电网的距离保护课件.ppt
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- 电网 距离 保护 课件
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1、第三章第三章 电网的距离保护电网的距离保护第一节 距离保护的基本概念(暂不考虑测量电流、电压的变比关系)一、距离保护的作用原理 线路单位长度的正序阻抗为 ,短路距离为 时,测量阻抗与短路阻抗关系为 距离保护反应故障点至保护安装处的距离(或 阻抗),并根据距离的远近而确定动作行为 距离保护动作行为不受运行方式影响不受运行方式影响,由测量阻抗的大小决定1zdlYHLHdYHLHdLHJYHJJnnlznnZnInUZ1不动作动作zddJzddJZZZZZZ,二、距离保护的时限特性 距离保护的时限特性 距离保护的动作时间与保护安装点至短路点之间距离的关系 为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求,目前广
2、泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性,称为距离保护的I、II、III段 与电流速断、限时电流速断以及过电流保护相对应三、距离保护的保护范围 距离保护I段(速断)反应于阻抗降低而瞬时动作;不能保护本线路的全长 距离保护II段(限时速断)切除本线路速断范围以外的故障,保护本线路的全长;作为速断的后备85.08.0,.kABkKZKZAdz8.0,)(.kBCkABkAdzKZKZKZ 距离保护III段 保护本线路及相邻下条线路的全长 作相邻线路保护和断路器拒动的远后备 作本线路I、II段的近后备 保护定值不能保证选择性,必须使保护的动作带有一定的时限 相邻线路距离III段动作时限配合关系:阶梯时
3、限特性 起动阻抗躲开正常运行时的负荷阻抗三、距离保护的主要组成元件 1起动元件 在发生故障的瞬间起动整套保护,并作距离保护的III段;与I、II段与逻辑出口,提高可靠性2方向元件 保证动作的方向性,防止反方向故障时保护误动作。方向元件可采用单独的功率方向继电器,但更多采用方向阻抗继电器3.距离元件(阻抗继电器)测量短路点到保护安装地点之间的距离4时间元件 按照故障点到保护安装处的远近,根据时限特性确定动作的时限,保证保护动作的选择性 第二节 单相阻抗继电器的构成原理一、全阻抗继电器1.动作特性 全阻抗继电器的动作特性是以原点(继电器安装点)为圆心,以整定阻抗 为半径的圆,无方向性(1)幅值比较
4、方式 阻抗比幅方程 电压比幅方程 即:zdZ|zdJZZ|JzdJJJIZIZU|AB(2)相位比较方式 阻抗比相方程 电压比相方程 比相电压 为工作电压,比相电压 为极化电压,即比相参考电压)0090arg90JzdJzdZZZZ0090argarg90JzdJJzdJUZIUZICDDC2.全阻抗继电器的构成原理 二、方向阻抗继电器1.动作特性 方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗 为直径的过原点(继电器安装点)的圆(1)幅值比较方式 阻抗比幅方程 电压比幅方程zdZ|21|21|zdzdJZZZ|21|21|JzdJzdJIZIZU(2)相位比较方式 阻抗比相方程 电压比相方程 比相电压
5、 为工作电压,比相电压 为极化电压(即比相参考电压)0090arg90JJzdZZZ0090argarg90JJzdJUUZICDDC(3)方向阻抗继电器的动作特性 正方向故障时,继电器的起动阻抗随测量阻抗角变化;当 时,继电器的起动阻抗最大,为整定阻抗 对应的阻抗角为最大灵敏角 反方向故障时,测量阻抗位于阻抗平面的第三相限,继电器不动作:其方向性明确 dJlmzdZdJ2.方向阻抗继电器的构成原理 三、偏移阻抗继电器1.动作特性 偏移阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗 为直径的过原点(继电器安装点)的圆 其正向整定阻抗(I相限)为 其反向整定阻抗(III相限)为 继电器的圆心向量为 继电器的半
