輸電線路的距離保護ppt培訓(xùn)課件

1、,,,輸電線路的距離保護,,,輸電線路的距離保護,距離保護，是一種根據(jù)輸電線路上發(fā)生短路時保護處測量阻抗減小的特征而設(shè)計的保護與電流電壓保護相比，距離保護具有下述特點：靈敏度受運行方式影響小整定計算簡單克服了電流電壓保護的缺點，在110kV及以上的電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用,,,,距離保護的作用原理,,保護,測量阻抗,,,（一）正常運行,正常運行時，保護的測量阻抗為負(fù)荷阻抗，角度為負(fù)荷功率因數(shù)角,工作電壓,負(fù)荷電流,,負(fù)荷阻抗,,（

2、二）金屬性短路,金屬性短路時，保護的測量阻抗為短路點至保護安裝處的線路阻抗，角度為線路阻抗角,,殘余電壓,短路電流,,短路阻抗,,,例如：某500kV線路，全長150KM,40歐,正常運行時，保護的測量阻抗為負(fù)荷阻抗。阻抗值較大，角度較小，為負(fù)荷功率因數(shù)角短路時，保護的測量阻抗為短路阻抗。阻抗值較小，角度較大，為線路阻抗角短路時，測量阻抗的大小與短路點到保護安裝處的距離成正比,正常運行,金屬性短路,根據(jù)保護的測量阻抗，能夠區(qū)分系統(tǒng)處

3、于正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)！測量阻抗的大小與短路點到保護安裝處的距離有關(guān)，與系統(tǒng)方式無關(guān)！,,距離保護的作用原理,為了區(qū)分故障點在保護范圍內(nèi)還是保護范圍外，可以事先給定一個保護范圍，保護范圍末端到保護安裝處的線路阻抗即為距離保護的整定阻抗通常所說的距離保護是一種測量阻抗下降而動作的保護，所以又稱為阻抗保護,目前短路距離的測量除了阻抗保護外，還有行波測距等原理，但尚未成熟。,距離保護的組成,1 起動元件：判斷被保護線路是否發(fā)生故障，由電流繼

4、電器KA或阻抗繼電器、負(fù)序零序增量元件構(gòu)成。2 測量元件：判斷故障是否發(fā)生在保護范圍內(nèi)，由方向阻抗繼電器構(gòu)成。3 電壓二次回路斷線閉鎖元件：當(dāng)TV二次回路斷線時，閉鎖距離保護，由磁平衡繼電器構(gòu)成。4 時間元件：形成距離Ⅱ、Ⅲ段的延時，以保證動作的選擇性。5 振蕩閉鎖元件：當(dāng)系統(tǒng)振蕩時閉鎖距離Ⅰ、Ⅱ段防止誤動。,,三段式距離保護：I、II段，本線路主保護；III段，本線路近后備、相鄰線路遠(yuǎn)后備,,距離保護和電流保護都有一個

5、共同的缺點：不能夠?qū)崿F(xiàn)線路全長的快速保護,但是由于距離保護受系統(tǒng)影響小，因此，距離Ⅰ段可以保護線路全長的80％~85％；距離Ⅱ段和下條線路的瞬時保護配合，帶有實現(xiàn)Δt；距離Ⅲ段與負(fù)荷阻抗配合，作為后備保護。,阻抗元件的動作特性和動作方程,一、什么是阻抗元件的動作特性和動作方程動作特性：阻抗元件動作范圍在復(fù)數(shù)平面上的圖形表示動作方程：阻抗元件動作范圍的數(shù)學(xué)表達(dá)式,考慮：1）線路阻抗角φd2) CT,PT有誤差3）故障點

6、過渡電阻4）分布電容等,Zm可以寫成R+jX的復(fù)數(shù)形式,圓四邊形蘋果形透鏡形以直線為邊界的半平面區(qū)域,常見的阻抗測量元件：,二、圓特性阻抗繼電器的特性及動作方程1、全阻抗繼電器,特性：以原點為圓心，Zset為半徑的圓 無方向性、無死區(qū)　1、絕對值比較方式　2、相位比較方式3、絕對值比較方式與相拉比較方式之間的一般關(guān)系,整定阻抗：測量阻抗：,全阻抗繼電器的動作方程：分為絕對值比較式和相位比較式絕對值比較式：,

