第四章-電網(wǎng)的距離保護(hù)課件

第四章電網(wǎng)的距離保護(hù)第一節(jié)距離保護(hù)的作用原理第二節(jié)阻抗繼電器及其動(dòng)作特性第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式及故障選相第四節(jié)阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)方法第五節(jié)圓特性方向阻抗繼電器第六節(jié)距離保護(hù)的整定計(jì)算原則及對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)第七節(jié)影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止辦法第八節(jié)工頻變化量距離繼電器第一節(jié)距離保護(hù)的作用原理一、距離保護(hù)的基本概念

電流、電壓保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及工作可靠。但是由于這種保護(hù)整定值的選擇、保護(hù)范圍以及靈敏系數(shù)等方面都是直接受電網(wǎng)接線方式及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，所以，在35kV以上電壓的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，它們都很難滿足選擇性、靈敏性以及快速切除故障的要求。為此，就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)原理。1、距離保護(hù)：反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離保護(hù)的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。該裝置的主要元件為距離（阻抗）元件，它可根據(jù)其端子所加的電壓和電流測(cè)知保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)間的阻抗值，此阻抗稱為元件的測(cè)量阻抗。2、距離保護(hù)的作用原理：當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處近時(shí)，其測(cè)量阻抗小，動(dòng)作時(shí)間短；當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時(shí)，其測(cè)量阻抗增大，動(dòng)作時(shí)間增長(zhǎng)，這樣就保證了保護(hù)有選擇性地切除故障線路3、以圖4-1為例：當(dāng)k點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1測(cè)量的阻抗是Zk，保護(hù)2測(cè)量的阻抗是Zk+ZAB。由于保護(hù)1距短路點(diǎn)較近，保護(hù)2距短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，所以保護(hù)1的動(dòng)作時(shí)間可以做到比保護(hù)2的動(dòng)作時(shí)間短。這樣，故障將由保護(hù)1切除，而保護(hù)2不致誤動(dòng)作二、距離保護(hù)的時(shí)限特性

1、距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)安裝地點(diǎn)至短路點(diǎn)之間距離的關(guān)系t=f(l)，稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性。為了滿足速動(dòng)性、選擇性和靈敏性的要求，目前廣泛應(yīng)用具有三段動(dòng)作范圍的階梯型時(shí)限特性，并分別稱為距離保護(hù)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，和上一章所講的電流速斷以及過電流保護(hù)相對(duì)應(yīng)，如圖4–1（b）所示。2、距離保護(hù)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段（如圖4–1（b）所示）1）第Ⅰ段：距離保護(hù)的第Ⅰ段是瞬時(shí)動(dòng)作的，t1是保護(hù)本身的固有動(dòng)作時(shí)間。以保護(hù)2為例，其第Ⅰ段本應(yīng)保護(hù)線路A–B的全長(zhǎng)，即保護(hù)范圍為全長(zhǎng)的100%，然而實(shí)際上卻是不可能的，因?yàn)楫?dāng)線路B–C出口處短路時(shí)，保護(hù)2第Ⅰ3)第Ⅲ段:距離Ⅰ段與Ⅱ段的聯(lián)合工作構(gòu)成本線路的主保護(hù)。距離Ⅲ段整定值要躲開正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗，而動(dòng)作時(shí)限比距離Ⅲ段保護(hù)范圍內(nèi)其他各保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè)△t。三、距離保護(hù)的主要組成元件在一般情況下，距離保護(hù)裝置由以下元件組成，其邏輯關(guān)系如圖4–2所示。1．啟動(dòng)元件啟動(dòng)元件的主要作用是在發(fā)生故障的瞬間起動(dòng)整套保護(hù)，并和距離元件動(dòng)作后組成與門，起動(dòng)出口回路動(dòng)作于跳閘，以提高保護(hù)裝置的可靠性。起動(dòng)元件可由過電流繼電器、低阻抗繼電器或反應(yīng)于負(fù)序和零序電流的繼電器構(gòu)成。具體選用哪一種，應(yīng)由被保護(hù)線路的具體情況確定。2．距離元件距離元件的主要作用實(shí)際上是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗（亦即距離）一般和采用方向阻抗元件，采用偏移特性阻抗元件。3．時(shí)間元件時(shí)間元件的主要作用是按照故障點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)的遠(yuǎn)近，根據(jù)預(yù)定的時(shí)限特性確定動(dòng)作的時(shí)限，以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。一般采用時(shí)間元件。圖4–2為三段式距離保護(hù)的簡(jiǎn)化邏輯框圖。當(dāng)正方向發(fā)生故障時(shí)，起動(dòng)元件動(dòng)作，如果故障位于第Ⅰ段范圍內(nèi)，則動(dòng)作，并與起動(dòng)元件的輸出信號(hào)通過與門，瞬時(shí)作用于出口回路，動(dòng)作于跳閘。如果故障位于距離Ⅱ段保護(hù)范圍內(nèi)，則不動(dòng)作而動(dòng)作，隨即起動(dòng)Ⅱ段的時(shí)間元件，待延時(shí)到達(dá)后，也通過與門起動(dòng)出口回路動(dòng)作于跳閘。如果故障位于距離Ⅲ段保護(hù)范圍以內(nèi)，則動(dòng)作啟動(dòng)，在的延時(shí)之內(nèi)，假定故障未被其他的保護(hù)動(dòng)作切除，則在延時(shí)到達(dá)后，仍通過與門和出口回路動(dòng)作于跳閘，起到后備保護(hù)的作用。4.振蕩閉鎖元件電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩，電壓、電流幅值周期性變化，有可能導(dǎo)致誤動(dòng)，為防止誤動(dòng)要求該元件準(zhǔn)確判斷振蕩，并將保護(hù)閉鎖第二節(jié)阻抗繼電器及其動(dòng)作特性1、阻抗繼電器是距離保護(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)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，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。2、分類：?jiǎn)蜗嘌a(bǔ)償式（重點(diǎn)討論）多相補(bǔ)償式3、單相補(bǔ)償式阻抗繼電器：(只有一個(gè)電壓和一個(gè)電流)4、用復(fù)數(shù)平面來分析其動(dòng)作特性，如圖4-3所示一、構(gòu)成阻抗元件的基本原則1、理論上分析：1）在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，近似為額定電壓，為負(fù)荷電流，為負(fù)荷阻抗，其量值較大，阻抗角較小2)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時(shí),降低，增大,變?yōu)槎搪伏c(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的線路阻抗。如果忽略影響較小的分布電容和電導(dǎo)，則與短路距離成線性正比關(guān)系，即(4-4)Zl——為單位長(zhǎng)度線路的復(fù)阻抗，。K——與互感器有關(guān)的比例系數(shù)。r1,x1——分別為單位長(zhǎng)度線路的正序電阻和電抗，。測(cè)量阻抗角就等于輸電線路的阻抗角，數(shù)值較大（對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的線路，阻抗角不低于）。如圖4-4所示。2、以圖4-3為例以圖4-3（a）中線路B-C的保護(hù)1為例，將阻抗元件的測(cè)量阻抗畫在復(fù)數(shù)阻抗平面上，如圖4-3（b）所示。線路的始端B位于坐標(biāo)的原點(diǎn)，正方向線路的測(cè)量阻抗在第Ⅰ象限，反方向線路的測(cè)量阻抗在第Ⅲ象限，正方向線路測(cè)量阻抗與R軸之間的角度為線路B-C的阻抗角。對(duì)保護(hù)1的距離Ⅰ段，起動(dòng)阻抗應(yīng)整定為，阻抗元件的起動(dòng)特性就應(yīng)包括以內(nèi)的阻抗，可用圖4-3（b）中陰影線所括的范圍表示。測(cè)量阻抗與系統(tǒng)一次側(cè)的阻抗：(4-5)式中—加于保護(hù)裝置的一次側(cè)電壓，即母線B的電壓；—接入保護(hù)裝置的一次電流，即從B流向C的電流；—電壓互感器的變比；—線路B-C上電流互感器的變比；Z—一次側(cè)的測(cè)量阻抗。繼電器的整定阻抗：(4-6)

