距離保護(hù)的基本原理及應(yīng)用舉例

1、第三章第三章 線路階段式線路階段式距離保護(hù)距離保護(hù)3.1 距離保護(hù)的基本原理距離保護(hù)的基本原理 3.3.1 距離保護(hù)工作原理距離保護(hù)工作原理v電流保護(hù)一般只適用于電流保護(hù)一般只適用于35kv35kv及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。v對(duì)于對(duì)于110kv110kv及以上電壓等級(jí)的復(fù)雜電網(wǎng)，必須采用性能更加及以上電壓等級(jí)的復(fù)雜電網(wǎng)，必須采用性能更加完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)就是適應(yīng)這種要求的一種保護(hù)完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)就是適應(yīng)這種要求的一種保護(hù)原理。原理。v距離保護(hù)：距離保護(hù)：反應(yīng)保護(hù)安裝地點(diǎn)至故障點(diǎn)之間的距離，并根反應(yīng)保護(hù)安裝地點(diǎn)至故障點(diǎn)之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限

2、的一種保護(hù)裝置。據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。v主要元件為主要元件為距離繼電器距離繼電器，可根據(jù)其端子上所加的電壓和電，可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測(cè)知保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)間的阻抗值。距離保護(hù)保護(hù)范流測(cè)知保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)間的阻抗值。距離保護(hù)保護(hù)范圍通常用整定阻抗圍通常用整定阻抗 的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。setZ故障時(shí)，首先判斷故障的方向故障時(shí)，首先判斷故障的方向 ：若故障位于保護(hù)區(qū)的正方向上，則設(shè)法測(cè)出故障點(diǎn)到保護(hù)若故障位于保護(hù)區(qū)的正方向上，則設(shè)法測(cè)出故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離安裝處的距離Lk，并將，并將Lk與與Lset相比較，若相比較，若Lk小于小于Lset，說(shuō)明故障發(fā)生在保護(hù)

3、范圍之內(nèi)，這時(shí)保護(hù)應(yīng)立即動(dòng)作，跳開(kāi)說(shuō)明故障發(fā)生在保護(hù)范圍之內(nèi)，這時(shí)保護(hù)應(yīng)立即動(dòng)作，跳開(kāi)對(duì)應(yīng)的斷路器；若對(duì)應(yīng)的斷路器；若Lk大于大于Lset，說(shuō)明故障發(fā)生在保護(hù)范圍之，說(shuō)明故障發(fā)生在保護(hù)范圍之外，保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的斷路器不會(huì)跳開(kāi)。外，保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的斷路器不會(huì)跳開(kāi)。 u若故障位于保護(hù)區(qū)的反方向上，則無(wú)需進(jìn)行比較和測(cè)量，直若故障位于保護(hù)區(qū)的反方向上，則無(wú)需進(jìn)行比較和測(cè)量，直接判為區(qū)外故障。接判為區(qū)外故障。 v測(cè)量阻抗：測(cè)量電壓與測(cè)量電流之比。測(cè)量阻抗：測(cè)量電壓與測(cè)量電流之比。mmmIUZmmmmmjXRZZv正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量到的阻抗為負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量到的阻抗為負(fù)荷阻抗阻抗

4、 ，即，即 LmmmZIUZv在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量阻抗在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量阻抗為保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的短路阻抗。為保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的短路阻抗。 KLZZIUIUZ1kkkmmm3.1.2 測(cè)量電壓測(cè)量電流的選取測(cè)量電壓測(cè)量電流的選取 在在單相系統(tǒng)單相系統(tǒng)中，測(cè)量電壓就是保護(hù)安裝處的電壓，測(cè)量電流中，測(cè)量電壓就是保護(hù)安裝處的電壓，測(cè)量電流就是線路中的電流，系統(tǒng)金屬性短路時(shí)兩者之間的關(guān)系為：就是線路中的電流，系統(tǒng)金屬性短路時(shí)兩者之間的關(guān)系為： kmkmmmmLZIZIZIU1在實(shí)際三相系統(tǒng)的情況下在實(shí)際三相系統(tǒng)的情況下?v故障電流可能流通的通路稱為故障環(huán)故障電流可能流通

5、的通路稱為故障環(huán) 。1、單相接地故障的情況下，存在一個(gè)故障相與大地之間的故、單相接地故障的情況下，存在一個(gè)故障相與大地之間的故障環(huán)障環(huán)(相相-地故障環(huán)地故障環(huán)) 。2、兩相接地故障的情況下，存在兩個(gè)故障相與大地之間的、兩相接地故障的情況下，存在兩個(gè)故障相與大地之間的相相-地故障環(huán)和一個(gè)兩故障相之間的故障環(huán)地故障環(huán)和一個(gè)兩故障相之間的故障環(huán)(相相-相故障環(huán)相故障環(huán)) 。3、兩相不接地故障的情況下，存在一個(gè)兩故障相之間的相、兩相不接地故障的情況下，存在一個(gè)兩故障相之間的相-相相故障環(huán)故障環(huán) 。4、三相故障的情況下，存在三個(gè)相、三相故障的情況下，存在三個(gè)相-地故障環(huán)和三個(gè)相地故障環(huán)和三個(gè)相-相故相故