7、相位比較式：,,整定阻抗：測量阻抗：,相位比較式：,,整定阻抗：測量阻抗：,2、方向阻抗繼電器,特征： 以Zset為直徑，通過坐標(biāo)原點的圓。圓內(nèi)為動作區(qū)。 Zact隨φj 改變而改變，當(dāng)φj等于Zset的阻抗角時， Zactj最大，即保護范圍最大，工作最靈敏。 （既能測量測量短路點遠(yuǎn)近，又能判別短路方向) 有方向性、有死區(qū),方向阻抗繼電器的動作方程：絕對值比較式：,,方向阻抗繼電器的動作方

8、程：相位比較式：,,,3、 偏移特性阻抗繼電器,特征：以 (1+α) Zset為直徑，圓心(1－α) Zset的圓，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外為非動作區(qū)。當(dāng)測量阻抗正好落在圓周上時，阻抗繼電器臨界動作。有一定的方向性、無死區(qū),偏移阻抗繼電器的動作方程：絕對值比較式：,圓心= 半徑=,,偏移阻抗繼電器的動作方程：絕對值比較式：,偏移阻抗繼電器的動作方程：相位比較式：,偏移阻抗繼電器的動作方程：相

9、位比較式：,三、直線特性阻抗元件及其動作方程功率方向測量元件的動作特性 功率方向元件就是方向阻抗繼電器的Zset設(shè)定為無限大時的特殊情況,阻抗元件的接線方式,一、相間短路單相式阻抗元件的00接線方式阻抗元件的接線方式：接入阻抗元件的測量電壓和測量電流分別取線電壓和線電流接線原則：使測量阻抗正確反映故障點至保護安裝處的距離，且準(zhǔn)確度不受故障類型的影響,1）要求 1、測量阻抗僅與故障的到保護安裝處的距離成正比。 2、測量阻

10、抗與故障類型無關(guān)。 3、使繼電器動作盡可能靈敏。,相間短路的阻抗測量元件：00接線方式,1、三相短路,三相短路時，測量阻抗和線路的長度成正比,2、兩相短路,,兩相短路時，測量阻抗和線路的長度成正比,對于三相短路，0度接線的各相阻抗元件均能夠正確測量故障點到保護安裝處的線路距離對于兩相短路和兩相接地短路，總有一相阻抗元件能夠正確測量故障點到保護安裝處的線路距離，而另外兩相阻抗元件給出了較正確阻抗大的測量阻抗對于單相接地，0度接線的各

11、相阻抗元件均不能正確測量故障點到保護安裝處的線路距離,各種相間短路和兩相短路接地的測量阻抗值,二、接地短路阻抗元件的接線方式 帶補償電流的00接線方式： 單相接地時，故障相電流很大，電壓降低接入阻抗繼電器的電流電壓情況如下：Im=IA=I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)0Um=UA(1)=U1＋U2＋U0 U1=I1·Z1·L U2=I2·Z2·L U0=I0·Z0&#

12、183;LUA(1)=Z1·L(I1＋I(xiàn)2 ＋I(xiàn)0·Z0/Z1) =Z1·L[IA＋3I0·(Z0-Z1)/3Z1],二、接地短路阻抗元件的接線方式帶補償電流的00接線方式：令 Zm=Z1·L 則 Zm=,,,,,,其中，,二、接地短路阻抗元件的接線方式 帶補償電流的00接線方式：,,,,,,三、極化電壓,為了消除方向

13、阻抗元件的死區(qū)，可以引入與測量電壓同相位的電壓Up，稱為極化電壓極化電壓應(yīng)滿足以下要求：與測量電壓同相位應(yīng)有足夠的大小和維持時間，保證距離保護第Ⅰ段能夠可靠動作,正常運行時，諧振回路呈純電阻，Rj上電流與Uab同相位，所以，Up也與Uab同相位外加電壓消失時，借助于諧振，電壓Up在一定時間內(nèi)保持原有相位不變引入第三相電壓，保證保護反方向出口兩相短路時阻抗元件仍然能夠正確動作,影響阻抗元件測量阻抗精度的因素,1、短路點的過渡電阻