在實(shí)際情況下，由于互感器誤差，故障點(diǎn)過渡電阻等因素，繼電器實(shí)際測(cè)量到的阻抗一般并不能嚴(yán)格地落在與同相的直線上，而是落在該直線附近的一個(gè)區(qū)域中。為了保證區(qū)內(nèi)故障情況下阻抗元件都能可靠動(dòng)作，在阻抗復(fù)平面上，其動(dòng)作范圍應(yīng)該是一個(gè)包括對(duì)應(yīng)線段在內(nèi)，但在的方向上不超過的區(qū)域，如圓形區(qū)域、四邊形區(qū)域等當(dāng)測(cè)量阻抗落在這樣的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)時(shí)，就判斷為區(qū)內(nèi)故障，阻抗元件給出動(dòng)作信號(hào)；當(dāng)測(cè)量阻抗落在該動(dòng)作區(qū)域以外時(shí)，判斷為區(qū)外故障，阻抗元件不動(dòng)作。這個(gè)區(qū)域的邊界就是阻抗元件的臨界動(dòng)作邊界，理論上，微機(jī)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)任何復(fù)雜的能用數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)的動(dòng)作區(qū)域。二、利用復(fù)數(shù)平面分析阻抗元件動(dòng)作特性（一）全阻抗繼電器不論加入元件的電壓與電流之間的角度為多大（之間變化），元件的起動(dòng)阻抗在數(shù)值上等于整定阻抗，即。具有這種動(dòng)作特性的元件稱為全阻抗元件，它沒有方向性。1．幅值比較式(如圖4-5（a）所示）啟動(dòng)條件：（4-7）式（4-7）兩端乘以電流，因，公式變?yōu)椋?-8）式（4—8）可看作兩個(gè)電壓幅值的比較

2、相位比較方式

相位比較方式全阻抗元件的動(dòng)作特性如圖4-5（b）所示。當(dāng)測(cè)量阻抗位于圓周上時(shí)，相量超前于的角度，而當(dāng)位于圓內(nèi)時(shí)，；位于圓外時(shí),,如圖4-6（a）和（b）所示，因此，全阻抗元件的起動(dòng)條件為:（4-9）式(4-9)中對(duì)應(yīng)于超前于時(shí)的情況，此時(shí)為負(fù)值，如圖4-6（c）所示。將兩個(gè)矢量乘以電流，即可得到可比較其相位的兩個(gè)電壓分別為：

（4-10）因此全阻抗元件的動(dòng)作條件可寫成

：

或者（4-11）式中此時(shí)全阻抗元件能夠起動(dòng)的條件只與和的相位差有關(guān)，而與其大小無關(guān)。式(4-11)可以看成元件的作用是以電壓為參考矢量，來測(cè)定故障時(shí)電壓向量的相位。一般稱為極化電壓，為補(bǔ)償后的電壓，簡(jiǎn)稱為補(bǔ)償電壓.3．幅值比較與相位比較式之間的關(guān)系二者之間的關(guān)系可以從圖4-5和圖4-6的幾種情況分析得出。由平行四邊形和菱形的定則可知，如用比較幅值的兩個(gè)矢量組成平行四邊形，則相位比較的兩個(gè)矢量就是該平行四邊形的兩個(gè)對(duì)角線，三種情況下的關(guān)系如圖4—7所示。（1）如圖4-7（a）所示，當(dāng)時(shí)，由這兩個(gè)矢量組成的平行四邊形是一個(gè)菱形，因此其兩個(gè)對(duì)角線和互相垂直，，正是元件剛好起動(dòng)的條件。（2）如圖4-7（b）所示,當(dāng)時(shí)，和之間的角度，元件能夠動(dòng)作。（3）如圖4-7（c）所示,當(dāng)時(shí)，和之間的角度，元件不動(dòng)作?！镆话愣?，設(shè)以和表示幅值的兩個(gè)電壓，且當(dāng)時(shí)，繼電器啟動(dòng)；又以和表示比較相位的兩個(gè)電壓，當(dāng)時(shí)，繼電器啟動(dòng)，則他們之間的關(guān)系符合下式（4-12）同理（4-12）注意：（1）它只適用于，，，為同一頻率的正弦交流量；（2）只適用于相位比較方式動(dòng)作范圍為和幅值比較方式動(dòng)作條件為的情況；（3）對(duì)短路暫態(tài)過程中出現(xiàn)的非周期分量和諧波分量，以上轉(zhuǎn)換關(guān)系顯然是不成立的，因此不同比較方式構(gòu)成的元件受暫態(tài)過程的影響不同。（二）方向阻抗元件方向阻抗元件的特性是以整定阻抗為直徑而通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓，如圖4-8所示，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)。當(dāng)反方向發(fā)生短路時(shí)，測(cè)量阻抗位于第三象限，元件不能動(dòng)作，因此它本身就具有方向性，故稱之為方向阻抗元件。方向阻抗元件也可以由幅值比較或相位比較的方法構(gòu)成，現(xiàn)分別討論如下：1．幅值比式如圖4-8(a)所示,元件能夠起動(dòng)(即測(cè)量阻抗位于圓內(nèi)）的條件是（4-14）等式兩端均以乘之，即變?yōu)槿缦聝蓚€(gè)電壓的幅值的比較（4-15）2．相位比較式如圖4-8（b）所示，元件能夠起動(dòng)(位于圓上，與之間的相位差為）的條件是

