輸電線路的距離保護(hù)ppt培訓(xùn)課件

1、,,,輸電線路的距離保護(hù),,,輸電線路的距離保護(hù),距離保護(hù)，是一種根據(jù)輸電線路上發(fā)生短路時(shí)保護(hù)處測(cè)量阻抗減小的特征而設(shè)計(jì)的保護(hù)與電流電壓保護(hù)相比，距離保護(hù)具有下述特點(diǎn)：靈敏度受運(yùn)行方式影響小整定計(jì)算簡單克服了電流電壓保護(hù)的缺點(diǎn)，在110kV及以上的電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用,,,,距離保護(hù)的作用原理,,保護(hù),測(cè)量阻抗,,,（一）正常運(yùn)行,正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)的測(cè)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(shí)，保護(hù)的測(cè)量阻抗為短路點(diǎn)至保護(hù)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(yùn)行時(shí)，保護(hù)的測(cè)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(shí)，保護(hù)的測(cè)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(shí)，測(cè)量阻抗的大小與短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離成正比,正常運(yùn)行,金屬性短路,根據(jù)保護(hù)的測(cè)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(cè)量阻抗的大小與短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離有關(guān)，與系統(tǒng)方式無關(guān)！,,距離保護(hù)的作用原理,為了區(qū)分故障點(diǎn)在保護(hù)范圍內(nèi)還是保護(hù)范圍外，可以事先給定一個(gè)保護(hù)范圍，保護(hù)范圍末端到保護(hù)安裝處的線路阻抗即為距離保護(hù)的整定阻抗通常所說的距離保護(hù)是一種測(cè)量阻抗下降而動(dòng)作的保護(hù)，所以又稱為阻抗保護(hù),目前短路距離的測(cè)量除了阻抗保護(hù)外，還有行波測(cè)距等原理，但尚未成熟。,距離保護(hù)的組成,1 起動(dòng)元件：判斷被保護(hù)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(cè)量元件：判斷故障是否發(fā)生在保護(hù)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(shí)，閉鎖距離保護(hù)，由磁平衡繼電器構(gòu)成。4 時(shí)間元件：形成距離Ⅱ、Ⅲ段的延時(shí)，以保證動(dòng)作的選擇性。5 振蕩閉鎖元件：當(dāng)系統(tǒng)振蕩時(shí)閉鎖距離Ⅰ、Ⅱ段防止誤動(dòng)。,,三段式距離保護(hù)：I、II段，本線路主保護(hù)；III段，本線路近后備、相鄰線路遠(yuǎn)后備,,距離保護(hù)和電流保護(hù)都有一個(gè)

5、共同的缺點(diǎn)：不能夠?qū)崿F(xiàn)線路全長的快速保護(hù),但是由于距離保護(hù)受系統(tǒng)影響小，因此，距離Ⅰ段可以保護(hù)線路全長的80％~85％；距離Ⅱ段和下條線路的瞬時(shí)保護(hù)配合，帶有實(shí)現(xiàn)Δt；距離Ⅲ段與負(fù)荷阻抗配合，作為后備保護(hù)。,阻抗元件的動(dòng)作特性和動(dòng)作方程,一、什么是阻抗元件的動(dòng)作特性和動(dòng)作方程動(dòng)作特性：阻抗元件動(dòng)作范圍在復(fù)數(shù)平面上的圖形表示動(dòng)作方程：阻抗元件動(dòng)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(diǎn)

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(cè)量元件：,二、圓特性阻抗繼電器的特性及動(dòng)作方程1、全阻抗繼電器,特性：以原點(diǎn)為圓心，Zset為半徑的圓 無方向性、無死區(qū)　1、絕對(duì)值比較方式　2、相位比較方式3、絕對(duì)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(cè)量阻抗：,全阻抗繼電器的動(dòng)作方程：分為絕對(duì)值比較式和相位比較式絕對(duì)值比較式：,