6、径为zdZ)1(zdZ)2.01.0(zdZ2)1(0zdZZ2)1(zdrZZ(1)幅值比较方式 阻抗比幅方程 电压比幅方程|)1(21|)1(21|JzdJzdJIZIZU|0rJZZZ|2)1(|2)1(|zdzdJZZZ(2)相位比较方式 阻抗比相方程 电压比相方程(3)时,为方向阻抗继电器 时,为全阻抗继电器0090arg90JzdJzdZZZZ0090argarg90JzdJJzdJUZIUZICD01四、苹果形和透镜形阻抗继电器(1)苹果形阻抗继电器相位比较方式 阻抗比相方程 电压比相方程 与方向阻抗继电器相比,具有更强的允许允许过渡电阻过渡电阻能力)90(arg)90(00JJ
7、zdZZZ)90(arg)90(00JJJzdUUIZ(2)透镜形阻抗继电器相位比较方式 阻抗比相方程 电压比相方程 与方向阻抗继电器相比,具有更强的躲负荷阻抗躲负荷阻抗能力 特别注意:比相方程的动作边界不是 ,因此(1),(2)不能由比相/比幅互相易定理得出比幅条件090)90(arg)90(00JJzdZZZ)90(arg)90(00JJJzdUUIZ五、直线特性阻抗继电器 常用于构成多边形特性阻抗继电器 功率方向继电器与电抗型阻抗继电器是其特例(1)幅值比较方式 阻抗比幅方程 电压比幅方程|2|0jJZZZ|2|0JJJUZIU(2)相位比较方式 阻抗比相方程 电压比相方程 时,为电抗型
8、阻抗继电器 多边形特性阻抗继电器由不同的直线阻抗特性逻辑组合构成00jXZ 000090arg90JZZZ000090arg90JJJUZIZI六、方向阻抗继电器死区与 消除死区的方法1.方向阻抗继电器死区 当被保护线路始端发生金属性短路时,方向性阻抗继电器的测量电压为零 幅值比较方式:需要一定动作功率,则 时不能动作 相位比较方式:比相电压为零,无法进行相位比较,不能动作 方向阻抗继电器存在电压死区|BA 2.消除方向阻抗继电器死区的方法(1)电压记忆回路 输入电压 经工频LC串联谐振电路后产生工频谐振电流 ,取 为极化电压 线路始端发生三相短路 时,串联谐振电流 逐渐衰减,保持 相位基本一
9、致,不影响正确比相 对于微机保护中的方向阻抗继电器,采用数字存储器保存故障前的电压采样值,无需采用上述电压记忆回路uIRIUuRJURJUU,uI(2)引入第三相(健全相)电压 对于保护出口两相短路,两故障相的相间测量电压为零 对第三相(健全相)电压进行适当的相移,使其输出电压与输入电压 同相,作为辅助极化电压 不能消除出口三相短路的电压死区 一般与电压记忆回路同时采用 两种方式均不用于微机保护JU3.方向阻抗继电器的动态特性 增设记忆回路,必然影响方向阻抗继电器在系统发生正向或反向短路时的动作行为 需要结合具体系统分析正、反向短路初瞬间阻抗继电器的初态动作特性 考虑记忆回路后的比相方程:稳态
10、时,动作特性为原阻抗方向圆 故障初态时,记忆电压与故障前母线电压同相位0090arg90PJzdJUUZIJPUUfPUUU|0|(1)保护正方向短路 故障初态时,,则比相方程为 0|0|090arg90UZZZZEJzdJsJsJZZEI 设短路前为空载,则 则比相方程为 初态特性为偏移 阻抗特性圆:扩大了动作范围 耐过度电阻的能力增强 不失去选择性(正向故障前提下导出的结论)EUUf|0|0090arg90JsJzdZZZZ(2)保护反方向短路 故障初态时,即 ,求得则比相方程为0|0|090)(arg90UZZZZEJzdsJsJJZUEIEZIUsJJsJJZZEI 设短路前为空载,则
11、 则比相方程为 初态特性为上抛 阻抗特性圆:有明确的方向性有明确的方向性:实际测量阻抗在III 象限,远离上抛阻抗特性圆EUUf|0|0090arg90JszdJZZZZ七、阻抗继电器的精确工作电流和精确工作电压 以上分析阻抗继电器的动作特性时从理想的条件出发 执行元件的灵敏度很高 继电器的动作特性与工作电流的大小无关 实际工作非理想的条件,继电器的整定阻抗与工作电流具有非线性关系 定义最小精确工作电流:要求阻抗继电器的动作阻抗误差小于10%,则必须满足zdJzdZZJJGII9.0min.|min.JGJII 不同整定阻抗对应不同最小精确工作电流,则最小精确工作电流指标不便应用 定义最小精确