6、障環(huán)障環(huán) 。 距離保護(hù)的正確工作是以故障距離的正確測(cè)量為基礎(chǔ)的，距離保護(hù)的正確工作是以故障距離的正確測(cè)量為基礎(chǔ)的，所以應(yīng)以故障環(huán)上的電壓電流做出的測(cè)量作為判斷故障范圍所以應(yīng)以故障環(huán)上的電壓電流做出的測(cè)量作為判斷故障范圍的依據(jù)，對(duì)非故障環(huán)上電壓電流做出的測(cè)量應(yīng)不予反映。的依據(jù)，對(duì)非故障環(huán)上電壓電流做出的測(cè)量應(yīng)不予反映。 以保護(hù)安裝處故障相對(duì)地電壓為測(cè)量電壓、以帶有以保護(hù)安裝處故障相對(duì)地電壓為測(cè)量電壓、以帶有零序電流補(bǔ)償?shù)墓收舷嚯娏鳛闇y(cè)量電流的方式，就能夠零序電流補(bǔ)償?shù)墓收舷嚯娏鳛闇y(cè)量電流的方式，就能夠正確地反應(yīng)各種接地故障的故障距離，所以它稱為正確地反應(yīng)各種接地故障的故障距離，所以它稱為接地接地

7、距離保護(hù)接線方式距離保護(hù)接線方式。 以保護(hù)安裝處兩故障相相間電壓為測(cè)量電壓、以保護(hù)安裝處兩故障相相間電壓為測(cè)量電壓、以兩故障相電流電流之差為測(cè)量電流的方式稱為以兩故障相電流電流之差為測(cè)量電流的方式稱為相相間距離保護(hù)接線方式間距離保護(hù)接線方式。 v 3.1.3 3.1.3、時(shí)限特性、時(shí)限特性v距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l l的的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是階梯關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時(shí)限特性，稱為距離保護(hù)的型時(shí)限特性，稱為距離保護(hù)的、段段3.1.4 距離保護(hù)的組成距離保護(hù)

8、的組成v阻抗繼電器阻抗繼電器是距離保護(hù)裝置的核心元件，其主要作是距離保護(hù)裝置的核心元件，其主要作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離，并與整用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離，并與整定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。v 和和 的比值稱為繼電器的測(cè)量阻抗的比值稱為繼電器的測(cè)量阻抗 。 由于由于 可以寫(xiě)成可以寫(xiě)成 的復(fù)數(shù)形式，所以可以的復(fù)數(shù)形式，所以可以利用復(fù)數(shù)平面來(lái)分析這種繼電器的動(dòng)作特性，并用利用復(fù)數(shù)平面來(lái)分析這種繼電器的動(dòng)作特性，并用一定的幾何圖形把它表示出來(lái)。一定的幾何圖形把它表示出來(lái)。 mUmImZmZjXR 3.2 3.2 阻抗繼電器

9、及其動(dòng)作特性阻抗繼電器及其動(dòng)作特性 MN1mZ2P3TVTAmImU123MRPjXIsetZv3.2.1 園特性阻抗繼電器園特性阻抗繼電器兩種不同的表達(dá)形式，兩種不同的表達(dá)形式，v絕對(duì)值絕對(duì)值(或幅值或幅值)比較動(dòng)作方程比較動(dòng)作方程：比較兩個(gè)量大小的絕對(duì)值比：比較兩個(gè)量大小的絕對(duì)值比較原理表達(dá)式；較原理表達(dá)式；v相位比較動(dòng)作方程相位比較動(dòng)作方程：比較兩個(gè)量相位的相位比較原理表達(dá)式。：比較兩個(gè)量相位的相位比較原理表達(dá)式。1、偏移圓特性、偏移圓特性有兩個(gè)整定阻抗：正方有兩個(gè)整定阻抗：正方向整定阻抗和反方向整向整定阻抗和反方向整定阻抗，兩整定阻抗對(duì)定阻抗，兩整定阻抗對(duì)應(yīng)矢量末端的連線就是應(yīng)矢量末端