14、；2、保護安裝處與故障點之間有分支電路；3、電力系統(tǒng)振蕩；4、TA,TV的誤差；5、TV二次回路斷線；6、串連補償電容。,一、短路點過渡電阻對測量阻抗的影響,1、過渡電阻的性質(zhì)：弧光電阻Rt lL：弧長 Ik：短路電流純電阻性，故障初期較小，0.3s后劇激增大。,,一、故障點過渡電阻的影響,1、過渡電阻僅影響距離Ⅱ段，使測量阻抗增大，保護范圍縮小，靈敏度下降

15、。,,結(jié)論：,2、保護裝置整定值越小，相對的受過渡電阻影響越大。（線路的長短有關(guān)）,3、方向阻抗繼電器容易受過渡電阻的影響，全阻抗繼電器受過渡電阻的影響較小。,結(jié)論：阻抗繼電器動作特性在＋R軸方向上所占面積越大，受過渡電阻的影響就越小。,4、短路點距保護安裝處越近，影響越大，反之影響越小,5、繼電器靈敏角減小，可增大其躲過渡電阻的能力。,2、消除過渡電阻的措施 ：,2、采用瞬時測量裝置（所謂瞬時測量，就是把距離元件的最初動作狀態(tài)通過起動

16、元件的動作固定下來。當(dāng)電弧電阻增大時，距離元件不會因為電弧電阻的增大而返回，仍以預(yù)定的動作時限跳閘。）,1、采用四邊形阻抗繼電器 ；增加＋R軸面積,1、助增電流,這種使測量阻抗增大的分支電流稱為助增電流，其分支系數(shù)Kb 亦稱之為助增系數(shù)，Kb >1。助增電流的影響，實際上是降低了保護裝置KZA的靈敏度，縮短了阻抗保護的距離在整定計算時應(yīng)取實際可能運行方式下的最小值，以保證保護的選擇性。因為這樣整定后，如果運行方式變化出現(xiàn)較大的

17、分支系數(shù)變大時，使得測量阻抗增大，保護范圍縮小，不至于造成非選擇性動作。,二、分支電流對距離保護的影響,2、汲出電流,這種使測量阻抗減小的分支電流稱為汲出電流，其分支系數(shù)Kb <1。汲出電流的影響，實際上是伸長了阻抗保護的距離，有可能造成保護無選擇性動作。為了在各種運行方式下都能保證相鄰保護之間的配合關(guān)系，應(yīng)按 Kb 為最小的運行方式來確定距離保護第Ⅱ段的整定值；對于作為相鄰線路遠(yuǎn)后備保護的距離Ⅲ段保護，其靈敏系數(shù)應(yīng)按助增電流

18、為最大的情況來校驗。,三、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響,1、振蕩的原因：① 輸送功率過大，超過靜穩(wěn)定極限。② 無功功率不足（電壓降低）。③ 短路故障切除緩慢。④ 自動重合閘不成功。,2.電力系統(tǒng)振蕩時電流、電壓的分布,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，設(shè) 超前于 的相位角為? ，且系統(tǒng)中各元件的阻抗角相等，則振蕩電流為：,?=180?,,?=360?,,,3、電力系統(tǒng)振蕩時的特點： 電流、電壓周期性變化 因而 ZJ 周期

19、性變化①系統(tǒng)中振蕩中心Z點的電壓最低。②當(dāng)EN=EM且系統(tǒng)中各元件阻抗角相等時，振蕩中心的位置在全系統(tǒng)縱向阻抗的中點處。③當(dāng)δ=180°時，UZ=0 ，I最大，相當(dāng)于z點發(fā)生三相短路。④振蕩周期：一般在0.25~2.5s范圍內(nèi)。,,在振蕩期間，阻抗元件的測量阻抗可能進入特性圓，距離保護可能誤動作在電力系統(tǒng)中，振蕩中心處的保護受振蕩的影響最嚴(yán)重，離振蕩中心越遠(yuǎn)的保護受振蕩的影響越小,振蕩與短路時電氣量的差異,(1) 振

