[工学]高电压与继电保护》之继电保护部分第3章.ppt

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1、第第1 1节节 距离保护作用原理距离保护作用原理一、距离保护的基本概念一、距离保护的基本概念 电流保护：反映故障电流大小。电流保护：反映故障电流大小。 简单、经济、工作可靠；简单、经济、工作可靠； 受系统接线方式、运行方式的影响，很难满足受系统接线方式、运行方式的影响，很难满足“四性四性”要要求。求。 距离保护：反应故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根距离保护：反应故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根 据距离的远近而确定动作时间。据距离的远近而确定动作时间。 阻抗继电器：输入为电压（阻抗继电器：输入为电压（UJ）、电流（）、电流（IJ），）， 测量阻抗测量阻抗ZJ（保护安装点至

2、短路点之间的阻抗）。（保护安装点至短路点之间的阻抗）。 二、距离保护的时限特性二、距离保护的时限特性 t = f ( l )短路点距离保护安装点近时，短路点距离保护安装点近时，ZJ小，动作时间短；小，动作时间短；短路点距离保护安装点远时，短路点距离保护安装点远时，ZJ大，动作时间长；大，动作时间长；阶梯型时限特性，阶梯型时限特性，I、II、III段。段。III.2dzZII.2(0.80.85)dzkABABZK ZZIIIII.2.1()0.8(0.80.85)dzkABdzABBCZKZZZZ躲开正常运行时的负荷阻抗躲开正常运行时的负荷阻抗主保护：主保护：后备保护：后备保护：三、距离保护的

3、主要组成元件三、距离保护的主要组成元件起动元件：过电流继电器、低阻抗继电器、起动元件：过电流继电器、低阻抗继电器、 反映负序、零序电流的继电器。反映负序、零序电流的继电器。 第二节第二节 阻抗继电器阻抗继电器 阻抗继电器：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，测量保护安装点至短路点之间的距离，与整定阻抗比较， 确定保护是否应该动作。确定保护是否应该动作。 单相式：加入继电器的只有一个电压单相式：加入继电器的只有一个电压 UJ 和一个电流和一个电流 IJ , 它只能反它只能反 映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故

4、障。 多相式：加入继电器的是几个相的补偿后电压，可以反应不同相多相式：加入继电器的是几个相的补偿后电压，可以反应不同相 别组合的相间和接地短路。不能用测量阻抗的概念来分别组合的相间和接地短路。不能用测量阻抗的概念来分 析。析。JJJJJUZRjXIUI测 量 阻 抗 ： 相 电 压 或 线 电 压： 相 电 流 或 相 电 流 之 差反 映 的 短 路 类 型 ： 接 地 或 相 间 短 路一、一、 构成阻抗继电器的基本原则构成阻抗继电器的基本原则 1. 测量阻抗与一次系统阻抗之间的关系测量阻抗与一次系统阻抗之间的关系/;/ByJlJdJBClyUnUnZZIInn动作区：动作区： 阴影区阴影

5、区= 圆圆1. 全阻抗继电器特性全阻抗继电器特性2. 方向阻抗继电器特性方向阻抗继电器特性3. 偏移阻抗继电器特性偏移阻抗继电器特性其它：四边型、透镜型等其它：四边型、透镜型等2. 动作特性动作特性 为了减少过渡电阻和互感器误差的影响，简为了减少过渡电阻和互感器误差的影响，简化继电器接线继电器接线，便于制造调试，化继电器接线继电器接线，便于制造调试， 二、复平面分析圆或直线特性的阻抗继电器二、复平面分析圆或直线特性的阻抗继电器 1. 全阻抗继电器全阻抗继电器动作特性：唯一取决于短路点到保护安装处的动作特性：唯一取决于短路点到保护安装处的阻抗大小，与测量阻抗的阻抗角无关，也与短阻抗大小，与测量阻

6、抗的阻抗角无关，也与短路发生在保护安装处的正向或反向无关。路发生在保护安装处的正向或反向无关。缺点：无方向性。缺点：无方向性。 J zd 动作条件：动作条件： （1）比幅式）比幅式 （2）比相式）比相式JzdJJzdZZUI Z270arg90270arg90270arg90:JzdJzdJJzdJJzdPPZZZZUI ZUI ZUUUU极化电压,补偿电压幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：（1）幅值比较原理：）幅值比较原理：（2）相位比较原理：）相位比较原理：AB270arg90CD2;2CDACBADBACDB平行四边型法则：平行四边型法则：C

7、DABarg90ABCDarg90ABCDarg90ABCD成立条件：成立条件：（1）A、B、C、D为同一频率正弦交流量；为同一频率正弦交流量；（2）短路暂态过程中的非周期分量和谐波分量不成立。）短路暂态过程中的非周期分量和谐波分量不成立。CDABCDAB2. 方向阻抗继电器方向阻抗继电器 动作特性：动作特性：以整定阻抗为直径的通过坐标原点的一个以整定阻抗为直径的通过坐标原点的一个圆，继电器的起动阻抗随圆，继电器的起动阻抗随 的不同而变化。的不同而变化。 当当 等于等于Zzd的阻抗角时，继电器保护范围最大，工作的阻抗角时，继电器保护范围最大，工作最灵敏。最灵敏。 这个角度称为继电器的最大灵敏角