12、工作电压:最小精确工作电压指标不随整定阻抗变化,便于比较阻抗继电器的工作灵敏度zdJGJGZIUmin.min.第三节 阻抗继电器的接线方式(一)、对接线方式的基本要求根据距离保护的工作原理,加入继电器的电压和 电流应满足以下要求:(1)继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离(2)继电器的测量阻抗应与故障类型无关,保护范围不随故障类型而变化(二)相间短路阻抗继电器的 00 接线方式 这种接线方式在距离保护中广泛采用:下面对各种相间短路时继电器的测量阻抗分析时,测量阻抗用电力系统一次侧阻抗表示),(),(),(.CAJCAJCAJBCJBCJBCJABJABJABJIUZIUZIU
13、Z1.三相短路 三相故障对称,可以AB相间阻抗继电器为例分析 设短路点至保护安装地点之间的距离为 公里 可求测量电压为:测量阻抗为:三个相间阻抗继电器均可正确工作llzIlzIlzIUABJBJAJABJ1.1.1.lzIUZABJABJABJ1.2.两相短路 设BC相间短路,三相不再对称,需分别分析各相间阻抗继电器测量阻抗 设短路点至保护安装地点之间的距离为 公里 三相测量电压、电流为lABJCJABJBJAAJElzIUElzIUEU21211.1.CJBJAJIII.0(1)BC相间阻抗继电器动作行为分析 BC相间测量电压为:BC相间测量阻抗为:BC相间阻抗继电器可正确工作lzIlzIl
14、zIUBCJCJBJBCJ1.1.1.lzIUZBCJBCJBCJ1.(2)AB相间阻抗继电器动作行为分析 AB相间测量电压为:AB相间测量阻抗为:类似可求CA相测量阻抗,可知AB,CA相间阻抗继电器均不能正确工作lzIEElzIEUBJAABJAABJ1.1.23)21(BJCBJABJABJIElzIUZ.1.233两相接地短路 设BC两相接地短路,三相不再对称,需分别分析各相间阻抗继电器测量阻抗 设短路点至保护安装地点之间的距离为 公里,单位线路长度的自感、互感阻抗为 三相测量电压、电流为llZIlZIUlZIlZIUEULCJMBJCJMCJLBJBJAAJ.CJBJAJIII.0ML
15、ZZ,(1)BC相间阻抗继电器动作行为分析 BC相间测量电压为:BC相间测量阻抗为:BC相间阻抗继电器能够正确工作lZZIIlZIlZIlZIlZIUMLCJBJMBJLCJMCJLBJBCJ)()()()(.lzlZZIUZMLBCJBCJBcJ1.)(2)AB相间阻抗继电器动作行为分析 AB相间测量电压为:AB相间测量阻抗为:类似可求CA相测量阻抗,可知AB,CA相间阻抗继电器均不能正确工作lZIlZIEZIlZIEULBJMcJAMCJLBJAABJ.)()(BJMcJALBJABJABJIlZIElZIUZ.)(二、接地短路阻抗继电器的 零序补偿00 接线方式 中性点直接接地的电网中,
16、当零序电流保护不能满足要求时,一般考虑采用接地距离保护 零序补偿00接线方式在接线方式接地距离保护中广泛采用:下面对各种接地短路时继电器的测量阻抗分析时,测量阻抗用电力系统一次侧阻抗表示)3,()3,()3,(0.0.0.IKIUZIKIUZIKIUZCJCJCJBJBJBJAJAJAJ1.不考虑零序补偿时的测量阻抗 以A相单相接地为例,用对称分量分析 故障点的电压电流(A相)保护安装处对称分量电压为0210.2.1.IIIIUUUUAdddAdlZIUUlZIUUlZIUUddd000.0222.2111.1 保护安装处的测量电压为 考虑 时21ZZ lZIlZIlZIlZIUlZIUlZI
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