电力系统继电保护原理第三章.docx

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1、第三章电网的距离保护第一节距离保护的作用原理一、根本概念电流保护的优点：简单、可靠、经济。缺点：选择性、灵敏性、快速性很难满足要求（尤其35kv以上的系统）。距离保护的性能比电流保护更加完善。Znd=Zd=红S旦,反映故障点到保护安装处的距离一一距离保护，它根本上不说系Id1f统的运行方式的影响。二、距离保护的时限特性距离保护分为三段式：I段：ZZ=（O.80.85）Za8,瞬时动作工保护II段：Z1（ZAZi2）,*,HI段：躲最小负荷阻成，阶梯时限特性。后备保护第二节阻抗继电器阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式单相式阻抗继电器：指参加继电器的只有一个电压UJ（相电压或线电压）和一个电

2、流IJ（相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。ZJ=测量阻抗IjZj=R+jX可以在复平面上分析其动作特性它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。多相补偿式阻抗继电器：参加的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。本节只讨论单相式阻抗继电器。UlZJU工UAjqB一、阻抗继电器的动作特性C线路距离I段内发生单相接地故障，Zd在图中阴影内。由于1）线路参数是分布的，Wd有差异2）CT,PT有误差3）故障点过渡电阻4）分布电容等所以Zd会超越阴影区。因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为个圆，见图。圆1：以。

3、d为半径一一全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性）圆2：以。d为直径一一方向阻抗继电器（本身具有方向性）圆3：偏移特性继电器另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等二、利用复数平面分析阻抗继电器它的实现原理：幅值比拟原理UaUB特性：以保护安装点为圆心（坐标原点），以ZZd为半径的圆。圆内为动作区。Z测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。无论甲d多大，z成/=IZM，它没有方向性。1.幅值比拟原理：Zz两变同乘，且jZj=UJ,所以Uj/Z2d,这也就是动作方程。2.相位比拟原理分子分母同乘以1.（二）方向阻抗继电器以ZZd为直径，通过坐标原点的圆。圆内为

4、动作区。Z随甲J改变而改变，当叫等于ZZd的阻抗角时，Z最大，即保护范围最大，工作最灵敏。lm最大灵敏角，它本身具有方向性。1 .幅值比拟原理：2 .相位比拟原理：（三）偏移特性阻抗继电器正方向：整理阻抗ZZd反方向：偏移-Zzd（ZKzj3ZK均不动Ib+Ic3IqIc3I0所以必须采用三个阻抗继电器。该接线方式能正确反映两相短路和三相短路。（自行分析）第四节方向阻抗继电器的特性分析由于方向阻抗继电器的应用最为广泛，故进一步分析之。一、方向阻抗继电器的死区和去除方法（一）产生死区的原因在保护正方向出口发生相间短路时，Uj=O,继电器不动作。发生这种情况的一定范围，就称为“死区二1 .幅值比拟

5、式而实际上，继电器的执行元件动作需要一定的功率，所以继电器不动。2 .相位比拟式因为Uj=O,无法比相，所以继电器不动。（二）消除死区的方法引入极化电压Up,要求如下：1）与UJ同相位（三）获取极化电压的方法分析如下：1.记忆回路它是由一个R,1.,C组成的工频串联谐振电路。rJYB【上,NA因为W1.=Iwc,电路呈纯阻性，所以当出口短路时，Uj=Oo借助谐振，UP在一定时间内逐渐衰减，其相位保持原先的相位不变。这就相当于把原先的电压记忆下来，故称为“记忆回路二2.引入非故障电压u：1八一八（IK）lUp/UJ=UABIIPJYB出口短路时，UP应具有足够的数值或能保持段时间逐渐衰减到零VW

6、V,故障前故障后主要由UAB产生，第三相电压根本上不起作用。当AB相间短路时，Uab=O,记忆回路发挥作用。表现出来。/W1./UB;JUC1IRs（30K82K）正常运行时，UAB较大，RS又很大。Ir但UP将逐渐衰减到零，此时第三相电压的作用将因为&（很大）（RTXWjX一所以IS与UAC同相位。见左边向量图，UP与UAB（EAB）同相位所以出口两相短路时，因为第三相电压而产生的UP可保证继电器的方向性。但三相短路时，无第三相电压，故不能消除出口三相短路的死区。其它方法:集成电路保护中,利用高Q值的50HZ带通有源滤波器响应特性的时间延迟，起到记忆作用。微机保护中，可用故障前电压与故障电流

7、比相来实现。（二）极化电压的引入对方向阻抗继电器初态特性的影响稳态特性：在正常运行和短路后到达稳态时的继电器动作特性。初态特性：在发生短路的最初瞬间，继电器的动作特性。短路发生后，UP有一个过渡过程。继电器特性那么由初态特性逐步向稳态特性过渡。1.稳态特性分析分析如下：（1）幅值比拟式当临界动作时，a=b,a,=b,所以引入UP不改变继电器的静态特性。而当正方向出口短路时，Uj=OUPTJZuUp+；ZZd能满足，故能消除死区，且能防止反方向出口短路时误动。（2） 相位比拟式因为UP与UJ同相位，所以arg4=argJIJZ1.UPIjZzd-Uj所以极化电压UP并不改变继电器的稳态特性。而正

8、方向出口短路时，Uj=0,而Uz,0.因而继电器能够正确判别方向，即能消除死区。2.初态特性（设n=nrr=l）（1） 正方向短路时：空载其动作特性是以Zzd，zs末端连线为直径的圆。结论：1）初态特性圆包括坐标原点，故保证出口短路时可靠动作。2）初态特性圆比稳态特性圆大，有利于躲过渡电阻的影响。3）正方向的保护范围不变。（2） 反方向短路时其动作特性是Zzd,ZO沫端的连线为直径的圆。结论：在反方向短路时，继电器有明确的方向性。第五节阻抗继电器的精确工作电流阻抗继电器式利用测量阻抗ZJ来反映故障点的位置，即UJ与的比值，其动作特性Z&/在理想条件下是常数，也就是说与，无关。例：全阻抗继电器整

9、流型)理想临界动作条件:JjKKJj_KUUJ=O.即Zg=十寸=Z实际上执行元件是需要动作功率的，即实际临界动作条件为:由此可见，Zd9与有关IUoJ,jT,Z*J=Zw)Zdzj=(j)的关系曲线可绘制如下列图由图可见，当乙较小时，Zdr将比整定阻抗ZW明显减小，即实际的保护范围将比整定范围小，这将影响到与它相邻的保护的配合，而可能引起非选择性动作。每个阻抗继电器都有它实际的ZdZJ=/(/)曲线，为了把动作阻抗ZdZJ与整定阻抗的差距限制在一定的范围内，规定了精确工作电流这项指标。精确工作电流：是指继电器的动作阻抗与整定阻抗之间的差距等于整定阻抗的10%(即ZkZZM)时，参加阻抗继电器的电流。记做/。7_7当保护范围末端短路时，/j应大于或等于/才能保证30,Zz电阻电感性Zz电抗局部增大送电侧VO,Zf电阻电容性Z/电抗局部减小2 .单侧电源网络中过渡电阻的影响BC线路出口经Rg短路当Rg较大，Z”超出其I段范围而落入11段范围内，而Z仍在I