20、蕩時，三相完全對稱，無負(fù)序和零序分量出現(xiàn)； 短路時，總要長時間(不對稱短路過程中)或瞬間(三相短路初始時)出現(xiàn)負(fù)序分量或零序分量。 (2) 振蕩時，振蕩電流和系統(tǒng)中各點的電壓隨δ 的變化呈現(xiàn)周期性變化，其變化速度(dU/dt、dI/dt、dZ/dt)與系統(tǒng)功角的變化速度一致，比較慢。當(dāng)兩側(cè)功角擺開至180°時，相當(dāng)于在振蕩中心發(fā)生三相短路； 短路時，電壓電流值突然變化，速度很快，而短路后短路電流、各點的殘

21、余電壓和測量阻抗在不計衰減時是不變的。 (3) 振蕩時，電氣量呈周期性的變化，若阻抗測量元件誤動作，則在一個振蕩 周期內(nèi)動作和返回各一次； 短路時，阻抗測量元件可能動作(區(qū)內(nèi)短路)，可能不動作(區(qū)外短路)。 振蕩閉鎖的措施:1、利用是否出現(xiàn)負(fù)序、零序分量實現(xiàn)閉鎖。2、利用阻抗變化率的不同實現(xiàn)閉鎖。3、利用動作延時實現(xiàn)閉鎖。,四、電壓互感器二次斷線的影響,影響：電壓回路斷線可能引起距離保護誤動作,距離保護的整

22、定計算,距離保護多采用階段式保護,三段式距離保護整定計算原則與三段式電流保護基本相同1、距離Ⅰ段保護的整定原則：按躲過本線路末端故障整定。 距離保護第Ⅰ段動作阻抗為：可靠系數(shù)取0.8～0.85。保護區(qū)為被保護線路全長的80%~85%,2、相間距離Ⅱ段保護的整定,相間距離Ⅱ段應(yīng)與相鄰線路相間距離第Ⅰ段 或與相鄰元件速動保護配合。 ① 與相鄰線路第Ⅰ段 配合 動作阻

23、抗為： 式中： ——分支系數(shù)。 ——可靠系數(shù)，一般取0.8。 關(guān)于分支系數(shù)： A、助增分支（保護安裝處至故障點有電源注入，保護測量阻抗將增大，分支系數(shù) >1）

24、B、汲出分支（保護安裝處至故障點有負(fù)荷引出，保護測量阻抗將減小。分支系數(shù) <1） C、助增分支、汲出分支同時存在時 總分支系數(shù)為助增系數(shù)與汲出系數(shù)相乘。,② 與相鄰元件的速動保護配合,靈敏度校驗： 要求：≥1.3～1.5若靈敏系數(shù)不滿足要求，可與相鄰Ⅱ段配合 ，動

25、作阻抗為動作時間：,3、相間距離Ⅲ段保護的整定,整定計算原則：按躲過最小負(fù)荷阻抗整定 ① 按躲過最小負(fù)荷阻抗整定 可靠系數(shù)取1.2～1.3；全阻抗繼電器返回系數(shù)取1.15～1.25 若測量元件采用方向阻抗繼電器： ——方向阻抗繼電器靈敏角 —— 負(fù)荷阻抗角,3、相間距離Ⅲ段保護的整定,②

26、靈敏度校驗近后備時： 要求≥1.3～1.5遠(yuǎn)后備時： 要求≥1.2 注意：以上動作阻抗為一次側(cè)計算值，工程實踐中還應(yīng)換算成繼電器的整定值：,對距離保護的評價在多電源網(wǎng)絡(luò)甚至復(fù)雜電網(wǎng)中，距離保護能較好地滿足動作的選擇性要求在220kV及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中，因保護不能滿足穩(wěn)定要求而不