保护装置-第四章-输电线路的距离保护

复习：

电流电压保护优点：简单，经济，工作可靠。

缺点：受电网接线方式及系统运行方式影响大。35KV及以上电压复杂网络难于满足要求。

过电流保护

例：L IIIffmaxmax  灵敏性

一、 距离保护的基本概念。

1、作用：性能更为完善。

2、概念：反应故障点至保护安装处之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。

tZLtZL

动作保证动作的选择性。

12tt保护2不误动。

二、 距离保护的基本原理。

1、测量元件：测量故障点至保护安装处的距离（线路阻抗）。

krrrZIUIUZ

（测量元件感受阻抗） （故障点至保护安装处的线路阻抗）

（假设1TAn 1TVn）

2、动作原理：setrZZ （整定阻抗）动作 （ 又称低阻抗

setrZZ 不动作 保护）

特点：不受运行方式的影响，只与故障点与保护安装处距离有关。

三、 时限特性： ft（L）

P117图4-4

三段式阶梯形时限特性：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。

（与电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段区别：各段保护范围不随运行方式改变）

Ⅰ段： ABIsetZZ)85.0~8.0(1

It1：继电器固有动作时间。

IL1（保护范围）：本线路全长的%85~80

Ⅱ段： tttZZZIBCABset111)85.0~8.0(8.0 主保护 1L（保护范围）：不超出下一条线路IL2

Ⅲ段： ：躲开正常运行时最小负荷阻抗。

：阶梯原则。

：本线路及相邻线路全长。

四、 距离保护的构成

1、主要元件：

（1） 起动元件：电流继电器KA或阻抗继电器KI。

（2） 方向元件：功率方向继电器KP或方向阻抗继电器KI。

（3） 测量元件：阻抗继电器KI。

（4） 时间元件：时间继电器KT。

2、动作过程： P92图5—2

Ⅰ段：KTKItKPKSKIKPKAI12)(011跳闸

Ⅱ段：)(0212tKPKSKTKIKPKA跳闸

Ⅲ段：跳闸032KPKSKTKPKA

4—2 阻抗继电器

一、 阻抗测量的基本方法及阻抗继电器的动作特性。

1、测量方法：阻抗继电器kZ

2、构成方法：

单相式

多相式

kTVTATVTATATVrrrZnnIUnnnInUIUZ//

其中：rZ——阻抗继电器测量阻抗。

kZ——故障点至保护安装处的线路阻抗。

3、动作特性：P118图4—6

扩大 故障点过渡电阻

阻抗继电器动作特性 圆 考虑 影响

setZ不变 互感器角度误差

jxRZr( 复平面）

（1） 继电器动作特性能 （2） 方向阻抗继电器动作特性 BCIsetZZ85.0

kset

（3） 偏移特性阻抗继电器动作特性 （正向I段保护范围不变）

二、阻抗继电器的特性方程及实现方法

（一）全阻抗继电器。

动作特性：以原点为圆心，setZ为半径的圆。

圆内——动作区

圆外——非动作区

动作阻抗oprZ——圆周上的测量阻抗

setoprZZ为任意值r全阻抗继电器无方向性。

构成：

绝对值比较（比辐）

相位比较 （比相）

1、绝对值比较方式： 测量阻抗：

rrrIUZ

动作方程：setrZZ 整定阻抗：setZ继电器安装点到保护范围末端线路阻抗。

setrrZIU 动作阻抗：oprZ继电器刚好动作的阻抗

接线：P94 电压形成回路： rurrIKAIUR:

rtsrUKBUUV:

绝对值比较回路： AIUa:1

BIUb:2

执行元件： KP（极化继电器）

原理： 动作条件： rtsurrIKKUAB

即：uvursetKKZ ruruvrIKKU

* 2、相位比较方式。

(略) rZ 位于圆周上：rsetZZ 与rsetZZ夹角090 rZ位于圆内：090

rZ位于圆外：090

动作方程：0090arg90rsetrsetZZZZ

000090arg9090arg90IrsetrrsetrUUUZIUZI或

其中：rsetrIUZIU

rsetrUZIU

接线：P96图5—8

比较C和D的相位差

* 3、绝对值比较方式与相拉比较方式之间的一般关系。

（略） 绝对值比较 相位比较

电压：

rtsrurUKBIKA

rtsurrtsrurUKIKDUKIKC

动作条件： BA 0090arg90DC

BADBAC 等效

)(21)(21DCBDCA

适用条件：（1）DCBA...为同一频率的正弦交流电。

（2）相位动作范围 009090，且动作条件 BA

（3）不同比较方式构成的继电器受暂态过程影响而不同。

特点：（1）全阻抗继电器无方向性，须加装方向元件。

（2）无电压死区。

（二）方向阻抗继电器。

（既能测量测量短路点远近，又能判别短路方向）

动作特性：以setZ为直径过原点的圆。

圆内——动作区

圆外——非动作区

正向故障：rZ位于第I象限，圆内——动作。  具有 反向故障：rZ位于第Ⅲ象限，圆外——不动作 方向性

特点：r不同起动阻抗不同。

setr保护范围最大，工作最灵敏。

最大灵敏角sen

调整sen=K（线路短路阻抗角）继电器动作条件为：

setoprrZZZ（注意动作条件不为setrZZ

构成：绝对值比较方式

相位比较

1、绝对值比较方式

动作条件：setsetrZZZ2121 （P98图5—10（a）

rurrurrtstsursetsetrsetrrIKIKUKKKZZIZIU2121/2121

2、相位比较方式：

rZ位于圆周上：rZ与后rsetZZ夹角090

动作条件：00000090arg9090arg9090arg90DCUUZIZZZrrsetrrrset

其中

rtsrurrtsUKIKDUKC

（DC.的求解参考前面所推出的两种比较方式之间被比较电压的一般关系： ))21(2121212121rtsrurrurrtsrurrtsrurrtsrurrurrtsrurUKIKIKUKIKBADUKIKUKIKBACIKUKBIKA

缺点：方向阻抗继电器出现“电压死区” 消除方法：

（保护正向附近三相短路 0rU） （1）记忆

比幅

均不能 （2）引入第三相电压

比相 动作

优点：动作具备方向性。

（三）偏移特性阻抗继电器。

动作特性：正方向整定阻抗为setZ，同时反向偏移setZ

—偏移度 10

圆内—动作区 圆外—非动作区

圆的直径为setsetZZ setZ)1(

圆心坐标 )(210setsetZZZ

0方向阻抗继电器 setsetZZZ2)1(0

1全阻抗继电器 setZ)1(21

一般取2.0~1.0 消除方向阻抗继电器“死区”

动作阻抗oprZ 与r有关，又无完全的方向性

构成： 绝对值比较方式

相位值比较方式

1、绝对值比较方式：

动作条件：00ZZZZsetr

setrsetrrsetrrrZIZIUZZIZIU)1(21)1(21)(00

setsetrZZZ2121:0 方向阻抗继电器

setrZZ:1 全阻抗继电器 2、相位比较方式

rZ位于圆周上：setrZZ(）与)(rsetZZ之间相位差 090

动作条件：009090 DCarg

可求得：

rsetrUZIC

rsetrUZID