2023年电网距离保护含笔记.doc

电网距离保护含笔记 第三章 电网的距离保护 第一节 距离保护的作用原理 一﹑根本概念 电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求〔尤其35kv以上的系统〕。 距离保护的性能比电流保护更加完善。 ，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它根本上不说系统的运行方式的影响。 二﹑距离保护的时限特性 距离保护分为三段式： I段：，瞬时动作 主保护 II段：，t=0.5’’ III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护 第二节 阻抗继电器 阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式 单相式阻抗继电器：指参加继电器的只有一个电压UJ〔相电压或线电压〕和一个电流IJ〔相电流或两相电流之差〕的阻抗继电器。 ——测量阻抗 ZJ=R+jX 可以在复平面上分析其动作特性 它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。 多相补偿式阻抗继电器：参加的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。 本节只讨论单相式阻抗继电器。 一﹑阻抗继电器的动作特性、 BC线路距离I段内发生单相接地故障，Zd在图中阴影内。 由于1〕线路参数是分布的， Ψd有差异 2)CT,PT有误差 3〕故障点过渡电阻 4〕分布电容等 所以Zd会超越阴影区。 因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。 圆1：以od为半径——全阻抗继电器〔反方向故障时，会误动，没有方向性〕圆2：以od为直径——方向阻抗继电器〔本身具有方向性〕圆3：偏移特性继电器 另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等 二﹑利用复数平面分析阻抗继电器 它的实现原理：幅值比拟原理 相位比拟原理 〔一〕全阻抗继电器 特性：以保护安装点为圆心〔坐标原点〕，以Zzd为半径的圆。圆内为动作区。 Zdz.J——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。 无论Ψd多大，，它没有方向性。 1. 幅值比拟原理：两变同乘，且，所以，这也就是动作方程。 2. 相位比拟原理 分子分母同乘以IJ， 〔二〕方向阻抗继电器 以Zzd为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动作区。Zdz.J随ΨJ改变而改变，当 ΨJ等于Zzd的阻抗角时，Zdz.J最大，即保护范围最大，工作最灵敏。 Ψlm——最大灵敏角，它本身具有方向性。 1. 幅值比拟原理： 2. 相位比拟原理： 〔三〕偏移特性阻抗继电器 正方向：整理阻抗Zzd 反方向：偏移-αZzd(α0, 电阻电感性 电抗局部增大 送电侧α<0, 电阻电容性 电抗局部减小 2. 单侧电源网络中过渡电阻的影响 BC线路出口经短路 当较大，超出其Ⅰ段范围而落入Ⅱ段范围内，而仍在Ⅱ段的保护范围内，那么保护1和2将同时以第Ⅱ段时限动作，造成保护误动。 小结：①.短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小；②.保护装置整定值越小，相对的受过渡电阻影响越大 3. 双侧电源网络中过渡电阻的影响： BC线路出口经短路 M侧为送电侧 ①. 保护3：正方向出口短路，α<0，落在第四象限，拒动 ②. 保护2：反方向出口短路，落在第二象限，误动 ③. 保护1：区外短路，落入动作特性圆，误动 以上分析是针对方向阻抗继电器，对其它特性阻抗继电器也有类似的情形。一般而言， 阻抗继电器动作特性在＋R轴方向上所占面积越大，受过渡电阻的影响就越小。 〔二〕.减小过渡电阻的措施： 两种措施：①．在保护范围不变的前提下，采用动作特性在＋R轴方向上有较大面积的阻抗继电器〔参看P105.图3－58〕②.采用瞬时测量装置： 〔——电弧长度，——电弧电流〕短路初瞬，较小，较大〔有非周期分量〕，所以很小；0.1～0.15s后，拉长，减小〔非周期分量衰减〕，所以增大。 距离Ⅰ段：t小于40ms，很小，可以忽略不计 距离Ⅱ段：t为或很长，应采取措施。 距离Ⅲ段：因为特性圆较大，影响较小 所谓瞬时测量，就是把距离元件的最初动作状态通过起动元件的动作固定下来。当电弧电阻增大时，距离元件不会因为电弧电阻的增大而返回，仍以预定的动作时限跳闸。 短路初瞬，起动元件1：Ⅱ段阻抗元件2动作，因而起动中间继电器3，3起动后通过其触点①自保持。而当,阻抗元件2返回。保护仍能在时间元件4动作后，经中间继电器3的触点 ②去跳闸。 注：d点短路，保护3的Ⅰ段动作于跳闸，保护5Ⅱ段跳。 对保护1，因d点在其第Ⅱ段保护范围内，起动元件和Ⅱ段测量元件动作，假设采用瞬时测量，那么会误动。所以只在单回线辐射形电网中的距离Ⅱ段上采用。 二．