7、相位比較式：,,整定阻抗：測(cè)量阻抗：,相位比較式：,,整定阻抗：測(cè)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(diǎn)的圓。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。 Zact隨φj 改變而改變，當(dāng)φj等于Zset的阻抗角時(shí)， Zactj最大，即保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。 （既能測(cè)量測(cè)量短路點(diǎn)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(dòng)作方程：絕對(duì)值比較式：,,方向阻抗繼電器的動(dòng)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(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)。當(dāng)測(cè)量阻抗正好落在圓周上時(shí)，阻抗繼電器臨界動(dòng)作。有一定的方向性、無死區(qū),偏移阻抗繼電器的動(dòng)作方程：絕對(duì)值比較式：,圓心= 半徑=,,偏移阻抗繼電器的動(dòng)作方程：絕對(duì)值比較式：,偏移阻抗繼電器的動(dòng)作方程：相位比較式：,偏移阻抗繼電器的動(dòng)作方程：相

9、位比較式：,三、直線特性阻抗元件及其動(dòng)作方程功率方向測(cè)量元件的動(dòng)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(shí)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(cè)量電壓和測(cè)量電流分別取線電壓和線電流接線原則：使測(cè)量阻抗正確反映故障點(diǎn)至保護(hù)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(cè)量阻抗僅與故障的到保護(hù)安裝處的距離成正比。 2、測(cè)量阻

10、抗與故障類型無關(guān)。 3、使繼電器動(dòng)作盡可能靈敏。,相間短路的阻抗測(cè)量元件：00接線方式,1、三相短路,三相短路時(shí)，測(cè)量阻抗和線路的長度成正比,2、兩相短路,,兩相短路時(shí)，測(cè)量阻抗和線路的長度成正比,對(duì)于三相短路，0度接線的各相阻抗元件均能夠正確測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的線路距離對(duì)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(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)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(cè)量阻抗對(duì)于單相接地，0度接線的各

11、相阻抗元件均不能正確測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的線路距離,各種相間短路和兩相短路接地的測(cè)量阻抗值,二、接地短路阻抗元件的接線方式 帶補(bǔ)償電流的00接線方式： 單相接地時(shí)，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(bǔ)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(bǔ)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(cè)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(cè)量電壓同相位應(yīng)有足夠的大小和維持時(shí)間，保證距離保護(hù)第Ⅰ段能夠可靠動(dòng)作,正常運(yùn)行時(shí)，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(shí)，借助于諧振，電壓Up在一定時(shí)間內(nèi)保持原有相位不變引入第三相電壓，保證保護(hù)反方向出口兩相短路時(shí)阻抗元件仍然能夠正確動(dòng)作,影響阻抗元件測(cè)量阻抗精度的因素,1、短路點(diǎn)的過渡電阻

14、；2、保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)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(bǔ)償電容。,一、短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)測(cè)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(diǎn)過渡電阻的影響,1、過渡電阻僅影響距離Ⅱ段，使測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度下降

15、。,,結(jié)論：,2、保護(hù)裝置整定值越小，相對(duì)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(dòng)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(diǎn)距保護(hù)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(shí)測(cè)量裝置（所謂瞬時(shí)測(cè)量，就是把距離元件的最初動(dòng)作狀態(tài)通過起動(dòng)

16、元件的動(dòng)作固定下來。當(dāng)電弧電阻增大時(shí)，距離元件不會(huì)因?yàn)殡娀‰娮璧脑龃蠖祷?，仍以預(yù)定的動(dòng)作時(shí)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(cè)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(shí)際上是降低了保護(hù)裝置KZA的靈敏度，縮短了阻抗保護(hù)的距離在整定計(jì)算時(shí)應(yīng)取實(shí)際可能運(yùn)行方式下的最小值，以保證保護(hù)的選擇性。因?yàn)檫@樣整定后，如果運(yùn)行方式變化出現(xiàn)較大的