將與均以電流乘之，即可得到比較相位的兩個(gè)電壓分別為（4-16）

式中：稱為極化電壓，稱為補(bǔ)償電壓。方向阻抗元件的動(dòng)作方程為：（4-17）當(dāng)測(cè)量阻抗位于圓周上是繼電器剛好動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的阻抗是繼電器的啟動(dòng)阻抗，對(duì)于具有方向圓特性的阻抗繼電器來說，當(dāng)測(cè)量阻抗的阻抗角不同時(shí)，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)阻抗是不同的。一般情況下，；當(dāng)測(cè)量阻抗的阻抗角與整定阻抗的阻抗角相等時(shí)，阻抗繼電器的啟動(dòng)阻抗最大，正好等于，即，此時(shí)繼電器最靈敏，的阻抗角稱為最靈敏角，最靈敏角是阻抗繼電器的一個(gè)重要參數(shù)，一般取為被保護(hù)線路的阻抗角。（三）偏移特性阻抗元件偏移特性阻抗元件的特點(diǎn)是當(dāng)正方向的整定阻抗為時(shí)，同時(shí)向反方向偏移一個(gè)，阻抗元件的動(dòng)作特性如圖4-9所示，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)。這種元件的動(dòng)作特性介于方向阻抗元件和全阻抗元件之間，例如當(dāng)采用a=0時(shí)，即為方向阻抗元件，而當(dāng)a=1時(shí)，則為全阻抗元件，其起動(dòng)阻抗既與φ有關(guān)，但又沒有完全的方向性，一般稱其為具有偏移特性的阻抗元件。實(shí)際上通常采用a=0.1~0.2,以便消除方向阻抗元件的死區(qū)。1．幅值比較式如圖4-9（a）所示，阻抗元件能夠起動(dòng)的條件為（4-18）等式兩端均以電流乘之，即變?yōu)槿缦聝蓚€(gè)電壓幅值的比較（4-19）2．相位比較式如圖4-9（b）所示，當(dāng)位于圓周上時(shí)，矢量與之間的相位差為，同樣可以證明阻抗元件能夠起動(dòng)的條件為：

將與均以電流乘之，即可得到用以比較其相位的兩個(gè)電壓為：（4-20）（四）具有直線特性的阻抗元件當(dāng)要求元件的動(dòng)作特性為任一直線時(shí)，如圖4-10所示，由O點(diǎn)作動(dòng)作特性邊界線的垂線，其矢量表示為，測(cè)量阻抗位于直線的左側(cè)為動(dòng)作區(qū)，右側(cè)為不動(dòng)作區(qū)。1、幅值比較方式如圖4-10（a）所示，元件能夠起動(dòng)的條件可表示為（4-21）兩端均以電流乘之，則變?yōu)槿缦聝蓚€(gè)電壓的比較（4-22）2、相位比較方式如圖4-10（b）所示，元件能夠起動(dòng)的條件是矢量和之間的夾角為，將和均以電流乘之，即可得到可用以比較相位的兩個(gè)電壓分別為（4-23）

功率方向繼電器：1、幅值比較式如圖4-11（a）所示，繼電器能夠動(dòng)作的條件即可表示為（4-24）兩端均以電流乘之，則變?yōu)槿缦聝蓚€(gè)電壓幅值的比較（4-25）2、相位比較式如圖4-11（b）所示，只要和之間的角度滿足就是它能夠動(dòng)作的條件。得到比較其相應(yīng)的兩個(gè)電壓分別為（4-26）

（五）動(dòng)作角度范圍變化對(duì)元件特性的影響

在以上分析中均采用動(dòng)作的角度范圍為在復(fù)數(shù)平面上獲得的是圓或直線特性。如果使動(dòng)作范圍小于，或使動(dòng)作范圍大于，圓或直線特性將發(fā)生變化。（六）阻抗元件的極化電壓和補(bǔ)償電壓極化電壓，補(bǔ)償電壓以圖4-1（a）中的保護(hù)1為例，當(dāng)發(fā)生金屬性短路時(shí)，設(shè)電流和電壓互感器的變比均為1，則，應(yīng)選擇阻抗元件的最大靈敏角，因此與的阻抗角相同。（1）當(dāng)保護(hù)范圍外部故障時(shí)，，因此與同相位。（2）當(dāng)保護(hù)范圍末端故障時(shí)，，因此，阻抗元件應(yīng)處于臨界動(dòng)作的條件。（3）當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，，因此與相位差。（4）由此可見，相位的變化實(shí)質(zhì)上反映了短路阻抗與整定阻抗的比較。

為了判別相位的變化，必須有一個(gè)參考矢量作為基準(zhǔn)這就是所采用的極化電壓。不同的阻抗元件的區(qū)別只是在于所選的極化電壓不同。例如：（1）當(dāng)以母線電壓Uk作為極化量時(shí)，可得到具有方向性的圓特性（圖4-8）阻抗元件或直線特性的功率方向（圖4-11）元件。當(dāng)保護(hù)安裝處出口短路時(shí),Uk=0，元件將因失去極化電壓而不能動(dòng)作，從而出現(xiàn)電壓死區(qū)。（2）當(dāng)以電流Ik作為極化量時(shí)，可得到動(dòng)作特性為包括原點(diǎn)在內(nèi)的各種直線，如圖4-10所示，這些直線特性的元件沒有方向性，在反方向短路時(shí)也能夠動(dòng)作。（3）當(dāng)以Uk和Ik的復(fù)合電壓（例如）作為極化量時(shí)，則得到偏移特性的阻抗繼電器，而偏移的程度則取決于，即所占的比重。（4）最后順便指出，還可以采用非故障相的電壓、正序電壓、零序電流及負(fù)序電流等作為極化量，來構(gòu)成其他特性的各種阻抗繼電器。第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式及故障選相一、對(duì)接線方式的基本要求根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，加入阻抗元件的電壓和電流應(yīng)滿足以下要求：（1）阻抗元件的測(cè)量阻抗正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離；（2）阻抗元件的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，也就是保護(hù)范圍不隨故障類型而改變。當(dāng)采用三個(gè)阻抗元件K1、K2、K3分別接于三相時(shí)，常用的幾種接線方式的名稱及相應(yīng)的電壓和電流組合如表4–2所示。二、相間短路阻抗繼電器的接線方式1．三相短路如圖4–13所示，三相短路時(shí)，以K1為例分析。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離為l，線路每千米的正序阻抗為Z1,則保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓應(yīng)為因此，在三相短路時(shí)，元件K1的測(cè)量阻抗為（4–27）在三相短路時(shí)，三個(gè)元件的測(cè)量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，三個(gè)元件均能動(dòng)作。2．兩相短路如圖4–14所示，設(shè)以A–B相間短路為例，則故障環(huán)路的電壓為