电力系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路 振荡时，系统中各发电机电势间的相角差随时间作周期性变化，从而使系统中各点电压，线路电流以及距离保护的测量阻抗也将发生周期性变化，可能导致距离保护和企图确保护动作。但通常系统振荡假设干周期后，多数情况下能自行恢复同步，假设此时保护误动，势必造成不良后果，因而使不允许的。 〔一〕.系统振荡使，电压，电流的变化规律 几点假设：①.全相振荡时，系统三相对称，故可只取一相分析；②.两侧电源电势和电势相等，相角差为 ③.系统中各元件阻抗角均相等，以表示 ④．不考虑负荷电流的影响，不考虑振荡同时发生短路。 电流： 振荡电流的有效值随变化〔包络线〕 电压： 系统中总有一点的电压为最低，其值为由0向相量所做的垂线的长度，该点那么称为振荡中心，以z表示。故振荡中心的电压值最小：0V 当 且系统中各元件阻抗角相等时，振荡中心的位置在全系统纵向阻抗的中点〔即处〕。 当时，，I最大，相当于在线路z点发生三相短路。 振荡周期：电压的一个最大值到下一个最大值所经历的时间，一般发生在0.25~2.5s的范围内。 〔二〕.系统振荡时测量阻抗时测量阻抗的变化规律 M侧：因为〔参看P108〕所以 ,, ,, ,, 可见，当变化，幅值变化，阻抗角亦变化。 注：可能在第一象限，也可能在第三象限。 〔三〕.系统振荡时时距离保护的影响： 当测量阻抗进入特性圆内，阻抗继电器就要误动。全阻抗继电器误动的相角，方向阻抗继电器误动的相角。 因为T＝0.25～2.5之间，所以就可躲振荡的影响 小结：①.在相同定值下，全阻抗继电器所受〔振荡〕影响大 ②.当保护安装点越靠近振荡中心，受影响越大 措施：①.延长保护装置的动作时间〔如距离Ⅲ段〕②.把定值压低，使振荡中心位于特性圆外 ③.增设振荡闭锁回路。 (四).振荡闭锁回路 1． 根本要求： ①.当系统只发生振荡而无故障时，应可靠闭锁保护；②.区外故障而引起系统振荡时，应可靠闭锁保护 ③.区内故障，不管系统是否振荡，都不应闭锁保护。 根据上述根本要求，振荡闭锁回路目前主要采用两种原理：①.利用短路时出现负序分量而振荡时无负序分量的原理 ②.利用振荡和短路时电气量变化速度不同的原理 2． 利用负序〔和零序〕分量元件起动的振荡闭锁回路 起动元件可以利用短路时出现的负序或零序分量起动，也可以利用这些分量的增量或突变量来起动〔P115,图3-71〕具体接线参看附录四 ①.当系统只振荡，起动元件不动作，保护不会开放；②.内部短路时，起动元件立即动作，然后自保持，短时开放保护(在此期间允许保护跳闸) ③.外部短路引起系统振荡： 起动元件立即起动〔同②〕，短时开放保护，但在阻抗继电器误动前，短时开放回路已复归，将保护跳闸回路闭锁。 3． 反响阻抗变化速度的振荡闭锁回路 利用振荡时各段动作时间不同实现的振荡闭锁 区内故障时：，，同时动作。 振荡时：先动〔t1〕, 后动〔t2〕 第七节 距离保护的整定计算原那么及对距离保护的评价 一、距离保护的整定计算原那么 1. 距离保护I段的整定 A B C 1 2 3 4 5 6 原那么：按躲过线路末端故障整定。 2. 距离保护II段的整定 原那么1：与相邻线路的距离I段配合 原那么2：按躲过线路末端变压器低压母线短路整定 〔考虑到的计算误差大〕 取上述两项中数值小者作为保护II段定值。 动作时间： 灵敏度校验：按本线路末端故障校验灵敏度。 要求大于1.25。 假设灵敏度不满足要求，应与相邻线路距离保护II段配合。 3. 距离保护III段整定 原那么：按躲过输电线路的最小负荷阻抗整定。 求最小负荷阻抗〔电压最小、电流最大时的阻抗〕：考虑外部故障切除后，电动机自启动时，距离保护III段应可靠返回。 对于全阻抗继电器，其整定值为： 对于方向阻抗继电器。其整定阻抗为： 动作时间按阶梯时限原那么整定。 在负荷阻抗同样的条件下，采用方向阻抗继电器比采用全阻抗继电器时，距离保护三段的灵敏度高。 灵敏度校验： 近后备的灵敏度： 要求大于1.5 远后备的灵敏度： 求大于1.2 说明方向阻抗比全阻抗继电器灵敏度高的图。 4. 最小精确工作电流校验 按各段保护范围末端短路的最小短路电流整定。 二、对距离保护的评价 1. 选择性 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。 2. 快速性 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。 3. 灵敏性 由于距离保护同时反响电压和电流，比单一反响电流的保护灵敏度高。 距离保护第一段的保护范围不受运行方式变化的影响，保护范围比拟稳定。第二、第三段的保护范围受运行方式变化影响。〔分支系数变化〕 4. 可靠性 由于阻抗继电器构成复杂，距离保护的直流回路多，振荡闭锁、断线闭锁等使接线复杂，可靠性较电流保护低。 应用：在35KV~110KV作为相间短路的主保护和后备保护，采用带零序电流补偿的接线方式，在110KV线路中也可作为接地故障的保护。 在220KV线路中作为后备保护。 另外，接地阻抗继电器还可作重合闸装置中的选相元件，与高频收发信机配合，可构成高频闭锁〔或允许〕式距离保护。 作业：P32 习题1；P34习题6；P35 习题 2，3，5