电力系统继电保护课件—第三章电网的距离保护

A Z3
~
B Z2
C Z1
t
t II 3
t
I 3
tI 2
保 护 3的 I段
保 护 3的 II段
保 护 3的 III段
t III 3
t II 2 tI 1
t III 2
l
图 3-1距 离 保 护 的 时 限 特 性
❖ 距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的， t I 是保护本身的固有动作
时间。以保护3为例，其起动阻抗的整定值必须躲开这一点
(b)
(c)
图3—6 相位比较方式分析全阻抗继电器的动作特性
（a）测量阻抗在圆上；（b）测量阻抗在圆内；（c）测量阻抗在圆外
TX · ImZset
D
.·
Im
· ImZset
C
· TM ·
.
Um
·
图3—7 全阻抗继电器相位比较电压形成回路
❖ 2.方向阻抗继电器 ❖ (1) 幅值比较
jX
1 2 Zset
Zm arg
D C
90
(3-6) (3-7)
❖ 上式中，D 量超前于 C 量时 角为正，反之为负。构成
相位比较的电压形成回路如图3-7所示。
jX
zset zset- zm
zm
O
zset+zm R
(a)
jX
zset zm zset- zm
O
zset+zm R
jX
zset
zset-
zm
zm
O
zset+zm R
Um
B
图3—5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路
❖ （2）相位比较
❖ 相位比较的动作特性如图3-6 所示，继电器的动作与边界条
件为 Zset Zm 与 Zset Zm 的夹角小于等于90 ，即
❖
90 arg Zset Zm 90
❖ ❖
两边同乘以电90流 量ar得gUUsseett
Zset U m U m
第三章 电网的 距离保护
第一节 距离保护概述
❖ 一、距离保护的基本概念 ❖ 电流保护对于容量大、电压高和结构复杂的网络，难于满足
电网对保护的要求。一般只适用于35kv及以下电压等级的 配电网。 ❖ 对于110kv及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加 完善的保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原 理。 ❖ 距离保护：反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据 距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 ❖ 主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电压和电流 测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范围通 常用整定阻抗 Z的set 大小来实现。
(3-8)
❖
A
1 2
Im Z set
U m
1 2
Im Z set
B
(3-9)
TX
.· Im
·
1 2
Im Z s et
.
A
·
1 2
Im Z s et
.
B
. · TM · Um
图3－9 方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路
B
jX
ZI set
0.85ZBC
C
TA
.
Im
TV
ZI
.
Um
ZBC C ZI
set
(b)
B
k
R
A
图 3-3 用 复 数 平 面 分 析 阻 抗 继 电 器 的 特 性
（ a） 系 统 图 ； (b)阻 抗 特 性 图
❖ 一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器
❖ 单相式圆特性和直线特性阻抗继电器的构成方法有两种：比 幅式阻抗继电器，比相式阻抗继电器。
择性。
❖
引入可靠系数
K
rel
，则保护3的起动阻抗为
Z act.3
K
(
rel
Z
AB
Z ) act.2
距离Ⅰ段和Ⅱ段的联合工作构成本线路的主保护。
❖ 三、距离保护的组成
❖ 三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成， 其逻辑关系如图3-2所示。
❖
ZI
3
1
起动 元件
2
方向 元件
•
4 ZII
5 tII
❖ （一）特性分析及电压形成回路
❖ 1．全阻抗继电器
❖ （1）幅值比较
❖ 全阻抗继电器的动作与边界条件为：
❖
❖或
❖
Zset Zm
ZsetIm ZmIm
jX
zset
zm
k
O
R
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
❖ 比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：
B TA
TX
TV
.
Im
.
I
m
Zset
A
TM
❖ 正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗 ，即
❖
Zm
U m Im
ZL
(3-1)
❖ ❖ ❖
式中
UImm
Zm
——被保护线路母线的相电压，测量电压； ——被保护线路的电流，测量电流； ——测量电压与测量电流之比，测量阻抗。
❖
在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压 为护安Um装处Uk到，短测路量点电的流短为路故阻障抗电Z流k ，Ik ，这时的测量阻抗为保
❖ 单以电量相是流阻式相之抗阻电差Zm抗压）。继或的由电线阻于器电抗是压继Z)指电m和加器可一入。以个U继写电m电和成流器RIIm的m的只j（X比有的可值一复以称个数是为电形相继压式电电U，流器m所或的以(两测可可相
以利用复数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的 几何图形把它表示出来。
A
(a) ～
•
8
出口
跳
元件
闸
6 ZIII
7 tIII •
图 3-2 距 离 保 护 原 理 的 组 成 元 件 框 图
第二节 阻抗继电器
❖ 阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是测量 短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较， 以确定保护是否应该动作。阻抗继电器按其构成方式可分为 单相式和多相补偿式。
短继路电时器所和测电量流到、的电阻压抗互Z感AB器，的即误差Z aI，ct.3需引Z入AB可。靠考系虑数到K阻re抗l
（一般取0.8~0.85）：
Z act.3
(0.8
~
0.85)ZAB
❖ 为了切除本线路末端15%~20%范围以内的故障，需要设置
距离保护第Ⅱ段。距离Ⅱ段整定值的选择不超过下一条线路
距离Ⅰ段的保护范围，同时高出一个 t 的时限，以保证选
❖ ❖
Zm
U m Im
U k Ik
Zk
(3-2)
当短路点在保护范围以外时，即 Zm > Zset 时继电器不动。 当短路点在保护范围内，即 Zm < Zset时>继电器动作。
❖ 二、时限特性
❖ 距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的 关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯 型时限特性，称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
O
zset
zmzm
1 2 Zset
R
jX
zset zset- zm
zm
O
R
(a)
(b)
图3－8 方向阻抗继电器的动作特性
（a）幅值比较的分析（b）相位比较的分析
❖ 方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，动作具有方向性，幅 值比较的动作与边界条件为：
❖ ❖
1
两边同乘以电流得2 Zset
1 Z m 2 Z set