8、。这个角度称为继电器的最大灵敏角。J J （1）比幅式）比幅式 （2）比相式）比相式11221122JzdzdJJzdJzdZZZUI ZI Z270arg90270arg90270arg90JJzdJJJzdPZZZUUI ZUU3. 偏移阻抗继电器偏移阻抗继电器（1）比幅式）比幅式 （2）比相式）比相式00000112Jz dJJJz dz dZZZZUI ZIZZZZ270arg90270arg90270arg90zdJJzdJzdJJJzdPZZZZI ZUUI ZUU4. 功率方向继电器功率方向继电器（1）比幅式）比幅式（2）比相式）比相式00ZZZZJJ90arg9090arg90

9、90arg9000UUZIUZZPJJJ90arg9022JzdJzdJJzdJJJzdJUZIZIUZIUZZZ 直线特性继电器（直线特性继电器（P75）5. 动作角度范围变化对继电器特性的影响动作角度范围变化对继电器特性的影响透镜型继电器：透镜型继电器：60arg60JzdJJUZIU120arg120JzdJJUZIU苹果型继电器：苹果型继电器： 折线型继电器：折线型继电器：60arg600ZIUJJ第第2节节 阻抗继电器交流回路原理接线阻抗继电器交流回路原理接线90arg902121JzdJJzdJzdJJUZIUZIZIU比相：比幅：例：方向阻抗继电器动作条件：例：方向阻抗继电器动作

10、条件： UAUBUCUD基本上是由基本上是由UJ和和IJZzd组合而成。组合而成。 UJ可直接从可直接从PT二次侧取得，必要时经二次侧取得，必要时经YB变换。变换。 IJZzd则经过则经过DKB(电抗互感器电抗互感器)获得。获得。 1. 电抗互感器DKB的工作原理JIrJrJIKEUIIIIEII22020:)90(:铁损滞后约励磁电流次级开路时： JIJrJrJIKUIIIIIIII2020KI : 复比例常数（复比例常数（），通过调整），通过调整R来实现。来实现。2. 阻抗继电器的交流回路原理接线阻抗继电器的交流回路原理接线zdJJZIU90arg90JzdJJzdJUZIUZIzdJzd

11、JJZIZIU212190arg90JzdJJUZIU四、幅值比较回路四、幅值比较回路 U Uabab=U=Ua a-U-Ub b0 0 动作动作 I Iabab=I=Ia a-I-Ib b0 0 动作动作整流电路：整流电路：极化继电器极化继电器J J：直流型继电器。：直流型继电器。 具有电流单方向动作的继电器。具有电流单方向动作的继电器。 流过反方向电流时不动作。流过反方向电流时不动作。五、相位比较回路五、相位比较回路1.1.测量瞬时值同时为正或同时为负的与门比相电路测量瞬时值同时为正或同时为负的与门比相电路 原理同功率方向继电器原理同功率方向继电器90arg90DC测量两测量两C、D同时为

12、正或负的持续时间同时为正或负的持续时间2.2.测量瞬时值为一正一负的异或门比相回路测量瞬时值为一正一负的异或门比相回路 90arg270DC测量测量C、D一为正、一为负的持续时间一为正、一为负的持续时间3.3.脉冲式比相回路脉冲式比相回路 0arg180DC4.4.过渡过程对相位比较式继电器的影响过渡过程对相位比较式继电器的影响 暂态超越：短路暂态过程中的非周期分量使保护超范围暂态超越：短路暂态过程中的非周期分量使保护超范围 动作的情况。即保护范围外故障时可能误动。动作的情况。即保护范围外故障时可能误动。 最大灵敏角下：最大灵敏角下： 5 5。 措施：（措施：（1）对极化电压和补偿电压进行滤波

13、；）对极化电压和补偿电压进行滤波； （2）正负半周比相、与门输出。）正负半周比相、与门输出。 六、四边型特性阻抗继电器A-O-C: 功率方向继电器，动作范围功率方向继电器，动作范围小：方向阻抗、偏移阻抗、全阻抗小：方向阻抗、偏移阻抗、全阻抗5. 防止过渡电阻的方法防止过渡电阻的方法2 2）利用瞬时测量装置）利用瞬时测量装置1 1）改善阻抗继电器的动作特性）改善阻抗继电器的动作特性电抗特性；电抗特性；四边形特性；四边形特性；圆圆 四边形特性；四边形特性；四边型特性阻抗继电器四边型特性阻抗继电器A-O-C: 功率方向继电器，动作范围功率方向继电器，动作范围 误动误动 1. 电力系统振荡时电压电流的

