距離保護-三段式距離保護（繼電保護運行檢修課件）

電網(wǎng)的距離保護距離保護的基本概念第一章阻抗繼電器第二章三段式距離保護第三章影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施第四章短路點過渡電阻對距離保護的影響影響距離保護正確工作的因素影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響電壓回路斷線對距離保護的影響分支電流的影響對距離保護的評價5.4影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施影響距離保護正確工作的因素影響距離保護正確工作的因素：短路點的過渡電阻；電力系統(tǒng)振蕩；保護安裝處與短路點間的分支電流的影響；保護裝置電壓回路斷線。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施短路點過渡電阻對距離保護的影響1.電力系統(tǒng)中的短路一般都不是金屬性的，而是在短路點存在過渡電阻Rt。短路點的過渡電阻Rt是指當(dāng)相間短路或接地短路時，短路電流從一相流到另一相或從相導(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。2、過渡電阻的特點短路點的過渡電阻主要是純電阻性的電弧電阻Rt，且電弧的長度和電流的大小都隨時間而變化，在短路開始瞬間電弧電流很大，電弧的長度很短，Rt很小。隨著電弧電流的衰減和電弧長度的增長，Rt隨著增大，大約經(jīng)0.1～0.15秒后，Rt劇烈增大。在相間短路時，過渡電阻主要由電弧電阻構(gòu)成；在接地短路時，過渡電阻是故障電流從相到地通路中各部分的總電阻，除電弧電阻外，還包括桿塔接地電阻和桿塔電阻。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施短路點過渡電阻對距離保護的影響3、過渡電阻對距離保護的影響（1）單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)保護1的測量阻抗Zm1=Rt保護2的測量阻抗Zm2=ZAB+Rt影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施短路點過渡電阻對距離保護的影響當(dāng)Rt較大時，可能出現(xiàn)Zm1已超出保護1第Ⅰ段整定的特性圓范圍，而Zm2仍位于保護2第Ⅱ段整定的特性圓范圍以內(nèi)。此時保護1和保護2將同時以第Ⅱ段的時限動作，因而失去了選擇性。結(jié)論：由于過渡電阻Rt的存在，使測量阻抗增大，保護范圍減小。保護裝置距短路點越近時，受過渡電阻的影響越大，同時保護裝置的整定值越小，則相對地受過渡電阻的影響也越大。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施短路點過渡電阻對距離保護的影響（2）雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)短路點的過渡電阻可能使測量阻抗增大，也可能使測量阻抗減小。保護1和保護2的測量阻抗分別為:影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施短路點過渡電阻對距離保護的影響（3）對各段距離保護的影響距離Ⅰ段無動作延時，此時過渡電阻較小，因此過渡電阻對Ⅰ段影響??；距離Ⅱ段有動作延時，此時過渡電阻較大，因此過渡電阻對Ⅱ段影響大；距離Ⅲ段有動作延時，但是整定阻抗很大，阻抗繼電器抗過渡電阻能力強，因此過渡電阻對Ⅲ段影響較小。4、減小過渡電阻對距離保護影響的措施（1）采用瞬時測定裝置“瞬時測定”就是把距離元件的最初動作狀態(tài)，通過起動元件的動作而固定下來，當(dāng)電弧電阻增大時，仍以預(yù)定的時限動作跳閘。它通常應(yīng)用于距離保護第Ⅱ段。在短路的初瞬間，KA及阻抗測量元件KR均動作→KM、KT起動，通過KA的接點及KM自保持，此后KM的動作與KR無關(guān)→經(jīng)過KT的延時，發(fā)出跳閘脈沖。既使電弧電阻增大，使KR返回，保護仍能以預(yù)定的延時跳閘。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施短路點過渡電阻對距離保護的影響2）采用帶偏移特性的阻抗繼電器過渡電阻使得測量阻抗向R軸偏移，阻抗繼電器的動作特性在+R軸方向所占面積越大，則受過渡電阻的影響越小。因此為消除過渡電阻的影響，采用能容許較大的過渡電阻而不致拒動的阻抗繼電器，如偏移特性阻抗繼電器等，即將阻抗繼電器的動作特性向R軸偏移。