3.1 距离保护的基本原理与构成

Zk 2
Z set
Z k1
Zk3
ZL
R
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选择 单相系统的测量电压和测量电流
在单相系统中，测量电压选择保护安装处的电压，测量电流取被保 护元件中的电流，发生金属性短路时，有：
Z I Z I z L I U m m m k m 1 k m
当测量电压和测量电流满足类似上述正比关系时，才可以通过测量 阻抗来反映故障距离。
mA mA
和电流无法反映故障的距离。 实际中，A相的电压和电流都接近正常工作时的情况， 0 算出的距离一般都大于距离保护的整定值， 所以由 U
1.测量阻抗
测量阻抗（Measuring Impedance)用 Z m 来表示，定义为保护安装处
和电流 I 之比，即： 的电压 U m m
U Zm m I m
Zm Rm jX m Zm m
测量电阻 测量电抗 幅值 阻抗角
E1
U
1
×
I m
k
~
LD
近似为额定电压， I 为负荷电流，此时电压和 当系统正常运行时， U m m 电流的比值 Z m 就是负荷阻抗。负荷阻抗的功率因素一般不低于0.9，所以 Z m 的幅值较大，阻抗角较小（一般不大于25.8°）。
(I K 3I )z L U B B 0 1 k (I K 3I )z L U C C 0 1 k
U ，I I K 3I ,U U ，I I K 3I 取： U mB B mB B 0 mC C mC C 0
z0 z1 U kA （ 3I A 0 I A1 I A 2 I A0） z1 Lk 3 z1
(I K 3I )z L U kA A 0 1 k
U (I K 3I )z L 同理： U B kB B 0 1 k
U (I K 3I )z L U C kC C 0 1 k
零序电流 补偿系数
1.单相接地短路
0。此时，A相的方程变为： 设A相接地短路，则 U kA
(I K 3I )z L U A A 0 1 k
若取
U ，I I K 3I U m A m A 0
3.1.1 距离保护的概念
电压、电流保护主要优点是简单、经济、可靠，主要 用于35kV及以下电网中。缺点是受系统运行方式的影响大， 难以满足更高等级的复杂电网的要求。 因此需要采用更完善的继电保护装置，距离保护就是其 中一种。
距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征， 测量电压和电流的比值，该比值反应了故障点到保护安装 处的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护动作。
E1
U
1
×
Lset
k1 k2
×
2
~
Lk 3
E2
~
Lk1
Lk 2
距离保护的整定值： Lset
Lk1 < Lset ，保护1动作。 k1点短路时： Lk 2 > Lset ，保护1不动作。 k2点短路时： Lk 3 为区外故障，保护1不动作。 k3点短路时：
?
如何测量故障点距离？
3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系
增大。此时电压和电流的比值 Z 为保护安装 减小， I 当出现短路时， U m m m 处到短路点的输电线路的阻抗。因为输电线路的电抗参数一般远大于其电阻 参数，所以此时 Z m 的幅值较正常负荷为小，且阻抗角较大。此时：
U m
Zm Zk (r1 jx1) Lk z1Lk
3 电网的距离保护
——距离保护的基本原理与构成 ——阻抗继电器的动作特性 ——阻抗继电器的实现方法 ——距离保护的整定计算 ——距离保护的振荡闭锁 ——故障类型判别和故障选相 ——工频分量的距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
——距离保护的概念 ——测量阻抗与故障距离的关系 ——三相系统中测量电压和测量电流的选取 ——距离保护的延时特性 ——距离保护的构成
三相系统的电压和电流关系
在三相系统的情况下，可能发生不同类型的故障。在各种不对 称短路时，故障相和非故障相的电压和电流的关系是不一样的，所以首先
利用对称分量法讨论出现故障时三相的电压和电流关系，再单独讨论每一 种短路类型下电压电流的选择方法。
E1
M
1
×
~
I k
U k
×
2
E2
~
U
Lk
U I z L I z L I zL U A kA A1 1 k A2 2 k A0 0 k
则A相的方程可写为：
z L I U m 1 k m
这说明A相可通过测量阻抗判断故障范围。
对非故障相(B相和C相)而言
U (I K 3I )z L U B kB B 0 1 k U (I K 3I )z L U C kC C 0 1 k
则B、C相测量电压和电流的关系可写为：
I z L U mB mB 1 k I z L U
mC mC
1 k
说明故障相的测量电压和电流 的比值能够反映故障距离。
U (I K 3I )z L 对非故障相A相而言： U A kA A 0 1 k ,I 无法写成正比形式，故而A相的测量电压 所以 U
z1
输电线路单位长度的阻抗。
因为测量阻抗 Z m 和整定阻抗 Z set 均和输电线路的长度 成正比，因此，判断故障距离 Lk 是否小于整定距离 Lset ， 可以通过判断测量阻抗 是否小于整定阻抗 来实现。 Zm Z set
E1
U
1
×
Lset
k1
Zm
~
Lk 3
jX
k2
×
2
~
E2
Lk1
Lk 2
不等于0，所以公式无法写成正比形式，即无法通过 测量电压和电流的比值来判断故障距离。实际中， 非故障相的电压和电流接近正常工作时的情况，所以 其测量电压和电流的比值应接近正常负荷，一般大于 距离保护的整定值，保护装置一般都不会动作。
Biblioteka Baidu.两相接地短路
0，U 0 ，对B、C两相有： 设B、C两相接地短路，则 U kB kC