因此，繼電器K1的測(cè)量阻抗為（4–28）和三相短路時(shí)的測(cè)量阻抗相同，因此，K1能正確動(dòng)作。在A–B兩相短路的情況下，對(duì)元件K2和K3而言，它們不能正確地測(cè)量保護(hù)安裝地點(diǎn)到短路點(diǎn)的阻抗，因此，不能起動(dòng)。3．中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的兩相接地短路如圖4–15，仍以A–B兩相故障為例，它與兩相短路不同之處是地中有電流流回，因此，設(shè)Zl表示輸電線每千米的自感阻抗,Zm表示每千米的互感阻抗，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的故障相電壓應(yīng)為因此，元件K1的測(cè)量阻抗為（4-29）三、接地短路阻抗繼電器的接線方式

在單相接地時(shí)，只有故障相的電壓降低，電流增大，而任何相間電壓都是很高的，因此，從原則上看，應(yīng)該將故障相的電壓和電流加入元件中。例如，對(duì)A相阻抗元件采用現(xiàn)分析這種接線能否滿足要求：將故障點(diǎn)的電壓和電流分解為對(duì)稱分量，則（4–30）按照各序的等效網(wǎng)絡(luò)，在保護(hù)安裝地點(diǎn)母線上各對(duì)稱分量的電壓與短路點(diǎn)的對(duì)稱分量電壓之間，應(yīng)具有如下的關(guān)系

（4–31）因此，保護(hù)安裝地點(diǎn)母線上的A相電壓即應(yīng)為：（4–32）采用這種接線方式，繼電器的測(cè)量阻抗為：（4–33）

此測(cè)量阻抗之值與之比值有關(guān)，而這個(gè)比值因受中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目與分布的影響，并不等于常數(shù)，故繼電器就不能準(zhǔn)確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，因此，不能采用。為了使元件的測(cè)量阻抗在單相接地時(shí)不受的影響，應(yīng)該給阻抗元件加入如下的電壓和電流

（4–34）式中一般可近似認(rèn)為零序阻抗角和正序阻抗角相等，因而K是一個(gè)實(shí)數(shù)，元件的測(cè)量阻抗將是（4–35）

它能正確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，并與相間短路的阻抗元件所測(cè)量的阻抗為同一數(shù)值，因此，這種接線得到了廣泛應(yīng)用。為了反應(yīng)任一相的單相接地短路，接地距離保護(hù)也必須采用三個(gè)阻抗元件，其接線方式分別為：四、故障選相a.在110kV及以下電壓等級(jí)的高壓線路中：故障時(shí)跳三相斷路器；b.在220kV及以上電壓等級(jí)的超高壓線路中：需要實(shí)現(xiàn)分相跳閘，即單相故障只跳單相，多相故障才跳三相。

模擬類保護(hù)：需要配合專門的選相元件；微機(jī)保護(hù)：設(shè)置一個(gè)故障類型/故障相別的判別程序。

選相方法，既可以用于選相跳閘，又可以在阻抗元件中做到僅投入故障特征最明顯的阻抗測(cè)量元件（相別切換）。（一）突變量電流選相

微機(jī)保護(hù)裝置可以方便地取得各相電流的突變量，去掉負(fù)荷分量的影響，使故障相判別十分簡(jiǎn)單可靠，而且切換完全由軟件實(shí)現(xiàn)，并沒有真正的切換觸點(diǎn)。

1．單相接地故障（以A相為例）

由于故障處，則假定且同相位。當(dāng)時(shí)，IB,IC與IA同相位，反之亦然。

單相接地故障的獨(dú)特特征：兩個(gè)非故障相電流之差為零。2．兩相不接地短路三種不同相電流差中，兩個(gè)故障相電流之差最大。3．兩相接地短路三種不同相電流差中，仍然是兩故障相電流之差最大。4．三相短路

三個(gè)相電流差的有效值均相等。第一步：計(jì)算三種電流差突變量的有效值。第二步：通過比較，求出三者中的一個(gè)最小者（三種可能）。①如果最小,則先判斷是否為單相接地，如果是單相接地，只可能是A相接地。觀察是否遠(yuǎn)小于另兩個(gè)電流差的有效值，工程實(shí)際中，可以用5倍的門檻來判定是否“遠(yuǎn)小于”。②如果經(jīng)判斷不是單相接地，那么必定是相間短路。

缺點(diǎn)：電流突變量選相元件在故障初始階段有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，但是，突變量?jī)H存在20～40ms，過了這個(gè)時(shí)間后，由于無法獲得突變量，所以突變量選相元件就無法工作。（二）對(duì)稱分量選相常用的選相方法還有阻抗選相、電壓選相、電壓比選相、對(duì)稱分量選相等。只有單相接地短路和兩相接地短路才同時(shí)出現(xiàn)零序和負(fù)序分量。因此，可以考慮先用是否存在零序電流分量的方法，去掉三相短路和兩相相間短路的影響，然后，再用零序電流和負(fù)序電流進(jìn)行比較，找出單相接地短路與兩相接地短路的區(qū)別。1．單相接地短路在故障支路，始終存在：于是，在保護(hù)安裝地點(diǎn)可得(4-36)故有：1）A相接地時(shí)，；2）B相接地時(shí)，和；3）C相接地時(shí)，和。2．兩相接地短路兩相經(jīng)過過渡電阻接地時(shí)，在故障支路有，

于是，

考慮各對(duì)稱分量的分配系數(shù)后，保護(hù)安裝地點(diǎn)的非故障相負(fù)序電流與零序電流基本上仍然滿足上式的關(guān)系。3．選相方法

第四節(jié)阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)方法

對(duì)于后者過去使用的是通過電抗互感器TX來直接獲得，在微機(jī)保護(hù)中可以利用移相的算法來獲得。一、電抗互感器TX的工作特性圖4-29（a）為電抗互感器結(jié)構(gòu)示意圖。L3上連接一電阻R用以改變次級(jí)繞組中感應(yīng)電勢(shì)與之間的相位。圖4-29（b）為電抗互感器二次側(cè)有電阻負(fù)載時(shí)的等效電路。由一般變壓器的原理可知，TX初級(jí)的電流應(yīng)為（式中各電流是指歸算到同一側(cè)以后的數(shù)值），其矢量圖如圖4-29（c）所示。，超前的角度就是Z的阻抗角。二.絕對(duì)值比較原理的實(shí)現(xiàn)設(shè)由付氏算法算出的電壓和電流實(shí)、虛部分別用、、和、表示，則