10、的連線就是特性圓的直徑。特性圓特性圓的直徑。特性圓包括座標(biāo)原點(diǎn)。包括座標(biāo)原點(diǎn)。)(2121setsetZZ)(2121setsetZZ圓心：圓心：半徑：半徑：)(21)(212121setsetsetsetmZZZZZ2、方向圓特性、方向圓特性v特性特性：方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以整定方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以整定阻抗為直徑并且圓周經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓，阻抗為直徑并且圓周經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)，圓周是動(dòng)圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)，圓周是動(dòng)作邊界。作邊界。v特點(diǎn)特點(diǎn)：動(dòng)作具有方向性；：動(dòng)作具有方向性；方向阻抗繼電器特性圓方向阻抗繼電器特性圓oRjXsetZset

11、mZZ21setZ21setsetmZZZ2121全阻抗繼電器全阻抗繼電器v特性特性：全阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以保護(hù)安全阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以保護(hù)安裝點(diǎn)為圓心、以整定阻抗裝點(diǎn)為圓心、以整定阻抗Zset為半徑所作的一為半徑所作的一個(gè)圓。個(gè)圓。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)，圓圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)，圓周是動(dòng)作邊界。周是動(dòng)作邊界。v特點(diǎn)特點(diǎn)：v動(dòng)作無(wú)方向性；動(dòng)作無(wú)方向性；v動(dòng)作阻抗與整定阻抗相等動(dòng)作阻抗與整定阻抗相等。 全阻抗繼電器特性圓全阻抗繼電器特性圓oRjXsetZmZ1setmZZv3.2.2多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器v如圖如圖3-8所示，阻抗繼電器準(zhǔn)四邊形

12、動(dòng)作特性，準(zhǔn)四邊形以所示，阻抗繼電器準(zhǔn)四邊形動(dòng)作特性，準(zhǔn)四邊形以內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，以外為不動(dòng)區(qū)，即測(cè)量阻抗末端位于準(zhǔn)四條邊內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，以外為不動(dòng)區(qū)，即測(cè)量阻抗末端位于準(zhǔn)四條邊上為動(dòng)作邊界。上為動(dòng)作邊界。v設(shè)測(cè)量阻抗設(shè)測(cè)量阻抗 的實(shí)部為的實(shí)部為 ，虛部為，虛部為 ，則圖，則圖3-8在第在第象象限部分的特性可以表示為限部分的特性可以表示為 v 第第象限部分的特性可以表示為象限部分的特性可以表示為v 第第象限部分的特性可以表示為象限部分的特性可以表示為v v綜合以上三式，動(dòng)作特性可以表示為綜合以上三式，動(dòng)作特性可以表示為v mZmRmX1mmsetmtgRXRR2mmsetmtgXRRX4msetm3ms

13、etmtgctgRXXXRR4msetm1m3msetm2mtgtgctgtgRXXRXRRXv其中其中 若取若取 ， ， ，則，則 ， ， ，式（式（3-11）又可表示為）又可表示為 (3-12)v該式可以方便地在微機(jī)保護(hù)中實(shí)現(xiàn)。該式可以方便地在微機(jī)保護(hù)中實(shí)現(xiàn)。0 ,0 , 0mmmmXXXX0 ,0 , 0mmmmRRRR14214531 . 744125. 0249. 0tgtg211ctg381125. 01245. 0ctg4msetmmmsetmm814141RXXRXRRX3.3 3.3 距離保護(hù)整定計(jì)算與對(duì)距離保距離保護(hù)整定計(jì)算與對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)護(hù)的評(píng)價(jià)v1、距離距離I I段段

14、v整定原則：躲過(guò)下一線路出口短路整定原則：躲過(guò)下一線路出口短路10.80.85IsetrelABrelABrelZK ZK ZlK2 2、距離、距離IIII段段v整定原則整定原則v（1 1）與下一相鄰線路距離與下一相鄰線路距離I I段配合。段配合。12.min20.8 0.85,0.8IIIsetrelrelbrsetrelrelZK ZKKZKK =v（2 2）與）與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合。相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合。v兩者取較小者作為整定阻抗。兩者取較小者作為整定阻抗。12.min0.8 0.85,0.7 0.75IIsetrelrelbrtrelrelZK ZKKZKK = 保護(hù)安裝

15、處和故障點(diǎn)間分支線對(duì)距離保護(hù)影響保護(hù)安裝處和故障點(diǎn)間分支線對(duì)距離保護(hù)影響1 1、助增電流的影響助增電流的影響：KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ1111KbABlZKlZ11CABIKlBKKIZADDBI結(jié)論結(jié)論1v助增電流的存在助增電流的存在，使，使AB線路線路A側(cè)側(cè)阻抗繼電器的測(cè)量阻抗增大，這阻抗繼電器的測(cè)量阻抗增大，這意味著其保護(hù)范圍將會(huì)縮短，相意味著其保護(hù)范圍將會(huì)縮短，相當(dāng)于靈敏度下降當(dāng)于靈敏度下降 v解決解決：在整定計(jì)算中解決。在整定計(jì)算中解決。靈敏靈敏度校驗(yàn)時(shí)引入最大分支系數(shù)度校驗(yàn)時(shí)引入最大分支系數(shù). . 2 2、外汲電流的影響、外汲電流的影響：KbABl

