侧电源辐射网络相间短路的距离保护.ppt

,电流保护简单可靠 整定、保护范围、灵敏度受电网接线方式、运行方式影响大 电流、电压保护一般只适用于35kV及以下电压等级的配电网。35kV及其以上的复杂电网很难满足选择性、灵敏性和速动性的要求 对于110kV及以上电压等级的复杂网，线路保护采用何种保护方式？距离保护,单侧电源辐射网络相间短路的距离保护,距离保护：反映故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根据距离远近而确定动作时间的一种保护装置。测量阻抗：由施加于继电器的电压和电流测得的保护安装处至短路点的阻抗值。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增加，动作时间增长；保证有选择性地切除故障线路。,第一节 距离保护的作用原理,一、基本原理,使距离保护装置刚能动作的最大测量阻抗。,三个重要的基本概念,整定阻抗Zset：,测量阻抗Zk：,加入继电器的电压Uk、电流Ik的比值。,起动阻抗Zact：,指编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗。发生短路时，当测量阻抗等于或小于整定阻抗时继电器动作。,距离保护的工作原理,A,B,C,Z,正常情况下：测量阻抗,d,故障时：测量阻抗,1,2,3,4,距离保护的实质是用测量阻抗 与被保护线路的整定阻抗 比较。当短路点在保护范围以外时，即 时，继电器不动作；当短路点在保护范围以内时，即 时，继电器动作。,由于保护1距短路点较近，保护2距短路点较远，所以保护1的动作时间可以做得比保护2的动作时间短。这样故障由保护1切除，而保护2不动作。这种选择性的配合，是靠适当地选择各个保护的整定值和动作时限来完成的。,定义：动作时间与保护安装处至短路点之间距离关系 三段阶梯型时限特性，称距离保护的、段。,距离段,希 望：保护被保护范围全长，但满足选择性要求 动作值：,动作时间：,=保护本身固有动作时间,二、距离保护的时限特性,距离段,动作值：当保护1第段末端短路时，保护2的测量阻抗为,动作时间：,距离保护段和段联合构成本线路的主保护。,希 望：保护范围不超出下一条线路距离段的保护范围，同时带有高出一个 的时限。,距离段,=按躲开正常运行的最小负荷阻抗来整定,不同工作特性阻抗继电器整定方法有差别。,动作时间：,希 望：作为相临线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离、段的后备保护。,动作值：,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 的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯型时限特性。,=t2t,=t”2t,三、距离保护的组成,起动元件,距离元件,时间元件,起动,Z,Z,Z,t,t,1,&,出口,跳闸,起动元件故障瞬间起动整套保护装置,根据被保护线路 的不同，可选用过电流继电器、低阻抗继电 器或反映负序和零序电流的继电器。,距离元件测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），一般采用阻抗继电器。,时间元件按照故障点到保护安装处的远近，根据预定的 时间特性确定动作的时限，以保证动作的选择 性，一般采用时间继电器。,阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，主要作用：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。,第二节 阻抗继电器,以线路B-C的保护1为例，线路的始端B位于坐标原点，正方向线路的测量阻抗在第一象限，反方向线路的测量阻抗在第三象限，正方向线路测量阻抗与R轴之间角度为线路B-C的阻抗角。对保护1的距离段，起动阻抗应整定为,一、构成阻抗继电器的基本原则,为了减少过渡电阻以及互感器误差的影响，尽量简化继电器的接线，并便于制造和调试，通常把阻抗继电器的动作特性扩大为一个圆。如图所示，其中1为全阻抗继电器的动作特性，2为方向阻抗继电器的动作特性，3为偏移特性的阻抗继电器的动作特性。,正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zk与R轴的夹角为线路的阻抗角d；,反方向短路时：测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相量，落在向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。