第3章 电网的距离保护(3)..

24
(3) 动作时间
t III
1

t III 8

3t

2s
t III
1

t III
10

2t

2.5s
取
t III
1

2.5s
25
3.8 对距离保护的评价
26
在多电源的复杂网络中能保证动作的选 择性。
快速性。 60～70%
A
两侧瞬时动
B
1
2
15～20%
15～20%
一侧瞬时动，另一侧0.5s后动
22
2) 相邻元件末端短路时的灵敏系数 相邻线路末端短路时
K sen

Z1-2
Z III set
Kb.max Z34
K b.max

X s1.max
Z12 X s2.min X s2.min
25 12 1 2.48 25
K sen

12
110.2 2.48
24
K b. min
Z
I set.3
)
而
ZI set.3

K
I rel
Z34

0.85 24

20.4()
16
Kb.min的计算
A Xs1.min
Z1-2
B
0.85Z3-4 k1 0.15Z3-4
C
I Xs2.max1
I2 Z5-6
K b.min

I2 I1

X s1.min
Z12 X s2.max X s2.max
38
4.克服过渡电阻影响的措施
在保护范围不变的前提下，采用动作特 性在＋R轴方向上有较大面积的阻抗继电器
jX
0
R
(a)
39
4.克服过渡电阻影响的措施
在保护范围不变的前提下，采用动作特 性在＋R轴方向上有较大面积的阻抗继电器
jX
0 R
(b)
40
4.克服过渡电阻影响的措施
在保护范围不变的前提下，采用动作特 性在＋R轴方向上有较大面积的阻抗继电器
Z L.min

UL.min IL.max

(0.9
~ 0.95)UN IL.max
10
灵敏度校验：
（1）近后备
K sen

Z III set1
Z AB
要求 Ksen ≥1.5
（2）远后备
K sen

Z AB
Z III set1
Kb.max ZBC
要求 Ksen ≥1.2
11
动作时间的整定： 应比与之配合的相邻设备保护动作时间
~
0.75
取上述两项中数值小者作为保护的定值。
5
动作时间的选择：
A
B
C
QF1
QF2
T
D
t1II t2I t t1II tT t
6
灵敏度校验：
K sen

Z II set1
Z AB
要求 Ksen ≥1.25
若灵敏度不满足要求，改为与相邻元 件的保护II段相配合。
7
3.距离保护 III 段
EM
EN
Rg Ik
Ik Ik Ik UB Ik Rg UA ZAB Ik Ik Rg
EM

Ik

EN
Ik
Ik
45
A1
Ik 4 B 2
Ik 3 C
Rg Ik
Zm1

Ik Z AB Ik
Ik Rg

44.1()
14
2. 距离 I 段的整定
(1) 整定阻抗
ZI set

K
I rel
Z12

0.85 12
10.2()
(2) 动作时间
t I 0s
15
3. 距离 II 段的整定
(1) 整定阻抗
1) 与保护3（或保护5）的 I 段配合
Z II set

K
II rel
(
Z12

3.7 距离保护的整定计算
1
III
A
I
QF1
II
B
QF2
C
D
距离保护各段动作区域示意图
2
1. 距离保护 I 段
k
A
B
C
QF1
QF2
T
D
按躲过相邻线路出口短路的原则来整定
ZI set1

KI rel

Z AB
其中
KI rel

0.8
~
0.85
3
2. 距离保护 II 段
整定阻抗：
k
A
B
C
QF1
QF2
Z AB

Ik Ik
Rg

Z AB

Ik I k
Rge jα
jX jX
Z
II 2
C
Rg
B
Z
I 2
R
Z1I
Z1II
A
R
保护1超范围误动 46
A1
Ik 4 B 2
Ik 3 C
Rg Ik
Zm3

IkZk Ik Rg Ik

Zk

Ik Ik
Rg

Zk

Ik Ik
解：1.有关各元件阻抗值的计算
线路1-2的正序阻抗
Z12 z1L12 0.4 30 12()
线路3-4、5-6的正序阻抗
Z34 Z56 z1L34 0.4 60 24()
变压器的等值阻抗
ZT