16、ZKlZ11KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ111111CABIKlBK1KIZAD2KI結(jié)論2v汲出電流的存在汲出電流的存在，使阻抗繼電器，使阻抗繼電器的測(cè)量阻抗減小，保護(hù)范圍延長(zhǎng)，的測(cè)量阻抗減小，保護(hù)范圍延長(zhǎng)，可能造成保護(hù)無(wú)選擇動(dòng)作?？赡茉斐杀Ｗo(hù)無(wú)選擇動(dòng)作。 v解決解決：在整定計(jì)算中解決，：在整定計(jì)算中解決，計(jì)算計(jì)算動(dòng)作電流時(shí)引入最小分支系數(shù)動(dòng)作電流時(shí)引入最小分支系數(shù)。v靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)：12( )21.25IIsetsenIIxZKZttt動(dòng)作時(shí)間：3、距離、距離III段段v整定原則：躲過(guò)本線路最小負(fù)荷阻抗整定原則：躲過(guò)本線路最小負(fù)荷阻抗.min.min.

17、max0.90.80.851.15 1.25astIIIrelsetlreastNllrelresKZZK KUZIKKK取取1.5-2.5取v若采用方向特性.mincos()IIIrellsetreastsetLsetLK ZZK K整定阻抗的阻抗角負(fù)荷阻抗的阻抗角靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)12.maxmax1.51.2IIIsetsenIIIsetsenABbrnextIIIIIIsetnextZKZZKZKZttt近后備：遠(yuǎn)后備：動(dòng)作時(shí)間：v4、將整定參數(shù)換算到二次側(cè))2()2()2()1()1()1(mTATVmTAmTVmmmZnnInUnIUZ)1()2(mTVTAmZnnZ)1()2(

18、setTVTAsetZnnZ5、整定計(jì)算舉例、整定計(jì)算舉例【例【例 3-1】 在圖所示在圖所示110kV網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)中,各線路均裝有距離保護(hù)，已知各線路均裝有距離保護(hù)，已知Z sA.max=20、Z sA.min=15、Z sB.max=25、Z sB.min=20，線路，線路AB的最大負(fù)荷電流的最大負(fù)荷電流I L.max=600A，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為0.85，各線路每公里阻抗，各線路每公里阻抗Z 1=0.4/km，線路阻抗角，線路阻抗角=70，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)系數(shù)，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)系數(shù)K ast=1.5，保護(hù)，保護(hù)5三段動(dòng)作時(shí)間三段動(dòng)作時(shí)間=2s，正常時(shí)母線最低，正常時(shí)母線最低工作電壓工作電壓

19、U L,min取等于取等于0.9U N (U N=110kV)。試對(duì)其中保護(hù)。試對(duì)其中保護(hù)1的相間保護(hù)短路的相間保護(hù)短路、段進(jìn)行整定計(jì)算。（各段均采用相間接線的方向阻抗繼電器）段進(jìn)行整定計(jì)算。（各段均采用相間接線的方向阻抗繼電器）2.距離I段整定計(jì)算（1）動(dòng)作阻抗 120.8 129.6IIsetrelZK Z解 12112=0.4 3012ZZ L 1、有關(guān)各元件阻抗值的計(jì)算 34134=0.4 5020ZZ L3.距離II段整定計(jì)算（1）動(dòng)作阻抗。按下列兩個(gè)條件選擇1）與相鄰線路保護(hù)3的I段配合12.min3IIIsetrelrelbsetZK ZKKZ（2）動(dòng)作時(shí)間10Its,minbK

20、 為保護(hù)3 I段末端發(fā)生短路時(shí)對(duì)保護(hù)1而言的最小分支系數(shù)，如圖3-12所示，當(dāng)保護(hù)3I 段末端 點(diǎn)短路時(shí)，分支系數(shù)按下式計(jì)算1K1221SASBbSBZZZIKIZ因而,min15 12 252.0825bK0.8122.08 1636.2IIsetZ11236.23.021.2512IIIIsetsenZKZ（3）動(dòng)作時(shí)限，與相鄰I段瞬時(shí)保護(hù)配合130.5IIIttts （2）靈敏性校驗(yàn) ,min,min,max0.9 11095.2730.6LLLUZI0.83,1.5,1.2IIIrelastreKKK這里070set0arccos(0.85)32L故整定阻抗為（1）動(dòng)作阻抗。按躲開(kāi)最小

