关于110KV线路距离保护知识

关于110KV线路保护知识

一、长距离输电线的结构，短路过渡过程的特点：

高压长距离输电线的任务是将远离负荷中心的大容量水电站或煤炭产地的坑、口火电厂的的巨大电功率送至负荷中心，或作为大电力系统间的联络线，担负功率交换的任务。因此；偏重考虑其稳定性及传输能力，为此长距输电线常装设串联电容补偿装置以缩短电气距离。

为补偿线路分布电容的影响，以防止过电压和发电机的自励磁，长距离输电线还常装设并联电抗补偿装置，其典型结构图如下：

短路过程的特点：

1、高压输电线电感对电阻的比值大，时间常数大，短路时产生的电流和电压、非同期性自由分量衰减较慢。为了保持系统稳定，长距离输电线的故障，对其快速性提出严格的要求。应尽切除，其保护动作要求在20～40ms。因此快速保护不可避免地要在短路电流存在时间内工作。

2、由于并联电抗所储磁能在短路时释放，在无串联电容补偿的线路上可产生非周期分量电流，在一定条件下此电流可能同时流向线路两端或从线路两端流向电抗器。因而在外部短路时，流入线路两端继电保护非周期分量电流数值可能不等。方向相同（例如：都从母线指向线路）。

3、串联电容和线路及系统电感及并联电抗等谐振将产生幅值较大的频率低于工频的低次谐波，由于这种谐波幅值大，频率接近工频，故使电流波形和相位将发生严重畸变。

4、由于分布电容大，因而分布电容和系统以及线路的电感产生的高次谐波很多，幅值也很大，对电流的相位和波形也将产生影响。

距离保护的定义和特点

距离保护——是以距离测量元件为基础反应被保护线路始端电压和线路电流的比值而工作所构成的保护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数（阻抗、电抗、方向）与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度正比故名。

其特点：主要用于输电线的保护，一般是三段式或四段式，第一、二段带方向性，作本线段的主保护，其中，第一段保护线路80%～90%，第二段保护余下的10%～20%并作相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段，作本线及相邻线路的后备保护。

其整套保护应包括故障起动、故障距离测量、相应时逻辑回路与电压回路断线闭锁。有的还配置振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等装置。有的接地距离保护还配置了单独的选相元件。

距离保护为什么能测量距离？

先对其单回线三相线路区段电 压降进行分析，如图2，M 为母线， G 为故障点。

线路各阻抗值分别为：

ZphL=1/3（Zpho+2Zph 1） 每相相间互感阻抗

ZphM=1/3（Zpho —Zph 1） 每相自阻抗

∴Zph 1=Zph L —Zph M 正序阻抗

Zpho= Zph 1+ 2ZphM 零序阻抗

当取电流方向为由M 向G ，电压升的方向由地向M 及G 时则： ùGA =ùMA —(ÍA +3k Í0) Zph 1

ùGB =ùMB —(ÍB +3k Í0) Zph

1 其中K= Zph M/ ZphL

ùGC =ùMC —(ÍC +3k Í0)

Zph 1

只要MG 区间没有短路故障或其它相对或相对相间的分流存在。上式成立

即：

ÙMGA=(ÍA +3k Í0) Zph 1

ÙMGA=(ÍA +3k Í0) Zph 1 Ùph=(Íph +3k Í0) Zph 1

ÙMGA=(ÍA +3k Í0) Zph 1

阻抗继电器

定义：是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比 ，以确定保护是否应该动作。

对于构成阻抗继电器的基本原则我们还是从网络接线着手：

上位置，位于座标原点。 正方向线路测量阻抗在第一象限； 反方向线路测量阻抗在第三象限

正方向线路的测量阻抗与R 轴之间夹角，

我们称为B —C 的阻抗角fd 对保护1的距离1

R

起动阻抗应为0.85ZBC 那么就包括0.85ZBC 以内的阻抗，我们用长方形所包括的范围表示。 由于阻抗继电器都是接于电流、电压互感器的二次则，它的测量阻抗与一次侧阻抗之间存在下面关系：

A B C

Zj=Zdnt/ny

如果保护装置的整定阴抗计算以后为Z ′d Z ，则按前面的公式继电器应该选择为：

Zzd=Z'dzdnt/ny

（这在我们3112保护中，由于CT 、PT 变比已给出，内部经过了转化）。

但为了减少过渡电阻以及互感器误差影响，尽量简化继电器的接地，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。

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、为偏移阻抗继电器的动作特性

另外，还有动作特性为透镜形、四边形的继电器。

下面我们就利用用复数平面分析一下圆特性阻抗继电器，还有直线特性阻抗继电器，以找出它们的规律。

首先我们来分析全阻抗继电器

再看到上图：圆1：它是以B 点为圆心，以整定阻抗Zzd 为半径所作的一个圆，从图上我们可以了解到，当测量阻抗落在圆内，则继电器动作；当测量阻抗落在圆外，则不动而落在圆上则刚好动作。不论加入继电器的电压与电流之间的角度fJ 为多大，继电器的起动阻抗在数值上都等于整定阻抗，即∣Zdzf ∣=∣Zzd ∣具有这种特性的继电器，称为全阻抗继电器。从图1知它是没有方向性的，继电器以及其它特性继电器，动作特性，就是把测量值与整定电压阻抗相比较，这种比较又有两种方式：

一种是幅值比较方式；一种是相位比较方式。

幅值比较方式就是当测量阻抗ZJ 幅值位圆内时继电器起动。我们可用：

∣ZJ ∣≤∣Zzd ∣来表示，但是在实际运作中ZJ 无法得知，在这式中，两端乘以电流ÌJ，则∣ZJ ∣·ÌJ=∣Zzd ∣·ÌJ

∣ùJ ∣=∣ÌJ·Zzd ∣→这样就有实际的测量电压

这个式中Zzd ·ÌJ 表示J 电流以在某个恒

抗Zzd 上电压降落这个电压降可利用电

抗互感器或其它补偿装置获得。

对于电压幅值比较方式暂时说到这里，下

面介绍一下电压相位比较方式。

它的动作特性如右图2：

当测量阻抗ZJ 位于圆周上时

向量ZJ+Zzd ，超前于ZJ —Zzd 的角度Q=90º

而当ZJ 位于圆内时 Q >90º

当ZJ 位圆外时Q<90º

那么继电器起动条件就可表示为

270º≥arg[(ZJ+Zzd)/( ZJ —Zzd)] ≥90º

两个向量也乘以一个电流ÌJ 即可得电压