17、分支系數(shù)變大時(shí)，使得測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮小，不至于造成非選擇性動(dòng)作。,二、分支電流對(duì)距離保護(hù)的影響,2、汲出電流,這種使測(cè)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(shí)際上是伸長了阻抗保護(hù)的距離，有可能造成保護(hù)無選擇性動(dòng)作。為了在各種運(yùn)行方式下都能保證相鄰保護(hù)之間的配合關(guān)系，應(yīng)按 Kb 為最小的運(yùn)行方式來確定距離保護(hù)第Ⅱ段的整定值；對(duì)于作為相鄰線路遠(yuǎn)后備保護(hù)的距離Ⅲ段保護(hù)，其靈敏系數(shù)應(yīng)按助增電流

18、為最大的情況來校驗(yàn)。,三、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)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(dòng)重合閘不成功。,2.電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的分布,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，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(shí)的特點(diǎn)： 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(diǎn)的電壓最低。②當(dāng)EN=EM且系統(tǒng)中各元件阻抗角相等時(shí)，振蕩中心的位置在全系統(tǒng)縱向阻抗的中點(diǎn)處。③當(dāng)δ=180°時(shí)，UZ=0 ，I最大，相當(dāng)于z點(diǎn)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(cè)量阻抗可能進(jìn)入特性圓，距離保護(hù)可能誤動(dòng)作在電力系統(tǒng)中，振蕩中心處的保護(hù)受振蕩的影響最嚴(yán)重，離振蕩中心越遠(yuǎn)的保護(hù)受振蕩的影響越小,振蕩與短路時(shí)電氣量的差異,(1) 振

20、蕩時(shí)，三相完全對(duì)稱，無負(fù)序和零序分量出現(xiàn)； 短路時(shí)，總要長時(shí)間(不對(duì)稱短路過程中)或瞬間(三相短路初始時(shí))出現(xiàn)負(fù)序分量或零序分量。 (2) 振蕩時(shí)，振蕩電流和系統(tǒng)中各點(diǎn)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(shí)，相當(dāng)于在振蕩中心發(fā)生三相短路； 短路時(shí)，電壓電流值突然變化，速度很快，而短路后短路電流、各點(diǎn)的殘

21、余電壓和測(cè)量阻抗在不計(jì)衰減時(shí)是不變的。 (3) 振蕩時(shí)，電氣量呈周期性的變化，若阻抗測(cè)量元件誤動(dòng)作，則在一個(gè)振蕩 周期內(nèi)動(dòng)作和返回各一次； 短路時(shí)，阻抗測(cè)量元件可能動(dòng)作(區(qū)內(nèi)短路)，可能不動(dòng)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(shí)現(xiàn)閉鎖。2、利用阻抗變化率的不同實(shí)現(xiàn)閉鎖。3、利用動(dòng)作延時(shí)實(shí)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(hù)誤動(dòng)作,距離保護(hù)的整

22、定計(jì)算,距離保護(hù)多采用階段式保護(hù),三段式距離保護(hù)整定計(jì)算原則與三段式電流保護(hù)基本相同1、距離Ⅰ段保護(hù)的整定原則：按躲過本線路末端故障整定。 距離保護(hù)第Ⅰ段動(dòng)作阻抗為：可靠系數(shù)取0.8～0.85。保護(hù)區(qū)為被保護(hù)線路全長的80%~85%,2、相間距離Ⅱ段保護(hù)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(dòng)保護(hù)配合。 ① 與相鄰線路第Ⅰ段 配合 動(dòng)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(hù)安裝處至故障點(diǎn)有電源注入，保護(hù)測(cè)量阻抗將增大，分支系數(shù) >1）

24、B、汲出分支（保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)有負(fù)荷引出，保護(hù)測(cè)量阻抗將減小。分支系數(shù) <1） C、助增分支、汲出分支同時(shí)存在時(shí) 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(dòng)保護(hù)配合,靈敏度校驗(yàn)： 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(dòng)

25、作阻抗為動(dòng)作時(shí)間：,3、相間距離Ⅲ段保護(hù)的整定,整定計(jì)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(cè)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(hù)的整定,②

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