21、負(fù)荷阻抗整定4.距離III段的整定計(jì)算.mincos()IIIrellsetreastsetLKZZK K 10.83 95.27561.2 1.5 cos(7032 )IIIsetZ（2）靈敏性校驗(yàn)。1）當(dāng)本線路末端短路時(shí)1112564.661.512IIIsetsenZKZ滿足要求2）相鄰線路末端短路時(shí)：1(2)12,max34IIIsetSenbZKZKZ,max12.min2,max1,min20 12202.620SASBbSBZZZIKIZ(2)560.87122.6 20IIISenK（3）動(dòng)作時(shí)間 15222 0.53IIIIIIttts 3.3.2 對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)距離保護(hù)

22、的評(píng)價(jià)v 1主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) （1 1）能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對(duì)保護(hù)動(dòng)作選擇性）能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對(duì)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求。的要求。 （2 2）阻抗繼電器是同時(shí)反應(yīng)電壓的降低與電流的）阻抗繼電器是同時(shí)反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動(dòng)作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的增大而動(dòng)作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。其中靈敏度。其中段距離保護(hù)基本不受運(yùn)行方式的影段距離保護(hù)基本不受運(yùn)行方式的影響，而響，而、段仍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，但段仍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，但比電流保護(hù)要小些，保護(hù)區(qū)域和靈敏度比較穩(wěn)定。比電流保護(hù)要小些，保護(hù)區(qū)域和靈敏度比較穩(wěn)定。v2. . 主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn) （1 1）不

23、能實(shí)現(xiàn)全線瞬動(dòng)。對(duì)雙側(cè)電源線路，將）不能實(shí)現(xiàn)全線瞬動(dòng)。對(duì)雙側(cè)電源線路，將有全線的有全線的30%30%40%40%范圍以第范圍以第段時(shí)限跳閘，這對(duì)段時(shí)限跳閘，這對(duì)穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不能接受的。不能接受的。 （2 2）阻抗繼電器本身較復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉）阻抗繼電器本身較復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此，距離保護(hù)裝鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此，距離保護(hù)裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對(duì)低些。置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對(duì)低些。 3.4距離保護(hù)的振蕩閉鎖距離保護(hù)的振蕩閉鎖 3.4.1振蕩閉鎖的概念振蕩閉鎖的概念3.4.2

24、 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測(cè)量元件的影響電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測(cè)量元件的影響3.4.3 距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施3.4.13.4.1振蕩的閉鎖的概念及要求振蕩的閉鎖的概念及要求振蕩振蕩并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步的現(xiàn)象。并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步的現(xiàn)象。 振蕩振蕩原因原因 聯(lián)絡(luò)線中傳輸?shù)墓β蔬^(guò)大而導(dǎo)致靜穩(wěn)定破壞聯(lián)絡(luò)線中傳輸?shù)墓β蔬^(guò)大而導(dǎo)致靜穩(wěn)定破壞 電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)（如短路、大機(jī)組或電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)（如短路、大機(jī)組或重要聯(lián)絡(luò)線的誤切除等）而導(dǎo)致暫態(tài)穩(wěn)定破壞重要聯(lián)絡(luò)線的誤切除等）而導(dǎo)致暫態(tài)穩(wěn)定破壞 。振蕩振蕩特點(diǎn)特點(diǎn) 系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢(shì)間的夾角在系統(tǒng)兩側(cè)等

25、效電動(dòng)勢(shì)間的夾角在003600范圍范圍內(nèi)作周期性變化。內(nèi)作周期性變化。系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓、線路電流、功率方向系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓、線路電流、功率方向以及距離保護(hù)的測(cè)量阻抗也都呈現(xiàn)周期性變化。以及距離保護(hù)的測(cè)量阻抗也都呈現(xiàn)周期性變化。振蕩閉鎖振蕩閉鎖防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的措施防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的措施 。 v系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒(méi)有故障時(shí)，應(yīng)可靠地將保護(hù)閉鎖，系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒(méi)有故障時(shí)，應(yīng)可靠地將保護(hù)閉鎖，且振蕩不平息，閉鎖不解除。且振蕩不平息，閉鎖不解除。v系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障時(shí)，保護(hù)不應(yīng)被閉鎖，以系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障時(shí)，保護(hù)不應(yīng)被閉鎖，以保證保護(hù)正確動(dòng)作。保證保護(hù)正確動(dòng)作。v振蕩過(guò)程中再發(fā)生故障時(shí)

26、，保護(hù)應(yīng)能夠正確地動(dòng)作振蕩過(guò)程中再發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)能夠正確地動(dòng)作（即保護(hù)區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作，區(qū)外故障可靠不動(dòng)）。（即保護(hù)區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作，區(qū)外故障可靠不動(dòng)）。v若振蕩的中心不在本保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)，則阻抗繼電若振蕩的中心不在本保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)，則阻抗繼電器就不可能因振蕩而誤動(dòng)，這種情況下保護(hù)可不采器就不可能因振蕩而誤動(dòng)，這種情況下保護(hù)可不采用振蕩閉鎖。用振蕩閉鎖。 3.4.2 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測(cè)量元件的影響電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測(cè)量元件的影響 1電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律 設(shè)系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢(shì)設(shè)系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢(shì) 和和 的幅值相等，相角差的幅值相等，相