三.相位比較原理的實(shí)現(xiàn) 在微機(jī)保護(hù)中，相位比較既可以用阻抗/電壓的形式實(shí)現(xiàn)。用電壓比較時(shí)，分為相量比較和瞬時(shí)采樣值比較兩種方式。1．相量比較方式。電力系統(tǒng)故障時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置首先應(yīng)用傅氏算法等計(jì)算方法，求出保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流，然后根據(jù)動(dòng)作特性的要求求出電壓相量和。

（1）動(dòng)作范圍為，此時(shí)相位比較動(dòng)作的條件為

動(dòng)作條件可轉(zhuǎn)換為

引前于的角度，將不同于引前于的角度。

即（4-48）

即（4-49）將式（4-49）左端展開，并在兩端同乘以，得到即比相動(dòng)作的條件可以表示為（余弦型相位比較判據(jù)）（4-50）（2）動(dòng)作范圍為，此時(shí)相位比較動(dòng)作的條件為（4-51）即（4-52）式（4-52）左端展開，并在兩端同乘以，得到則比相動(dòng)作的條件可以表示為（正弦型相位比較判據(jù)）（4-53）

2．瞬時(shí)采樣值比較方式與比較電壓、對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)電壓可以表示為（4-54）若當(dāng)前的采樣時(shí)刻為n，則當(dāng)前時(shí)刻的采樣值表示為（4-55）工頻1/4周期以前時(shí)刻的采樣值表示為（4-56）式（4-55）和式（4-56）中的對(duì)應(yīng)項(xiàng)平方相加，可得（4-57）式（4-55）和式（4-56）中的對(duì)應(yīng)項(xiàng)相除，可得（4-58）若令則式（4-57）、式（4-58）兩式可以簡(jiǎn)寫為即相量幅值實(shí)部相角虛部相量幅值實(shí)部相角虛部

將它們分別代入式（4-50）和式（4-53），就可以得到用瞬時(shí)采樣值表示的余弦比相方程和正弦比相方程分別為（4-59）（4-60）這種算法只需要用相隔1/4工頻周期的兩個(gè)采樣值就可以完成比相，故可稱為比相的兩點(diǎn)積算法。由于該方法用瞬時(shí)值比相，受輸入量中的諧波等干擾信號(hào)的影響較大，故必須先用數(shù)字濾波算法濾除輸入中的干擾信號(hào)，然后再進(jìn)行比相。3．過渡過程對(duì)相位比較式阻抗繼電器的影響“超范圍”動(dòng)作：即在保護(hù)范圍以外故障時(shí)，相位比較式阻抗繼電器可能誤動(dòng)作。（非周期分量，諧波分量的影響）如圖4-32所示，（a）圖為穩(wěn)態(tài)情況，阻抗繼電器不動(dòng)作（b）圖為含非周期分量的情況，阻抗繼電器回發(fā)生誤動(dòng)，這種情況稱為“超范圍”動(dòng)作，或“暫態(tài)超越”。四.基于輸電線路R-L模型的微分方程算法

微分方程的算法主要應(yīng)用于輸電線路的距離保護(hù)中，這種方法不需求出電壓、電流的幅值及相位，而是直接計(jì)算出故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的正序電抗X及電阻R的數(shù)值。 假設(shè)被保護(hù)線路的分布電容可以忽略不計(jì)，因而輸電線路的模型可由電阻和電感構(gòu)成。設(shè)從保護(hù)安裝處至金屬性短路點(diǎn)線路的正序電抗為L(zhǎng)，電阻為R，可建立下列的微分方程

為書寫簡(jiǎn)單，用代替，用代替，則可解出（4-62）

電力系統(tǒng)發(fā)生不同類型故障時(shí)，其微分方程的表達(dá)式會(huì)有所不同。1．相間故障的R-L模型算法 在微機(jī)保護(hù)的軟件中通常設(shè)有選相元件。當(dāng)選相元件結(jié)果判斷為相間故障時(shí)（包括三相故障、兩相故障、兩相接地故障），取故障相電流、電壓進(jìn)行計(jì)算。例如選相結(jié)果為AB兩相短路，則u1，i1應(yīng)為t1時(shí)刻的，；u2，i2則為t2時(shí)刻的，。

由于微分方程中有對(duì)電流的求導(dǎo)，而求導(dǎo)的計(jì)算通常用兩個(gè)采樣點(diǎn)的差分實(shí)現(xiàn)。

這種算法的精度稍差，但其計(jì)算所需的數(shù)據(jù)窗較短。從理論上講，只需三個(gè)采樣點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)。因此在近處故障時(shí)采用此方法可以加快保護(hù)動(dòng)作速度。2．接地故障的R-L模型算法當(dāng)選取元件判斷為單相接地故障且確定是哪一相故障時(shí)，取故障相參數(shù)計(jì)算保護(hù)安裝點(diǎn)至故障點(diǎn)的正序電阻R和電抗X以A相接地故障為例，對(duì)接地故障建立的微分方程為式中：KR、KL:分別為零序電阻、零序電抗補(bǔ)償系數(shù)其中令則五.多邊形特性阻抗元件的實(shí)現(xiàn)算法

通過阻抗計(jì)算求得測(cè)量阻抗的實(shí)部為，虛部為，則圖4-35在第Ⅳ象限部分的特性可以表示為（4-63）第Ⅱ象限部分的特性可以表示為（4-64）而第Ⅰ象限部分的特性可以表示為(4-65)綜合以上三式，動(dòng)作特性可以表示為(4-66)

若取，，，則，（4-67）該式可以方便地在微機(jī)保護(hù)中實(shí)現(xiàn)。

準(zhǔn)四邊形特性說明：1）在第一象限中，與水平虛線成夾角的下偏邊界是為了防止相鄰線路出口經(jīng)過渡電阻接地時(shí)的超越而設(shè)計(jì)的。值的選擇原則應(yīng)以躲區(qū)外故障時(shí)的超越為準(zhǔn)，通常取。2）第四象限向下偏移的邊界，是在本線路出口經(jīng)過渡電阻接地時(shí)，保證保護(hù)能夠可靠動(dòng)作而設(shè)計(jì)的。3）第一象限與R軸成夾角的邊界，是為了提高長(zhǎng)線路避越負(fù)荷阻抗的能力，考慮了各種線路的阻抗角，保證在各種輸入線路情況下，動(dòng)作特性均有較好的躲過渡電阻能力。4）第Ⅱ象限邊界線傾斜是考慮到金屬性短路時(shí)，動(dòng)作特性有一定的裕度。