短路點過渡電阻對距離保護的影響影響距離保護正確工作的因素影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響電壓回路斷線對距離保護的影響分支電流的影響對距離保護的評價5.4影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響以變電站M處的保護為例，其距離Ⅰ段起動阻抗整定為0.85ZL，在下圖中以長度MA表示，由此可繪出各種繼電器的動作特性曲線。結(jié)論：在同樣整定值的條件下全阻抗繼電器受振蕩的影響最大，而橢圓繼電器所受的影響最小。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響（1）繼電器的動作特性在阻抗平面沿oo′方向所占的面積越大，受振蕩的影響就越大。（2）保護安裝地點越靠近于振蕩中心，距離保護受振蕩的影響越大，而振蕩中心在保護范圍以外時，距離保護不會誤動。（3）當(dāng)保護的動作帶有較大的延時時，如距離Ⅲ段，可利用延時躲開振蕩的影響。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響2、振蕩閉鎖回路（1）電力系統(tǒng)振蕩和短路時的主要區(qū)別振蕩時電流和各電壓幅值的變化速度較慢,而短路時電流是突然增大,電壓也突然降低。振蕩時電流和各點電壓幅值均作周期變化，各點電壓與電流之間的相位角也作周期變化。振蕩時三相完全對稱,電力系統(tǒng)中不會出現(xiàn)負序分量；而短路時,總要長期(在不對稱短路過程中)或瞬間(在三相短路開始時)出現(xiàn)負序分量。（2）對振蕩閉鎖回路的要求系統(tǒng)正常運行或沒有發(fā)生短路故障，只發(fā)生振蕩時,應(yīng)可靠閉鎖保護。在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，不論系統(tǒng)有無振蕩發(fā)生，保護都不應(yīng)該閉鎖而能正確動作。當(dāng)保護范圍以外發(fā)生故障引起系統(tǒng)振蕩時，應(yīng)可靠閉鎖保護。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響短路故障后繼而發(fā)生振蕩時,保護不應(yīng)該無選擇性動作。振蕩過程中發(fā)生短路，保護應(yīng)能正確動作。振蕩平息后，振蕩閉鎖裝置應(yīng)能自動返回，為下一次動作做好準(zhǔn)備。（3）振蕩閉鎖回路利用負序分量構(gòu)成振蕩閉鎖回路；利用負序增量構(gòu)成振蕩閉鎖回路；利用電氣量變化速度構(gòu)成振蕩閉鎖回路短路點過渡電阻對距離保護的影響影響距離保護正確工作的因素影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響電壓回路斷線對距離保護的影響分支電流的影響對距離保護的評價5.4影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施分支電流的影響1、帶有助增電源網(wǎng)絡(luò)保護安裝處到短路點之間的線路上存在分支電源。線路NP上K點發(fā)生短路故障時,對于裝在MN線路M側(cè)的距離保護安裝處母線上電壓為：影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施分支電流的影響測量阻抗為：式中：Zl—線路單位公里的正序阻抗。Kb—分支系數(shù)，一般情況下可認為分支系數(shù)是實數(shù)，此式中Kb>1，故又稱作助增系數(shù)，可用Kb.助表示。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施分支電流的影響分支電源的存在，產(chǎn)生助增電流，使M側(cè)阻抗繼電器測量阻抗增大，保護范圍縮短，可能引起保護拒動，從而靈敏度下降。設(shè)，則助增系數(shù)可表示為：式中：ZsM—M側(cè)母線電源等值阻抗。ZsN—N側(cè)母線電源等值阻抗。ZMN—MN線路阻抗。分支系數(shù)與系統(tǒng)運行方式有關(guān)，在整定計算時應(yīng)取較小的分支系數(shù)，以便保證保護的選擇性。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施分支電流的影響2、帶有汲出分支線網(wǎng)絡(luò)保護安裝處到短路點之間的線路上存在分支線路。在K點發(fā)生短路故障時，對于裝在MN線路上M側(cè)母線上的電壓為：影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施分支電流的影響測量阻抗為：分支線路上的汲出電流使M側(cè)阻抗繼電器測量阻抗減小，保護范圍增大，可能引起保護誤動，從而失去選擇性。Kb<1，故又稱汲出系數(shù)，可用Kb.汲表示。汲出系數(shù)可表示為：式中：ZNP1、ZNP2—平行線路兩回線阻抗，一般情況下數(shù)值相等。