27、角差（即功角）為（即功角）為 ，等效電源之間的阻抗為，等效電源之間的阻抗為MENENlMZZZZ圖圖3-14系統(tǒng)振蕩時(shí)的電流和電壓系統(tǒng)振蕩時(shí)的電流和電壓 (a) 相量圖；相量圖； (b) 電流有效值變化曲線；電流有效值變化曲線；(c ) 電壓有效值變化曲線電壓有效值變化曲線o(a)I0 180o 360o 540o 720o 900o(b)U0 180o 360o 540o 720o 900o(c)UM UNZeEZEZEEIjMNM)1 (MMMZIEUNNNZIEU 它們之間的相位關(guān)系如圖它們之間的相位關(guān)系如圖3-14(c)所示。以所示。以 為參考相量，為參考相量，當(dāng)當(dāng)在在0o360o 之

28、間變化時(shí)，相當(dāng)于相量之間變化時(shí)，相當(dāng)于相量 在在0o360o 范圍內(nèi)范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。MENE由圖可以看出電勢(shì)差的有效值為由圖可以看出電勢(shì)差的有效值為2sin2MEE 所以線路電流的有效值為所以線路電流的有效值為2sin2ZEZEIM 電流有效值隨電流有效值隨變化的曲線如圖變化的曲線如圖3-14(b)所示。所示。變化的軌跡如圖變化的軌跡如圖3-14(a)中的虛線圓周所示。中的虛線圓周所示。 M、N兩母線處的電壓相量和標(biāo)在圖兩母線處的電壓相量和標(biāo)在圖314(a)中。中。 其有效值隨其有效值隨變變化的曲線，如圖化的曲線，如圖314(c)所示所示 電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，電壓最低的這一點(diǎn)稱為電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，

29、電壓最低的這一點(diǎn)稱為振蕩中心振蕩中心，在系統(tǒng)各部分，在系統(tǒng)各部分的阻抗角都相等的情況下，振蕩中心的位置就位于阻抗中心處。由圖的阻抗角都相等的情況下，振蕩中心的位置就位于阻抗中心處。由圖(a)可見(jiàn)，振蕩中心電壓的有效值可以表示為可見(jiàn)，振蕩中心電壓的有效值可以表示為2cosMosEU2電力系統(tǒng)振蕩時(shí)測(cè)量阻抗的變化規(guī)律電力系統(tǒng)振蕩時(shí)測(cè)量阻抗的變化規(guī)律系統(tǒng)振蕩時(shí)，安裝在系統(tǒng)振蕩時(shí)，安裝在M點(diǎn)處的測(cè)量元件的測(cè)量阻抗為點(diǎn)處的測(cè)量元件的測(cè)量阻抗為MjMMMMMMMMMmZZeZIEIZIEIUZ11mZZmZm因?yàn)橐驗(yàn)?所以令所以令 221)21(ctgZjZZZMm221)21(rctgZjZMZm212

30、sincos11jctgjej所以所以 ZZMMrMENENMeEEK 如果如果和和的幅值不相等，則分析表明，系統(tǒng)振蕩時(shí)測(cè)量阻抗末端的軌跡將不再是一條直線，而是的幅值不相等，則分析表明，系統(tǒng)振蕩時(shí)測(cè)量阻抗末端的軌跡將不再是一條直線，而是一個(gè)圓弧。一個(gè)圓弧。當(dāng)時(shí):設(shè)1eK1eK及測(cè)量阻抗末端的軌跡如圖中的虛線圓弧測(cè)量阻抗末端的軌跡如圖中的虛線圓弧1和和2所示。所示。 電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，阻抗繼電器有可能因測(cè)量阻抗進(jìn)電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，阻抗繼電器有可能因測(cè)量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作區(qū)而動(dòng)作，并且整定值越大的阻抗繼電器越入其動(dòng)作區(qū)而動(dòng)作，并且整定值越大的阻抗繼電器越容易受振蕩的影響。在整定值相同的情況下，動(dòng)作特容易受