當(dāng)用微機(jī)距離保護(hù)時(shí)，由于微機(jī)保護(hù)能夠計(jì)算出測(cè)量電抗和測(cè)量電阻，因此可以很方便地用一個(gè)圓的表達(dá)式來實(shí)現(xiàn)任意的圓內(nèi)動(dòng)作特性。通用圓特性的動(dòng)作方程為：（4-68）第五節(jié)圓特性方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性分析一、方向阻抗繼電器的死區(qū)及極化電壓的意義1、方向阻抗繼電器的死區(qū)當(dāng)保護(hù)安裝地點(diǎn)正方向出口處發(fā)生相間短路時(shí)，故障環(huán)路的殘余電壓將降低到零。此時(shí)，方向阻抗元件將因加入的電壓為零而不能動(dòng)作，從而出現(xiàn)保護(hù)的“死區(qū)”。a.幅值比較方式構(gòu)成的阻抗元件：當(dāng)時(shí),被比較的兩個(gè)電壓就變?yōu)槭窍嗟鹊?，阻抗元件處于臨界動(dòng)作狀態(tài)。b.相位比較方式構(gòu)成的阻抗元件：當(dāng)時(shí)，因極化電壓變?yōu)榱悖瑥亩チ吮容^相位的依據(jù)，因而也不能起動(dòng)。為了減小和消除死區(qū)，可以采用記憶回路或引入非故障相電壓的方法。2、極化電壓（方向阻抗繼電器）作用：作為判斷相位的參考。若直接用作比相的極化電壓時(shí)，無法保證出口短路時(shí)的選擇性。應(yīng)選擇相位不隨故障位置變化，在出口短路時(shí)不為零的電壓量作為比相的電壓，即極化電壓的相位應(yīng)與保護(hù)范圍內(nèi)的正方向非出口處短路時(shí)的同相位。二、以正序電壓為極化電壓的方向阻抗繼電器

在各種兩相短路時(shí)，只有故障相間的電壓降低至零，而非故障相間電壓仍然很高。因此，在阻抗元件動(dòng)作特性中可考慮直接利用和部分利用非故障相的電壓來消除兩相短路時(shí)的死區(qū)。由對(duì)稱分量方法可以知道，正序電壓可由三相電壓組合而成，用它作為極化電壓，就相當(dāng)于在極化電壓中引入了非故障相電壓。由于微機(jī)保護(hù)很容易實(shí)現(xiàn)正序電壓的算法，因此,在微機(jī)保護(hù)中方向阻抗元件選正序電壓為極化電壓。（一）不同故障情況下正序極化電壓的分析

1．出口兩相短路以BC相為例，保護(hù)安裝處三相電壓為

根據(jù)對(duì)稱分量法結(jié)論：出口兩相短路，兩故障相間正序電壓的相位與該兩相故障前相間電壓的相位相同，幅值為故障前相間電壓值的1/2。2．單相接地短路

以A相接地短路以為例。保護(hù)安裝處三相電壓為則結(jié)論：出口單相接地短路時(shí)，故障相正序電壓的相位與該相故障前電壓的相位相同，幅值為該相故障前電壓的2/3。3．兩相接地短路以BC相為例，保護(hù)安裝處的三相電壓為

結(jié)論：出口兩相接地短路時(shí)，兩故障相電壓的相位與該兩相故障前相間電壓的相位相同，幅值為故障前相間電壓值的1/3。

結(jié)論：在出口發(fā)生各種不對(duì)稱短路時(shí)，故障環(huán)路上的正序電壓都有較大的量值,相位與故障前的環(huán)路電壓相同。

出口三相短路時(shí)，各相正序電壓都為0，正序參考電壓將無法應(yīng)用。但當(dāng)發(fā)生非出口三相短路時(shí)，正序電壓將不為0，變成相應(yīng)相或相間殘余電壓，如果殘余電壓不低于額定電壓的10%—15%，正序電壓就可以應(yīng)用。(二)以正序電壓為極化電壓的阻抗繼電器的動(dòng)作特性

正序電壓作為極化電壓時(shí)：一種是令極化電壓與正序電壓的關(guān)系為;另一種令

動(dòng)作方程為

1．對(duì)于采用接線方式的AB相間距離方向阻抗繼電器

圖4—37正方向故障系統(tǒng)圖

—M側(cè)系統(tǒng)電源電動(dòng)勢(shì),;—短路點(diǎn)等值電動(dòng)勢(shì),并假設(shè)兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)相等,忽略負(fù)荷電流的作用,則;—正序電流M側(cè)分流系數(shù)；—保護(hù)安裝處M點(diǎn)的AB相間電壓和AB像間正序電壓。設(shè)阻抗角相等。則式(4—76)的動(dòng)作條件可表示為

2．對(duì)于接地距離方向阻抗繼電器以A相為例的動(dòng)作方程為

結(jié)論：相間距離和接地距離的方向阻抗繼電器具有類似的動(dòng)作特性。3．正方向故障情況a.式（4–79）對(duì)應(yīng)的特性在阻抗復(fù)平面上為一個(gè)以與末端聯(lián)線為直徑的圓。b.正方向出口短路時(shí)，能夠可靠動(dòng)作。c.與整定阻抗相同的方向阻抗圓相比，其耐受過渡電阻的能力要比方向阻抗圓強(qiáng)。d.動(dòng)作區(qū)域包括原點(diǎn)未失去方向性。4．反方向故障情況保護(hù)安裝處實(shí)際電流的方向與規(guī)定正方向相反，電壓是母線處電壓，從電壓互感器上獲得，其值總為正值；故障相的電壓和正序極化電壓可以表示為:令，則為大于0的實(shí)常數(shù)，它的存在對(duì)比相沒有任何影響，則工作電壓：極化電壓：反方向故障情況下動(dòng)作條件可以表示為在復(fù)平面上，該式表示反方向相間短路時(shí)，方向阻抗元件的動(dòng)作范圍是一個(gè)以與連線為直徑的上拋圓。

反方向出口短路時(shí)，測(cè)量阻抗在原點(diǎn)附近，遠(yuǎn)離動(dòng)作區(qū)域，可靠不動(dòng)。反方向遠(yuǎn)處短路時(shí)，位于第三象限，不可能落入圓內(nèi)，阻抗元件也不會(huì)動(dòng)作。這表明，以正序電壓為參考電壓的方向阻抗元件具有明確的方向性。

三、以記憶電壓為極化電壓的方向阻抗繼電器

利用故障前的記憶電壓作為方向阻抗元件的極化電壓。

a.

