作时限,二、距离保护第二段,1.动作阻抗,（1）与下一线路的第一段保护配合,式中 Kb为分支系数，,（2）与相邻变压器的纵差保护相配合,取上式（1）、（2）计算结果中的最小值。,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，,三、距离保护的段,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
39、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,式中，Kb为分支系数，取最大可能值。,思考：灵敏度不能满足要求时，怎么办？,采用方向阻抗继电器，以提高灵敏度,方向阻抗继电器的动作阻抗的整定原则与全阻抗继电器相同。正常运行时，负荷阻抗的阻抗角L较小;短路时，短路阻抗角K较大。如果选取方向阻抗继电器的m=K，则方向阻抗继电器的动作阻抗为,结论：采用方向阻抗继电器时，保护的灵敏度比采用全阻抗继电器时可提高1/cos(m-L)。,四、阻抗继电器的整定,保护二次侧动作阻抗；,式中 Kcon接线系数。对全阻抗继电器：0接线，Kcon；30接线，Kcon3。对方向阻抗继电器：0接线，K
40、con；30接线，Kcon2。,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。,2.主要缺点,（1）不能实现全线瞬动。,（2）距离保护装置较复杂，调试比较麻烦，可靠性较低。,例6-2,在图6-70所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护、段进行整定计算。已知线路AB的最大负荷电流IL.max=350A,功率因数cos=0.9，各线路每公里阻抗Z1=0.4/km，短路阻抗角L=70，电动机的自起动系数Kss=1,正常时母线最低工作电压UM
41、N.min取等0.9UN(UN=115kV)。,例6-2题网络图,AB 线路的正序阻抗,BC 线路的正序阻抗,变压器的等值阻抗,解：1.有关各元件阻抗值的计算,2.距离段的整定,(1)动作阻抗：,(2)动作时间：,(1)动作阻抗：按两个条件选择。,3.距离段的整定,1)与相邻线路BC的保护3(或保护5)的段配合,(3)灵敏性校验,3.距离段,2)按躲开相邻变压器低压侧出口点短路整定,取以上两个计算值中较小者为段定值，即取,3距离段,(3)灵敏性校验,3.距离段,(2)动作时限,4.距离段整定,(1)动作阻抗：,（2）动作时间:,取其中较长者,1）本线路末端短路时的灵敏系数,4.距离段 整定,近
42、后备:,2)相邻元件末端短路时的灵敏系数,相邻线路末端短路时的灵敏系数为,远后备:,远后 备:,相邻变压器低压侧出口d2点短路时的灵敏系数中，最大分支系数为,4.距离段,例 6-2的求Kb.max等值电路,例6-2解题完毕,例6-1,在图6-68所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护、段进行整定计算。已知线路AB和BC的最大负荷电流IL.max=450A,负荷的功率因数cos=0.8，各线路每公里阻抗Z1=0.4/km，短路阻抗角L=70，电动机的自起动系数Kss=1.5,正常时母线最低工作电压UMN.min取0.9Uav(Uav=115kV)。已知,变压器装有差动保护
43、，变压器参数：,图6-68所示电网采用三段式距离保护，各段测量元件均采用方向阻抗。采用0接线方式，已知架空线路正序阻抗Z1=0.4/,线路阻抗角，线路AB、BC最大负荷电流IL.max=450A，负荷自启动系数KSS=1.5,保护2距离III段动作时限。变压器装有差动保护。已知,例6-1题网络图,图6-68 例6-1题网络图,变压器参数为215MVA,110/6.6kV,UK%=10.5%。,AB 线路的正序阻抗,BC 线路的正序阻抗,变压器的等值阻抗,解：1.有关各元件阻抗值的计算,2.距离段的整定,2)按躲开相邻变压器低压侧出口点短路整定,取以上两个计算值中较小者为段定值，即取,3距离段,
44、(1)动作阻抗：按两个条件选择。,(2)动作时限,(3)灵敏性校验:,4.距离段整定,(1)动作阻抗：,（2）动作时间:,取其中较长者,考虑保护1的III段应与保护2的III段相配合，即保护1的III段保护范围应不超过保护2的III段保护范围。因为线路ABBC的负荷相同。故,二者取最小值70.62,（3）灵敏性校验,1）本线路末端短路时的灵敏系数,4.距离段 整定,近后备:,2)相邻元件末端短路时的灵敏系数,相邻线路末端短路时的灵敏系数为,远后备:,4.距离III段 整定,远后 备:,XA=10,ZAB=14,XB.min=30,XBC=16,I1,I2,I1,例6-2解题完毕,第六章课外作业,第185页6-1，6-3，6-4，6-10，6-12，6-13，6-14，6-15。计算题：6-17，6-19,本章内容结束,