31、振蕩的影響。在整定值相同的情況下，動(dòng)作特性曲線在與整定阻抗垂直方向的動(dòng)作區(qū)越大時(shí)，越容性曲線在與整定阻抗垂直方向的動(dòng)作區(qū)越大時(shí)，越容易受振蕩的影響易受振蕩的影響 。3.4.3 距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施 根據(jù)對(duì)振蕩閉鎖的要求，利用短路與振蕩時(shí)電氣量變化特征根據(jù)對(duì)振蕩閉鎖的要求，利用短路與振蕩時(shí)電氣量變化特征的差異，距離保護(hù)一般采用以下幾種振蕩閉鎖措施：的差異，距離保護(hù)一般采用以下幾種振蕩閉鎖措施：1.利用系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開(kāi)放的措施實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖利用系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開(kāi)放的措施實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖 ； 2.利用阻抗變化率的不同來(lái)構(gòu)成振蕩閉鎖利用阻抗變化率的不同來(lái)構(gòu)成振蕩閉鎖 ； 3.利用動(dòng)作的

32、延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖 。振蕩閉鎖裝置振蕩閉鎖裝置短時(shí)開(kāi)放短時(shí)開(kāi)放就是在系統(tǒng)沒(méi)有故障時(shí)，距離保護(hù)一直就是在系統(tǒng)沒(méi)有故障時(shí)，距離保護(hù)一直處于閉鎖狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短時(shí)開(kāi)放距離保處于閉鎖狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短時(shí)開(kāi)放距離保護(hù)。護(hù)。n若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)，阻抗繼電器動(dòng)作，說(shuō)明故障點(diǎn)若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)，阻抗繼電器動(dòng)作，說(shuō)明故障點(diǎn)位于阻抗繼電器的動(dòng)作范圍之內(nèi)，則保護(hù)繼續(xù)維持開(kāi)位于阻抗繼電器的動(dòng)作范圍之內(nèi)，則保護(hù)繼續(xù)維持開(kāi)放狀態(tài)，直至保護(hù)動(dòng)作，將故障線路跳開(kāi)；放狀態(tài)，直至保護(hù)動(dòng)作，將故障線路跳開(kāi)；n若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)阻抗繼電器未動(dòng)，則說(shuō)明故障不若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)阻抗繼電器未動(dòng)，則說(shuō)明故障

33、不在保護(hù)區(qū)內(nèi)，則重新將保護(hù)閉鎖。在保護(hù)區(qū)內(nèi)，則重新將保護(hù)閉鎖。 1、利用系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開(kāi)放的措施實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖、利用系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開(kāi)放的措施實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖 u（1）反映電壓、電流中負(fù)序或零序分量的故障判斷元件）反映電壓、電流中負(fù)序或零序分量的故障判斷元件 ； 電力系統(tǒng)系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)，系電力系統(tǒng)系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)，系統(tǒng)均處于三相對(duì)稱狀態(tài)統(tǒng)均處于三相對(duì)稱狀態(tài) ； 電力系統(tǒng)發(fā)生各種類型的不對(duì)稱短路時(shí)，故障電壓、電流電力系統(tǒng)發(fā)生各種類型的不對(duì)稱短路時(shí)，故障電壓、電流中都會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)序或零序分量中都會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)序或零序分量 ；u（2）反映電流突變量的故障判斷元

34、件）反映電流突變量的故障判斷元件 ； 系統(tǒng)正常或振蕩時(shí)電流變化比較緩慢，而在系統(tǒng)故障時(shí)電系統(tǒng)正常或振蕩時(shí)電流變化比較緩慢，而在系統(tǒng)故障時(shí)電流會(huì)出現(xiàn)突變流會(huì)出現(xiàn)突變 。故障判斷元件故障判斷元件(起動(dòng)元件起動(dòng)元件) 對(duì)系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷，僅需對(duì)系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷，僅需要判斷系統(tǒng)是否發(fā)生了故障，而不需要判出故障的遠(yuǎn)近及方向，要判斷系統(tǒng)是否發(fā)生了故障，而不需要判出故障的遠(yuǎn)近及方向，對(duì)它的要求是靈敏度高、動(dòng)作速度快，系統(tǒng)振蕩時(shí)不誤動(dòng)作。對(duì)它的要求是靈敏度高、動(dòng)作速度快，系統(tǒng)振蕩時(shí)不誤動(dòng)作。 3、利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖、利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖 u對(duì)于按躲過(guò)最大負(fù)荷整定的對(duì)于按躲過(guò)最大負(fù)荷整