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施分支電流的影響測量阻抗為：設(shè)則總分支系數(shù)可表示為：在既有助增又有汲出的網(wǎng)絡(luò)中，其分支系數(shù)為助增系數(shù)與汲出系數(shù)相乘積。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施分支電流的影響（4）分支系數(shù)①總的最大分支系數(shù)為：②總的最小分支系數(shù)為：影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施電壓回路斷線對距離保護的影響當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時，距離保護將失去電壓，這時阻抗元件失去電壓而電流回路仍有負荷電流通過，可能造成誤動作。對此，在距離保護中應(yīng)裝設(shè)斷線閉鎖裝置。2、對斷線閉鎖裝置的主要要求是：（1）當(dāng)電壓互感器發(fā)生各種可能導(dǎo)致保護誤動作的故障時，斷線閉鎖裝置均應(yīng)動作，將保護閉鎖并發(fā)出相應(yīng)的信號。（2）當(dāng)被保護線路發(fā)生各種故障，不因故障電壓的畸變錯誤地將保護閉鎖，以保證保護可靠動作。區(qū)分以上兩種情況的電壓變化的辦法：看電流回路是否也同時發(fā)生變化。影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施對距離保護的評價1、選擇性在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中能保證動作的選擇性。2、速動性不能實現(xiàn)全線瞬動。距離保護Ⅰ段能保護線路全長的85%，對雙側(cè)電源的線路，至少有30%的范圍保護要以Ⅱ段時間切除故障。3、靈敏性由于距離保護同時反應(yīng)電壓和電流，比單一反應(yīng)電流的保護靈敏度高。距離保護第Ⅰ段的保護范圍不受運行方式變化的影響。保護范圍比較穩(wěn)定。第Ⅱ、Ⅲ段的保護范圍受運行方式變化影響。4、可靠性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，距離保護裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些。電網(wǎng)的距離保護距離保護的基本概念第一章阻抗繼電器第二章三段式距離保護第三章影響距離保護正確工作的因素及采取的防止措施第四章距離保護的時限特性距離保護的整定原則三段式距離保護整定計算5.3三段式距離保護距離保護的整定原則（1）各段保護在動作時限上按階梯原則配合。（2）相鄰元件的保護之間、主保護與后備保護之間、后備保護與后備保護之間均應(yīng)配合。（3）相間保護與相間保護之間、接地保護與接地保護之間的配合，反應(yīng)不同類型故障的保護之間不能配合。（4）上一線路與下一線路所有相鄰線路保護間均需相互配合。（5）不同特性的阻抗繼電器在使用中還需考慮整定配合。（6）對于接地距離保護，只有在整定配合要求不很嚴格的情況下，才能按照相間距離保護的整定計算原則進行整定。（7）了解所選保護采用的接線方式、反應(yīng)的故障類型、阻抗繼電器的特性及采用的段數(shù)等。（8）給出必需的整定值項目及注意事項。三段式距離保護距離保護的時限特性距離保護的動作時間t與保護安裝處到故障點的距離l之間的關(guān)系稱為距離保護的時限特性。距離保護分為三段式，其中距離Ⅰ段瞬時動作，與距離Ⅱ段共同構(gòu)成距離保護的主保護；距離Ⅲ段具有階梯時限特性，為后備保護。三段式距離保護距離保護的時限特性1、距離Ⅰ段距離Ⅰ段與電流速斷保護類似，也是瞬時動作，其動作時限僅為保護裝置的固有動作時間。為了與下一條線路保護的Ⅰ段有選擇性的配合，即兩者保護范圍不能重疊，因此，Ⅰ段的保護范圍不能延伸到下一條線路中去，而為本線路的80%～85%，即Ⅰ段的動作阻抗整定為80%～85%線路全長的阻抗。2、距離Ⅱ段與限時電流速斷保護類似，為了有選擇性地動作，距離Ⅱ段的動作時限和動作阻抗要與相鄰下一條線路的保護的Ⅰ段和Ⅱ段相配合。根據(jù)相鄰線路之間選擇性配合的原則：兩者的保護范圍重疊，則兩保護的動作時限整定為不同。若動作時限相同，則保護范圍不能重疊。三段式距離保護距離保護的時限特性因此，與下一條線路保護的Ⅰ段配合，采取整定時限大于下一條線路保護Ⅰ段時間一個措施，通常Ⅱ段的整定時限取0.5s；與下一條線路保護的Ⅱ段之間的配合，因兩者時限相同，則保護范圍不能重疊，故距離保護Ⅱ段的保護范圍不能超過下一條線路距離Ⅰ段的保護范圍，即Ⅱ段的動作阻抗整定為小于下一條線路第Ⅰ段保護范圍末端短路時的測量阻抗。3、距離Ⅲ段距離Ⅲ段為本線路和相鄰線路（元件）的后備保護，其動作時限的整定原則與過電流保護相同，即大于下一條變電站母線出線保護的最大動作時限一個，其動作阻抗應(yīng)按躲過正常運行時的最小負荷阻抗來整定。距離保護的時限特性距離保護的