在微機(jī)距離保護(hù)中，記憶電壓就是存放在存儲(chǔ)器中故障前電壓的采樣值；b.在模擬式距離保護(hù)中，記憶電壓是LC諧振記憶回路獲得的。

設(shè)三相短路前后AB相間電壓分別為和，以記憶電壓的負(fù)值作為方向阻抗元件的的動(dòng)作條件可以表示為（4–88）假設(shè)系統(tǒng)兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)相等，系統(tǒng)各部分阻抗角都相同，并忽略負(fù)荷電流的影響，則系統(tǒng)正向故障時(shí)：（4–89）（4–90）則式（4–79）的動(dòng)作條件可表示為結(jié)論：以記憶電壓為極化電壓與以正序電壓為極化電壓的方向阻抗繼電器具有相同的動(dòng)作特性，即動(dòng)作特性是具有偏移特性的阻抗圓。反方向出口三相短路時(shí)，以記憶電壓的負(fù)值作為極化電壓的動(dòng)作條件中

方向阻抗元件的動(dòng)作條件為

結(jié)論：a.以記憶電壓為極化電壓的方向阻抗元件也具有明確的方向性。b.在實(shí)際保護(hù)裝置中，常常把正序極化電壓和記憶極化電壓結(jié)合考慮。在模擬式距離保護(hù)中，故障一定時(shí)間后，記憶電壓衰減至故障后的測(cè)量電壓，記憶作用消失，方向阻抗元件的動(dòng)作特性仍是以為直徑，經(jīng)過圓點(diǎn)的方向圓特性。b.在微機(jī)保護(hù)中，記憶電壓是存放在存貯器中的故障前電壓的采樣值，不存在衰減問題，所以短時(shí)間內(nèi)特性不會(huì)隨時(shí)間變化而變化，但是故障發(fā)生一段時(shí)間后，電源的電動(dòng)勢(shì)變化，記憶電壓將不再等于故障前電壓，方向阻抗元件的特性也將發(fā)生變化，所以記憶電壓僅能在故障后的一定時(shí)間使用。第六節(jié)距離保護(hù)的整定計(jì)算原則及對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)一、距離保護(hù)的整定計(jì)算原則（一）距離保護(hù)第Ⅰ段的整定一般按躲開下一條線路出口處短路的原則來確定，按式（4-1）和式（4-2）計(jì)算，在一般線路上可靠系數(shù)取0.8~0.85（二）距離保護(hù)第Ⅱ段的整定如圖（4-41）所示，應(yīng)按以下量個(gè)原則來確定：1．與相鄰線路距離保護(hù)第Ⅰ段相配合，參照式（4-3）的原則，并考慮分支系數(shù)的影響，距離保護(hù)Ⅱ段整定計(jì)算式為：

（4-97）式中：—可靠系數(shù)，一般采用0.8；—分支系數(shù)，應(yīng)采用當(dāng)保護(hù)1第Ⅰ段短路時(shí)可能出現(xiàn)的最小數(shù)值例如在圖（2-34）所示具有助增電流影響時(shí)，在K電短路時(shí)變電站A距離保護(hù)2的測(cè)量阻抗將是（4-98）此時(shí)，由于助曾電流的影響，與無分支的情況相比，將使保護(hù)2處的測(cè)量阻抗增大。在圖2-35中，分支電路為一并聯(lián)電路，由于外汲電流的影響，，與無分支的情況相比，將使保護(hù)2處的測(cè)量阻抗減小。因此，為充分保證保護(hù)2與保護(hù)1之間的選擇性，就應(yīng)該按為最小的運(yùn)行方式來確定保護(hù)2距離Ⅱ段的整定值，使之不超出保護(hù)1距離Ⅰ段的范圍。這樣整定之后，在遇有增大的其他運(yùn)行方式時(shí)，距離保護(hù)Ⅱ段的保護(hù)范圍只會(huì)縮小而不可能失去選擇性。2．躲開線路末端變電所變壓器低壓側(cè)出口處（圖4—41中K點(diǎn)），短路時(shí)的阻抗值。設(shè)變壓器的阻抗為，則起動(dòng)阻抗應(yīng)整定為（4—99）式中：—與變壓器配合的可靠系數(shù)，一般采用0.7；—分支系數(shù)，應(yīng)采用當(dāng)k點(diǎn)短路時(shí)可能出現(xiàn)的最小值計(jì)算后，應(yīng)取以上兩式中數(shù)值較小的一個(gè)。此時(shí)距離Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)與相鄰線路的Ⅰ段相配合，一般取為0.3S～0.5S。校驗(yàn)距離Ⅱ段在本線路末端短路時(shí)的靈敏系數(shù)。由于是反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作，其靈敏系數(shù)為（4-100）對(duì)距離Ⅱ段來講，在本線路末端短路時(shí)，其測(cè)量阻抗即為，因此，靈敏系數(shù)為（4-101）一般要求。（三）距離保護(hù)第Ⅲ段的整定距離保護(hù)第Ⅲ段的整定阻抗，按以下幾個(gè)原則計(jì)算：1．按與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)Ⅱ或Ⅲ段配合整定。在與相鄰下級(jí)距離保護(hù)Ⅱ段配合時(shí)，Ⅲ段的整定阻抗為（4-102）2．按與相鄰下級(jí)變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定。定值計(jì)算為（4-103）式中:——電流、電壓保護(hù)的最小保護(hù)范圍對(duì)應(yīng)的阻抗值。3．按躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定。當(dāng)線路上流過最大負(fù)荷電流，且母線電壓最低時(shí)（用表示），負(fù)荷阻抗最小，其值為（4-104）參照過電流保護(hù)的整定原則,應(yīng)采用（4-105）將一次系統(tǒng)參數(shù)值換算至保護(hù)接入的二次系統(tǒng)參數(shù)值（4-106）如果保護(hù)第III段采用方向阻抗元件，在整定其動(dòng)作特性圓時(shí)，尚須考慮其起動(dòng)阻抗隨角度的變化關(guān)系以及正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷潮流和功率因數(shù)的變化，以確定適當(dāng)?shù)臄?shù)值，例如選擇阻抗元件的，則圓的直徑（即第III段的整定阻抗）應(yīng)為（4-107）如圖4-42中的圓2所示。由此可見，采用方向阻抗元件能得到較好的躲負(fù)荷性能。在長(zhǎng)距離重負(fù)荷的輸電線路上，如采用方向阻抗繼電器仍不能滿足靈敏度的要求時(shí)，可考慮采用透鏡形阻抗元件。距離保護(hù)的III段，既作為本線路I、II段保護(hù)的近后備，又作為相鄰下級(jí)設(shè)備保護(hù)的遠(yuǎn)后備，靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行校驗(yàn)。作為近后備時(shí)，按線路末端短路校驗(yàn)。計(jì)算式為（4-108）