U
k
%

U
2 T
100 ST

10.5 1152 100 31.5
(1 0.15)Z34 2Z34
( 20 12 1) 1.15 1.19
30
2
17
3. 距离 II 段的整定
(1) 整定阻抗
1) 与保护3（或保护5）的 I 段配合
Z II set

K
II rel
(
Z12

K b. min
Z
I set.3
)
而
ZI set.3

K
I rel
43
双侧电源线路上过渡电阻的影响
Rg对测量阻抗的影响，取决于两侧电源提供的短路 电流的大小以及它们的相位关系。 测量阻抗的实部可能增大也可能减小。 若保护安装在送电侧，测量阻抗电抗部分会变小。 若保护安装在受电侧，测量阻抗电抗部分会变大。
44
A1
Ik 4 B 2
Ik 3 C
Ik 4 B 2
Ik 3 C
Rg
Zm3

IkZk Ik Rg Ik

Zk

Ik Ik
Rg

Zk

Ik Ik
Rge jα
Ik
jX
A
Rge j
B
Rg
Z
I 3
Z
II 3
C
R
保护3欠范围拒动
36
Rg对测量阻抗的影响，取决于两侧电源提供 的短路电流的大小以及它们的相位关系。
30
3.9.1 短路点过渡电阻对距离 保护的影响
31
1.过渡电阻的性质
电弧电阻: 估算： R 1050 Lg Ig
（数欧至十几欧之间）
铁塔电阻：可达数十欧 其他物体：更高 500kV：最大300Ω 220kV：最大100Ω
32
2.单侧电源线路上过渡电阻的影响
A
B
C
QF1
QF2 Rg
大一个时间级差Δt 考虑躲振荡，一般应大于1.5~2s
12
4. 整定计算举例
A 1 30km
ID.max
E1 115 / 3kV
B
3 2
5
9
Xs1.max= 25Ω
Xs1.min= 20Ω E2 115 / 3kV
Xs2.max= 30Ω
Xs2.min= 25Ω
C 60km 4
I2
K b.min

X s1.min Z12 X s2.max X s2.max
20 12 1 2.07 30
Z II set

0.7 (12

2.07 44.1)

72.3()
取较小者
Z II set

29()
19
(2) 灵敏性校验
K sen

Z II set
7
60km 6
10
8
t III 8

0.5s
t III
10

1.5s
Uk%= 10.5
ST= 31.5MVA
ID.max=350A,cosφD=0.9, z1=0.4Ω/km, φL=70o,Kss=1.5, UL.min=0.9UN(UN=110kV)
对相间短路距离保护1的I、II、III段进行整定计算 13
34
3.双侧电源线路上过渡电阻的影响
1
Ik
2
Ik
Rg Ik
Z m2

Ik Zk
(Ik Ik)Rg Ik
jX

Zk

Rg

Ik Ik
Rg
A
jX
Z
II 2
C
Z
I 2
Rg
B
R
Z1I
Z1II
Ik Ik
Rg
R
35
3.双侧电源线路上过渡电阻的影响
A1
测量阻抗的实部可能增大也可能减小。 若保护安装在送电侧，测量阻抗的电抗部 分会变小。 若保护安装在受电侧，测量阻抗的电抗部 分会变大。
37
Rg对距离保护的影响，与短路点的位置、继 电器的特性等有密切的关系。
对圆特性的方向阻抗继电器，在被保护区的始端 和末端短路时，过渡电阻的影响比较大；而在保护 区的中部短路时，影响较小。 在整定值相同的情况下，动作特性在+R轴方向所 占的面积越小，受过渡电阻的影响就越大。 过渡电阻对接地距离元件的影响要大于对相间距 离元件的影响。
jX
0
R
(c)
41
上节课重点知识回顾
距离保护的整定计算 对距离保护的评价 短路点过渡电阻对距离保护的影响
42
单侧电源线路上过渡电阻的影响
Rg的存在总是使保护安装处阻抗继电器的测量
阻抗增大，保护范围缩短。 保护装置距短路点越近，受过渡电阻影响越大， 有可能导致保护无选择性动作。 整定值越小，受过渡电阻的影响越大。
Zm2 Rg
jX
Zm1 ZAB Rg
两个保护同时以第II段的 时限动作，失去选择性。
A
jX
Z
II 2
C
Rg
B
Z1I
Z
I 2
R Z1II
R
33
Rg的存在总是使继电器的测量阻抗增大， 保护范围缩短。 保护装置距短路点越近，受过渡电阻影响 越大，有可能导致保护无选择性动作。 整定值越小，受过渡电阻的影响越大。
整定阻抗：
（1）与相邻下级线路距离保护II段或III段配合
Z III set1