35、定的III段阻抗繼電器來(lái)說(shuō)，測(cè)量阻段阻抗繼電器來(lái)說(shuō)，測(cè)量阻抗落入其動(dòng)作區(qū)的時(shí)間一般不會(huì)超過(guò)抗落入其動(dòng)作區(qū)的時(shí)間一般不會(huì)超過(guò)11.5s，即系統(tǒng)振蕩時(shí)，即系統(tǒng)振蕩時(shí)III段阻抗繼電器動(dòng)作持續(xù)的時(shí)間不會(huì)超過(guò)段阻抗繼電器動(dòng)作持續(xù)的時(shí)間不會(huì)超過(guò)11.5s。這樣，只。這樣，只要要III段動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間不小于段動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間不小于11.5s，系統(tǒng)振蕩時(shí)，系統(tǒng)振蕩時(shí)III段保護(hù)段保護(hù)就不會(huì)誤動(dòng)作。就不會(huì)誤動(dòng)作。 2、利用阻抗變化率的不同來(lái)構(gòu)成振蕩閉鎖、利用阻抗變化率的不同來(lái)構(gòu)成振蕩閉鎖 。 根據(jù)測(cè)量阻抗的變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖。根據(jù)測(cè)量阻抗的變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖。 3-5 距離保護(hù)特殊問(wèn)題的分析距離保護(hù)

36、特殊問(wèn)題的分析v影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素很多，如電網(wǎng)的接線中可能具影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素很多，如電網(wǎng)的接線中可能具有分支電路；輸電線路可能具有串聯(lián)電容補(bǔ)償；電力系統(tǒng)發(fā)有分支電路；輸電線路可能具有串聯(lián)電容補(bǔ)償；電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩；短路點(diǎn)具有過(guò)渡電阻；電流互感器和電壓互感器的生振蕩；短路點(diǎn)具有過(guò)渡電阻；電流互感器和電壓互感器的誤差、過(guò)渡過(guò)程及二次回路斷線等等。誤差、過(guò)渡過(guò)程及二次回路斷線等等。3.5.1 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響1、過(guò)渡電阻的性質(zhì)、過(guò)渡電阻的性質(zhì) 過(guò)渡電阻過(guò)渡電阻Rg是指當(dāng)相間短路或接地短路時(shí)，短路是指當(dāng)相間短路或接地短路時(shí)，短路電流從一相流

37、到另一相或相導(dǎo)線流入大地的途徑中所通過(guò)電流從一相流到另一相或相導(dǎo)線流入大地的途徑中所通過(guò)物質(zhì)的電阻，包括電弧電阻、中間物質(zhì)的電阻、相導(dǎo)線與物質(zhì)的電阻，包括電弧電阻、中間物質(zhì)的電阻、相導(dǎo)線與大地之間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。大地之間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。 v在相間故障時(shí)，過(guò)渡電阻主要由電弧電阻組成。電弧電阻具在相間故障時(shí)，過(guò)渡電阻主要由電弧電阻組成。電弧電阻具有非線性的性質(zhì)，其大小與電弧弧道的長(zhǎng)度成正比，而與電有非線性的性質(zhì)，其大小與電弧弧道的長(zhǎng)度成正比，而與電弧電流的大小成反比，一般可按下式進(jìn)行估算弧電流的大小成反比，一般可按下式進(jìn)行估算gggILR1050在短路初瞬間，電

38、弧電流在短路初瞬間，電弧電流Ig最大，弧長(zhǎng)最大，弧長(zhǎng)Lg最短，這時(shí)弧阻最短，這時(shí)弧阻Rg最小。幾個(gè)周期后，電弧逐漸伸長(zhǎng)，弧阻逐漸變大。相最小。幾個(gè)周期后，電弧逐漸伸長(zhǎng)，弧阻逐漸變大。相間故障的電弧電阻一般在數(shù)歐至十幾歐之間。間故障的電弧電阻一般在數(shù)歐至十幾歐之間。 v在導(dǎo)線對(duì)鐵塔放電的接地短路時(shí)，鐵塔及其接地電阻構(gòu)成過(guò)在導(dǎo)線對(duì)鐵塔放電的接地短路時(shí)，鐵塔及其接地電阻構(gòu)成過(guò)渡電阻的主要部分。鐵塔的接地電阻與大地導(dǎo)電率有關(guān)，對(duì)渡電阻的主要部分。鐵塔的接地電阻與大地導(dǎo)電率有關(guān)，對(duì)于跨越山區(qū)的高壓線路，鐵塔的接地電阻可達(dá)數(shù)十歐。當(dāng)導(dǎo)于跨越山區(qū)的高壓線路，鐵塔的接地電阻可達(dá)數(shù)十歐。當(dāng)導(dǎo)線通過(guò)樹(shù)木或其它物體對(duì)地短路時(shí)，過(guò)渡電阻更高。對(duì)于線通過(guò)樹(shù)木或其它物體對(duì)地短路時(shí)，過(guò)渡電阻更高。對(duì)于500kV的線路，最大過(guò)渡電阻可達(dá)的線路，最大過(guò)渡電阻可達(dá)300，而對(duì)，而對(duì)220kV線路，線路，最大過(guò)渡電阻約為最大過(guò)渡電阻約為100。v2、單側(cè)電源線路上過(guò)渡電阻的影響、單側(cè)電源