作為近后備時(shí)，按相鄰設(shè)備末端短路校驗(yàn)，計(jì)算式為（4-109）式中：——相鄰線路或變壓器的阻抗，——分支系數(shù)最大值。距離Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)時(shí)間級(jí)差，但考慮到距離Ⅲ段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)小于最大的振蕩周期（1.5~2s）。（四）阻抗繼電器精確工作電流倍數(shù)的校驗(yàn)在距離保護(hù)的整定計(jì)算中，應(yīng)分別按各段保護(hù)范圍末端短路時(shí)的最小短路電流校驗(yàn)各段阻抗繼電器的精確工作電流倍數(shù)，按照要求，此最小短路電流與繼電器精確工作電流之比應(yīng)為1.5倍以上。當(dāng)加入繼電器的電流較小時(shí)，對(duì)于模擬式保護(hù)，繼電器的啟動(dòng)阻抗將下降，使阻抗繼電器的實(shí)際保護(hù)范圍縮短，對(duì)于微機(jī)式保護(hù)，將引起測(cè)量阻抗誤差。這將影響到與相鄰線路阻抗元件的配合，甚至引起非選擇性動(dòng)作。為了把起動(dòng)阻抗的誤差限制在一定范圍內(nèi)，規(guī)定了精確功能工作電流這一指標(biāo)。所謂精確電流，就是指當(dāng)時(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗，即此整定阻抗縮小了10%，因此,當(dāng)時(shí)，就可以保證起動(dòng)阻抗的誤差在10%以內(nèi)，而這個(gè)誤差在選擇可靠系數(shù)時(shí)，已經(jīng)被考慮進(jìn)去了。二、對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)從對(duì)繼電保護(hù)所提出的基本要求來評(píng)價(jià)距離保護(hù)，可以作出如下幾個(gè)主要的結(jié)論：1）根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，它可以在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證動(dòng)作的選擇性。2）距離I段是瞬時(shí)動(dòng)作的，但是它只能保護(hù)線路全長(zhǎng)80%~85%，因此，兩端合起來就使得在30%~40%的線路長(zhǎng)度內(nèi)的故障不能從兩端瞬時(shí)切除，在一端須經(jīng)0.3s~0.5s的延時(shí)才能切除，在220KV及以上電壓的網(wǎng)絡(luò)中，有時(shí)候這不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求，因而不能作為主保護(hù)來使用。3）由于阻抗繼電器同時(shí)反應(yīng)于電壓的降低和電流的增大而動(dòng)作，因此，距離保護(hù)較電流、電壓保護(hù)具有較高的靈敏度且保護(hù)范圍比較穩(wěn)定。4）由于距離保護(hù)中采用了復(fù)雜的阻抗元件和大量的輔助元件，再加上各種必要的閉鎖裝置（詳見第七節(jié)的分析），因此接線復(fù)雜，可靠性比電流保護(hù)低，這也是它的主要缺點(diǎn)?！纠?-1】設(shè)圖4-43所示的網(wǎng)絡(luò)各線路均裝設(shè)有距離保護(hù)，試對(duì)保護(hù)1的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段進(jìn)行整定計(jì)算，即求各段動(dòng)作阻抗，動(dòng)作時(shí)間，及靈敏度校驗(yàn)值，Ⅱ段保護(hù)的靈敏度，Ⅲ段保護(hù)的近、遠(yuǎn)后備靈敏度，。已知：變壓器容量為31.5MVA，

正常時(shí)母線最低電壓（Ⅲ段采用方向阻抗繼電器）解：1.元件阻抗的計(jì)算：2.距離Ⅰ段的整定：3.距離Ⅱ段的整定：1)定值（與相鄰線路配合）

為保護(hù)3的Ⅰ段末端k1發(fā)生短路時(shí)對(duì)保護(hù)1而言的最小分支系數(shù)。當(dāng)保護(hù)3末端k1點(diǎn)短路時(shí)，有

定值（與相鄰變壓器配合）為相鄰變壓器低壓側(cè)k2點(diǎn)短路時(shí)對(duì)保護(hù)1的最小分支系數(shù)，其值為第七節(jié)影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及防止方法一、短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響及防止方法(一)短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)1.短路點(diǎn)過度電阻對(duì)距離保護(hù)的影響短路點(diǎn)的過渡電阻是指當(dāng)相間短路或接地短路時(shí)，短路電流從一相流向另一相或從相導(dǎo)線流入地的途徑中所通過的物質(zhì)的電阻，這包括電弧、中間物質(zhì)的電阻、相導(dǎo)線與地之間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等?？砂聪率?jīng)Q定:式中——電弧電流的有效值，A——電弧長(zhǎng)度，m。在一般情況下：短路初瞬間，電弧電流最大，弧長(zhǎng)最短，弧阻最小。幾個(gè)周期后，在風(fēng)吹、空氣對(duì)流和電動(dòng)力等作用下，電弧逐漸伸長(zhǎng)，阻抗有急劇增大之勢(shì)。1）在相間短路時(shí)，過渡電阻主要由電弧電阻構(gòu)成，其值可按上述經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)。2）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)。3）當(dāng)導(dǎo)線通過樹木或其它物體對(duì)地短路時(shí)，過渡電阻更高，難以準(zhǔn)確計(jì)算。2．單側(cè)電源線路上過渡電阻的影響如圖4-46所示，短路點(diǎn)的過渡電阻總是使繼電器的測(cè)量阻抗增大，使保護(hù)范圍縮短。然而，由于過渡電阻對(duì)不同安裝地點(diǎn)的保護(hù)影響不同，因而在某種情況下，可能導(dǎo)致保護(hù)無選擇性動(dòng)作。例如，當(dāng)線路B-C的始端經(jīng)短路則保護(hù)1的測(cè)量阻抗為，而保護(hù)2的測(cè)量阻抗為，由圖4-47可見，由于是與的相量和。這樣當(dāng)較大時(shí)，就可能出現(xiàn)已超出保護(hù)1第I段整定特性圓范圍，而仍位于保護(hù)2第II段整定特性圓范圍以內(nèi)的情況。此時(shí)兩個(gè)保護(hù)將同時(shí)以第II段的時(shí)限動(dòng)作，從而失去選擇性。但是當(dāng)保護(hù)1第I段的極化電壓有記憶回路時(shí)，則利用它的特性仍可保證動(dòng)作的選擇性。由以上分析可見，保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過渡電阻的影響越大；同時(shí)保護(hù)裝置的整定值越小，則相對(duì)地，受過渡電阻的影響也越大。因此對(duì)短線路的距離保護(hù)應(yīng)特別注意過渡電阻的影響。3．雙側(cè)電源線路上過渡電阻的影響如圖4-48所示雙側(cè)電源線路上，短路點(diǎn)的過度電阻還可能使某些保護(hù)的測(cè)量阻抗減小如在線路B-C的始端經(jīng)過渡電阻三相短路時(shí)，和分別為兩側(cè)電源供給的短路電流，則經(jīng)的電流為，此時(shí)變電站A和B母線上的殘余電壓為（4-110）（4-111）則保護(hù)1和2的測(cè)量阻抗為