中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护

第一节 距离保护基本原理及构成
一、距离保护的概念
电流保护：反映故障电流大小。 简单、经济、工作可靠，适用于35kV及以下电网； 受系统运行方式变化的影响较大，难以满足高压和超高 压电网快速、有选择性地切除故障的要求。
距离保护：利用短路时电压、电流同时变化的特征，反应故障点至
保护安装点之间的距离，并根据距离的远近而确定动作
d
Im IAB IBC ICA
2N
2) 两相相间短路
假设AB 相间短路:
M 1 Ik
d
2N
U
U Ud I Z1 l
•
•
•
U AB U dAB I AB Z1l
•
•
Zm
Um Im
U
•
AB
I AB
Z1l
U dAB
•
I AB
•
U dAB 0
Zm Z1l l
3) 两相接地短路
假设AB 接地短路:
Zm
Um Im
•
U
•
AB
I AB
•
Z1l
U
•
dAB
I AB
•
U dAB UdA UdB 0
•
Zm
Z1l
U dAB IAB
l
相间距离保护 接线方式
K (1)
K (3) K (1,1)
K (2)
接地距离保护 接线方式
为保证距离保护的正确工作，测量电压、测量电 流应取用故障环路（故障电流流通的回路）上电压、 电流量。
第二节 阻抗继电器及其动作特性
阻抗继电器：
测量保护安装点至短路点之间的距离，与整定阻抗 比较，确定故障范围，决定保护是否应该动作。
jX Z k2
Z Set Z k1
Z k3
由于互感器误差、故障点过
渡电阻等因素的影响，Zm并 不能严格落在与Zset同向直 线上，而是附近的一个区域 Z L 中，为保证区内故障时正确
三相系统中测量电压和测量电流的选取（距离保护的接线方式）
Zm
Um Im
测量电压、测量电流的选取形式， 称为接线方式。
若使距离保护正确工作，测量阻抗在不同故障类型情
况下均能正确反应故障距离，必须选取适当的接线方
式。对接线方式的基本要求：
1）测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离；
Zm l ，l 是故障距离。 Zm z1 l
2）测量阻抗应该与故障类型无关，即在故障位置确定 情况下，测量阻抗不随故障类型的变化而变化。
三相系统中测量电压和测量电流的选取（距离保护的接线方式）
阻抗继电器的接线方式主要有两种： 1、相间距离继电器接线（ 0° 接线方式），反应相间故障； 2、接地距离继电器接线方式（相电压和具有K3I0补偿的相电 流接线），反应接地短路故障。
Z1l
U dA
•
I A K 3I0
•
U dA 0
Zm Z1l l
3) 两相接地短路
M 1 Ik
d
2N
假设AB 接地短路:
U
U Ud (I K 3I0) Z1 l
•
•
•
U A U dA (I A K 3I0 ) Z1l
•
•
Zm
Um Im
UA
•
I
A
K
3I0
Z1l
U dA
•
I
A
K
3I0
•
U dA 0
Zm Z1l l
4) 两相相间短路
M 1 Ik
d
2N
假设AB 相间短路:
百度文库
U
U Ud (I K 3I0) Z1 l
•
•
•
U A U dA (I A K 3I0 ) Z1l
•
•
Zm
Um Im
UA
•
I
A
K
3I0
Z1l
U dA
•
I
A
K
3I0
•
U dA 0
第三章
电网距离保护
主讲人：肖仕武 电气与电子工程学院四方研究所
Office: 教五B309
North China Electric Power University
第三章 电网距离保护
一、距离保护基本原理与构成 二、阻抗继电器及动作特性 三、阻抗继电器的实现方法 四、距离保护的整定计算与对距离保护的评价 五、距离保护的振荡闭锁 六、故障类型判别和故障选相 七、距离保护特殊问题的分析 八、工频故障分量距离保护
Zm
Z1l
IA
UdA K 3I0
l
（2）相间距离保护的 接线方式
U Ud I Z1 l
1) 三相短路
•
•
•
M 1 Ik
U AB U dAB I AB Z1l
•
•
U
Zm
Um Im
U
•
AB
I AB
Z1l
U
•
dAB
I AB
•
U dAB 0
Zm Z1l l
Um UAB UBC UCA
•
U dA 0
Zm Z1l l
Im IA K 3I0 IB K 3I0 IC K 3I0
d
2N
2) 单相接地短路
M 1 Ik
d
2N
假设A 接地短路:
U
U Ud (I K 3I0) Z1 l
•
U
A
•
U
dA
•
(I
A
K
3I0 )
Z1l
•
•
Zm
Um Im
UA
•
I A K 3I0
时间。
Zm
Um Im
通过选取适当的接线方式，使得 测量阻抗与故障距离 L 成正比。
K3 M 1
K1 Lset K2
2N
jX Z k2
Z Set Z k1
Z k3
Zm
Um Im
Zm
m
Rm
jXm
Im ：是测量电流
ZL
Um ：是测量电压 Zm ：是测量阻抗
R
Rm ：是测量电阻
X m ：是测量电抗
依据测量阻抗在不同情况下幅值和相位的“差 异”，保护就能够区分出系统是否发生故障以及 故障发生的范围。
接地短路的故障环路为 相－地故障环路； 相间短路的故障环路为 相－相故障环路。
三、阶段式距离保护（距离保护的时限特性）
每一线路装设有三段式距离保护，Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段之间， 并与相邻线路三段式距离保护共同构成了较完善的保护系统。
四、距离保护的构成
启动部分：判别系统是否发生故障，故障时能瞬间启动保护 测量部分：测量故障距离（阻抗），由阻抗元件构成，三段 振荡闭锁：系统振荡时，防止距离保护误动 PT 断线： 防止由于测量电压消失而使测量部分误动
M 1 Ik
d
2N
U
U Ud I Z1 l
•
•
•
U AB U dAB I AB Z1l
•
•
Zm
Um Im
U
•
AB
I AB
Z1l
U
•
dAB
I AB
•
U dAB 0
Zm Z1l l
4) 单相接地短路
假设A 接地短路:
M 1 Ik
d
2N
U
U Ud I Z1 l
•
•
•
U AB U dAB I AB Z1l
(1) 接地距离保护的接线方式 Um
U Ud (I K 3I0 ) Z1 l
UA
其中 K Z0 Z1 3Z1
UB UC
1) 三相短路
M 1 Ik
•
•
•
U A U dA (I A K 3I0 ) Z1l
U
•
•
Zm
Um Im
UA
•
I A K 3I0
Z1l
U dA
•
I A K 3I0