,阻抗继电器都接于电流互感器和电压互感器的二次侧，测量阻抗与系统一次侧阻抗之间存在关系：,1.全阻抗继电器 特性：以B点（继电器安装点）为圆心，以整定阻抗 为半径所作的一个圆。当测量阻抗 位于圆内时继电器动作，圆内为动作区，圆外为不动作区。当测量阻抗正好位于圆周上时，继电器刚好动作，此时阻抗为起动阻抗。,二、阻抗继电器的特性分析,该特性是以原点为圆心作的圆，因此不论加入继电器的,（1）幅值比较,动作与边界条件：,（2）相位比较,动作与边界条件:,测量阻抗在圆上,测量阻抗在圆内,动作边界条件:,测量阻抗在圆外,特性：以整定阻抗 为直径而通过坐标原点的一个圆。圆内为动作区，圆外为不动作区。当加入继电器的电压和电流之间的相位差 为不同数值时，继电器的起动阻抗也将随之改变。当 等于的阻抗角 时，继电器的起动阻抗达到最大，等于圆的直径，此时，阻抗继电器的保护范围最大，工作最灵敏。,2.方向阻抗继电器,起动（即测量阻抗 位于圆内）条件为,当反方向发生短路时，测量阻抗 位于第三象限，继电器不能动作，它本身具有方向性，称方向阻抗继电器。,（1）幅值比较,（2）相位比较,动作边界条件:,特性：当正方向的整定阻抗为 时，同时向反方向偏移一个，其中。圆内为动作区，圆外为不动作区。圆的直径为，圆心坐标,3.偏移特性的阻抗继电器,（1）幅值比较,动作边界条件:,（2）相位比较,动作边界条件:,第三节 阻抗继电器的接线方式,(1)阻抗继电器的测量阻抗应正比于短路点到保护安装处之间的距离。,(2)阻抗继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化。,1.对阻抗继电器接线要求,（1）接线定义,2.反映相间短路故障接线,当 时，加在继电器端子上电压与电流的相位差为零。,为了正确反映保护安装处到短路点之间的距离，必须加入相间电压和同名相的两相电流差。,KZ1：,（2）三相短路,测量阻抗：,KZ1、KZ2、KZ3都能正确反应故障位置，若故障点落在保护范围，3个继电器都起动。,（3）二相短路,KZ1：,KZ2：测量阻抗落在区外，不能起动。,同理，B-C短路，K2起动；C-A短路，K3起动。因此，要接3个阻抗继电器分别反应不同的相间故障。,3.反映接地短路故障的阻抗继电器接线,作用：作为接地短路故障测量元件。,当发生单相金属性接地短路故障时，只有故障相的电压降低，故障点相对地电压为零。,以A相为例，故障点对地电压为零。,将故障点电压和电流分解为序分量，则,保护安装处三序分量电压为,保护安装处A相电压为：,若加入继电器电压、电流为,则测量阻抗为,为了正确测量阻抗，加入继电器电压、电流应为：,其中：,测量阻抗:,加入相电压、带零序电流补偿的相电流，阻抗继电器就能正确测量保护安装处至短路点间距离。,继电器1,继电器2,继电器3,第四节 距离保护的整定计算,1.距离保护段,（1）动作阻抗,（2）动作时限,2.距离保护段,（1）动作阻抗,1）与下一线路的第一段保护配合,Kb为分支系数，,2）与相邻变压器的快速保护相配合,取1）、2）计算结果中的小者作为。,含义：变压器一般采用瞬时动作的差动保护（可以理解为I段），其保护范围为元件全长，即变压器出口，折合成距离保护的I段定值即是。,(2)动作时限,(3)灵敏度校验,如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第段相配合的原则选择动作阻抗，即,第段的动作时限应比下一线路第段的动作时限大一个时限阶段，,3.距离保护段,(1)动作阻抗,按躲开最小负荷阻抗来选择，若第段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为,式中 最小负荷阻抗，,(2)动作时限,(3)灵敏度校验,作近后备保护时,作远后备保护时,Kb为分支系数，取最大可能值。,根据距离保护的工作原理，可在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。距离段，保护全长80%85%，两端合成起来有30%40%长度不能瞬时切除，0.5s延时。较电流保护的灵敏度高。距离保护中，采用了复杂的阻抗继电器和大量辅助继电器，可靠性低（指传统阻抗继电器）。,4.对距离保护的评价,线路：变压器：电源：线路AB、BC整定A各段距离保护，,距离三段保护整定计算例题,解：（1）保护2、1距离I段（2）保护2距离II段与线路BC的I段配合当C短路时，电源B是助增电流，因此BC线路和AB线路的最小分支系数应出现在电源B，即电源B断开，这时（当C短路时，变压器支路对短路电流没有影响）,与变压器差动保护配合取以上较小者作为II段定值II段灵敏度,（3）距离III段（按方向继电器整定）距离III段灵敏度校验近后备：远后备：,取额定电压,按方向阻抗继电器的整定阻抗,分支系数：,