继电保护基础理论讲解

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1、继电保护理论讲解（四）四.电网的距离保护距离保护的基本原理利用复数平面分析圆或直线特性阻抗继电器对接线方式的基本要求（一）距离保护的基本原理1．基本工作原理电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但它们的灵敏性受系统运行方式变化的影响较大，特别是在重负荷、长距离、电压等级高的复杂网络中，很难满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求，为此必须采用性能完善的保护装置。因而就引入了距离保护。距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子所加的电压和电流测知保护

2、安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为阻抗继电器的测量阻抗。其主要特点是：短路点距离保护安装点越近，其测量阻抗越小，相反地，短路点距离保护安装点越远，其测量阻抗越大，动作时间就越长。这样就可保证有选择性地切除故障线路。如图2—1（a）所示，K点短路时，保护1的测量阻抗是ZK，保护2的测量阻抗是。由于保护1距短路点较近，保护2距短路点较远，所以保护1的动作时间就比保护2的短。这样故障就由保护1动作切除，不会引起保护2的误动作。这种选择性的配合，是靠适当地选择各保护的整定阻抗值和动作时限来完成的。图2—1距离保护的基本原理距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离

3、的关系，称为距离保护的时限特性。为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，如图2－1（b）所示，并分别称为距离保护的I、II、III段，和上一章所讲的电流速断、限时电流速断以及过电流保护相对应。2．距离保护的时限特性距离保护的第I段是瞬时动作的，t1是保护本身的固有动作时间。以保护2为例，其第I段本应保护线路A－B的全长，即保护范围为全长的100％，然而实际上却是不可能的，因为当线路B－C出口处短路时，保护2第I段不应动作，为此，其起动阻抗的整定值必须躲开这一点短路时所测量到的阻抗ZAB，即Z‘op.2

4、继电器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数Kk（一般0.8~0.85），则Z‘op.2=(0.8~0.85)ZAB（2-1）同理对保护1的第I段整定值应Z‘op.1=(0.8~0.85)ZBC（2-2）如此整定后，距离I段就只能保护本线路全长的80%~85%，这是一个严重缺点。为了切除本线路末端15%~20%范围以内的故障，就需设置距离保护第II段。距离II段整定值的选择是相似于限时电流速断的，即应使其不超出下一条线路距离I段的保护范围，同时带有高出一个Δt的时限，以保证选择性。例如在图2-1（a）单侧电源网络中，当保护1第I段末端短路时，保护2的测量阻抗为Z

5、2=ZAB+Z‘op.1引入可靠系数Krel，则保护2的起动阻抗为Z2=Krel(ZAB+Z‘op.1)=(0.8+0.85)(ZAB+(0.8-0.85)ZBC(2-3)距离I段与II段的联合工作构成本线路的主保护。为了做为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也做为距离I、II段的后备保护，还应该装设距离保护第III段。对距离III段整定值的考虑是与过电流保护相似的，其起动阻抗要按躲开正常运行时的最小负荷阻抗来选择，而动作时限则应根据前过电流保护的原则，使其比距离III段保护范围内其他各保护的最大动作时限高一个Δt。3．距离保护的主要组成元件在一般情

6、况下，距离保护装置由以下回路组成。图2-2为三段式距离保护的简化逻辑框图。图2-2三段式距离保护的原理框图1）．起动回路起动回路主要由起动元件组成。起动元件可由过电流继电器、低阻抗继电器或反应于负序和零序电流的继电器构成。具体选用哪一种，应由被保护线路的情况确定。2）．测量回路（ZI、ZII、和ZIII）测量回路的I段和II段由阻抗继电器ZI和ZII组成而第III段由测量组抗继电器ZIII组成。测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于哪一段保护范围。3）．逻辑回路逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。门电路包括与门和或门，时间电路主要由tII和tII

7、I两个时间继电器构成。时间继电器的主要作用是按照故障点到保护安装地点的远近，根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性。4）．其它部分辅助相电流元件：接于相电流，作为辅助起动元件之用。重合闸后加速回路：瞬时加速I段或II段。执行元件：出口、信号、切换等其他功能。从图2-2可以看出，当正方向发生故障时，起动元件动作，如果故障位于第I段范围内，则ZI动作，并与起动元件的输出信号通过与门，瞬时作用于出口回路，动作于跳闸。如果故障位于距离II段保护范围内，则ZI不动而ZII动作，随即起动II段的时间元件tII，待tII延时到达后，也通过与门起动出口回路动作于

8、跳闸。如果