K
III rel
(
Z
AB

K b.min
Z II set2
)
（2）与相邻下级变压器的电流、电压保护配合
Z III set1

K
III rel
(
Z
AB

K b.min
Z min
)
8
（3）按躲过最小负荷阻抗整定。考虑外部故障切 除后，电动机自启动时，应可靠返回
T
D
（1）与相邻线路距离I段配合
Z II set1

K II rel
( Z AB

K
b.min
ZI set2
)
其中
K II rel

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0.8
4
A
QF1
B
C
QF2
T
Dk
（2）与相邻变压器的快速保护相配合
Z II set1

K II rel
( Z AB

K b. min
ZT )
其中
K II rel

0.7
ss
Z L. min
K recos(set
L )

163.5 1.21.51.15 cos(70

25.8)

110.2()
21
(2) 灵敏性校验
1) 本线路末端短路时的灵敏系数（近后备）
K sen

Z III set
Z1-2

110.2 12
9.18 1.5
满足要求
对全阻抗继电器
Z III set1

Z L.min
K III rel

Kss
K
re
对方向阻抗继电器
Z III set1

K
III rel

K
ss
Z L. min
K recos(set
L )
jX
Z III set1
Z III set1
set
ZL.min
LR
9
（3）按躲过最小负荷阻抗整定。考虑外部故障切 除后，电动机自启动时，应可靠返回
保护区稳定，灵敏度高。
可靠性稍差。
27
应用：
在35kV-110kV作为相间短路的主保护和后 备保护；采用带零序电流补偿的接线方式， 在110kV线路中也可作为接地故障的保护。 在220kV及以上电压等级线路中作为后备 保护。
28
3.9 影响距离保护正确工作的 因素及其对策
29
影响阻抗继电器正确工作的因素： 短路点的过渡电阻 电力系统振荡 保护安装处与故障点之间的分支电路 TA、TV的误差 TV二次回路断线 串联补偿电容
Z34

0.85 24

20.4()
代入得
Z II set

0.8 (12 1.19 20.4)

29()
18
2) 按躲开相邻变
AB Xs1.min Z1-2
C
压器低压侧出口k2 点短路整定
I Xs2.m1ax
Z II set

K
II rel
(
Z12

Kb.min ZT )
ZT k2
Z1-2

29 12
2.47 1.25
满足要求
(3) 动作时间
t1II

t
I 3
t

0.5s
20
4. 距离 III 段的整定
(1) 整定阻抗
Z L.min
U L.min I D.max
0.9110 / 350
3 163.5()
Z III set1

K
III rel

K
Rge jα
A jX
Rge j
B
Rg
Z
I 3
Z
II 3
C
R
保护3欠范围拒动
47
3.9.2 电力系统振荡对距离保 护的影响
48
1. 振荡闭锁的概念
振荡：发电机与系统之间或两系统之间 功角δ的周期性摆动现象。 振荡闭锁：防止系统振荡时保护误动的 措施。
49
2.系统振荡时电压电流的变化规律
EM

1.54

1.2
满足要求
23
相邻变压器低压侧出口k2点短路时
K b.max

X s1.max
Z12 X s2.min X s2.min
25 12 1 2.48 25
K sen

12

110.2 2.48 44.1

0.9

1.2
不满足要求
变压器增加近后备保护，整定计算略