14、分布电力系统振荡时电压电流的分布三相系统三相系统单相系统单相系统沿线电压分布：沿线电压分布：线路上各点的电压向量均在线路上各点的电压向量均在UM、UN的连线上的连线上振荡中心振荡中心Z：线路上电压最低的那一点。垂线线路上电压最低的那一点。垂线 （1）系统阻抗角系统阻抗角=线路阻抗角，线路阻抗角，EM=EN时，时，Z位置固定，位置固定，(ZM+ZN+Zl)/2， =180时，时，UZ=0，相当于三相短路。，相当于三相短路。 （2）其它情况：垂线，其它情况：垂线，Z位置随位置随 变化。变化。2. 振荡状态下电流与振荡角度的关系振荡状态下电流与振荡角度的关系 变化时，电流幅值随之变化：变化时，电流幅

15、值随之变化： （2k+1） , IM 最大最大 2k , IM 最小最小 不变时，电流为正弦波。不变时，电流为正弦波。3. 电力系统振荡对距离保护的影响电力系统振荡对距离保护的影响在近似计算中，假定在近似计算中，假定h=1上移动。的垂直平分线在.OOZZMJ保护安装地点不同时：保护安装地点不同时：m=1/2时，时，Z 保护安装点；保护安装点；m1/2时，时，Z 保护背后；保护背后；m1.5s） 。保护不同安装地点受振荡的影响：保护不同安装地点受振荡的影响： 振荡中心越靠近保护保护安装地点，受振荡影响越大；振荡中心越靠近保护保护安装地点，受振荡影响越大； 振荡中心位于保护范围以外或反方向时，振荡

16、时不会误动。振荡中心位于保护范围以外或反方向时，振荡时不会误动。 振荡闭锁回路振荡闭锁回路目的：振荡时将保护闭锁目的：振荡时将保护闭锁U U、I I均周期性变化，变化速度慢均周期性变化，变化速度慢任一点电压和电流的相位均在变化任一点电压和电流的相位均在变化对称，没有负序或零序分量对称，没有负序或零序分量（1）系统振荡与短路的区别）系统振荡与短路的区别（2）对振荡闭锁回路的要求：）对振荡闭锁回路的要求：系统发生振荡而没有故障时应可靠地将保护闭锁，系统发生振荡而没有故障时应可靠地将保护闭锁， 且振荡不停息，闭锁不应解除。且振荡不停息，闭锁不应解除。系统发生各种类型的故障系统发生各种类型的故障( (

17、包括转换性故障包括转换性故障) )保护应保护应 不被闭锁而能可靠地动作。不被闭锁而能可靠地动作。振荡的过程中发生故障时，保护应能正确地动作。振荡的过程中发生故障时，保护应能正确地动作。先故障后又发生振荡时保护不致无选择性的动作。先故障后又发生振荡时保护不致无选择性的动作。5. 振荡闭锁回路振荡闭锁回路1 1）反应测量阻抗变化速度的振荡闭锁回路）反应测量阻抗变化速度的振荡闭锁回路I段、段、II段采用方向阻抗继电器；段采用方向阻抗继电器；III段采用偏移特性阻抗继电器。段采用偏移特性阻抗继电器。 振荡时：振荡时：ZIII、ZII 、ZI先后起动；先后起动；短路时：短路时： ZIII、ZII 、ZI

18、同时起动；同时起动； ZIII、ZII、ZI同时动作时，允许同时动作时，允许ZI、ZII动作于跳闸；动作于跳闸； ZIII先起动，经过时间先起动，经过时间t0后后ZI、ZII才起动时，则把才起动时，则把ZI、ZII闭锁。闭锁。 2 2）利用负序（或零序）电流增量元件起动的振荡闭锁回路）利用负序（或零序）电流增量元件起动的振荡闭锁回路 负序分量滤过器：负序分量滤过器： 负序电压滤过器负序电压滤过器 负序电流滤过器负序电流滤过器负序电流过滤器负序电流过滤器产生负序和零序电流增量原理图产生负序和零序电流增量原理图QDJC1 短路时：短路时：I2和和3I0突然变化，电容突然变化，电容C1充电，充电，Q

19、DJ动作动作; C1充满电充满电 后，后，QDJ中电流消失，但可通过另一个自保持线圈保中电流消失，但可通过另一个自保持线圈保 持在动作状态。持在动作状态。 正常时：正常时：I2和和3I0缓慢变化或平稳不变，电容缓慢变化或平稳不变，电容C1中不会产生电中不会产生电 流，流，QDJ不会动作。不会动作。 原理：振荡时，电流增大、电压降低，过电流继电器或距离三原理：振荡时，电流增大、电压降低，过电流继电器或距离三 段继电器动作，它们立即启动振荡闭锁执行继电器，断段继电器动作，它们立即启动振荡闭锁执行继电器，断 开距离开距离I段、段、II段的跳闸回路，将保护闭锁；段的跳闸回路，将保护闭锁； 短路时，短路时，QDJ短时动作，使振荡闭锁执行继电器的动作短时动作，使振荡闭锁执行继电器的动作 延缓延缓0.20.3秒，此期间，距离保护的秒，此期间，距离保护的I段、段、II段可以跳段可以跳 闸。闸。