电力网继电保护原理孙国凯

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1、第三章电网的距离保护第一节距离保护概述第二节阻抗继电器第三节阻抗继电器的接线方式第四节影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施第五节距离保护的整定计算一、距离保护的基本概念第一节距离保护概述思考：电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，对于容量大、电压高或结构复杂的网络，它们难于满足电网对保护的要求。电流、电压保护一般只适用于35kV及以下电压等级的配电网。对于110kV及以上电压等级的复杂网，线路保护采用何种保护方式？解决方法：采用一种新的保护方式——距离保护。距离保护：是反应保护安装处至

2、故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称之为阻抗保护。一、距离保护的基本概念距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，否则不动作，这个保护范围通常只用给定阻抗的大小来实现的。正常运行时保护安装处测量到的线路阻抗为负荷阻抗，即一、距离保护的基本概念Zm=在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗为保护安装地点到短路点的短路阻抗，即距离保护反应的信息量比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。一、

3、距离保护的基本概念二、时限特性距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯型时限特性。三、距离保护的组成1．起动元件:其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。2．方向元件:作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向继电器，或方向元件和阻抗元件相结合。3．距离元件：作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），一般采用阻抗继电器。4．时间元件：作用是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

4、择性，一般采用时间继电器。跳闸7645ZⅠZⅡZⅢtⅡtⅢ起动元件方向元件出口元件12238图3—2距离保护原理的组成元件框图正常运行时:起动元件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。如果故障点位于距离Ⅱ段之外的距离Ⅲ段保护范围内，……如果故障点位于距离Ⅰ段之外的距离Ⅱ段保护范围内，……如果故障点位于第Ⅰ段保护范围内，……正方向发生故障时:起动元件1和方向元件2动作，距离保护投入工作。三、距离保护的组成跳闸7645ZⅠZⅡZⅢtⅡtⅢ起动元件方向元件出口元件12238图3—2距离保护原理的组成元件框图第二节

5、阻抗继电器阻抗继电器主要作用是测量短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即Zm可以写成R+jX的复数形式，所以可以利用复数平面来分析继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出来。Zm=以下图中线路BC的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。其整定阻抗，并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。第二节阻抗继电器正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zm与R轴的夹角为线路的阻抗角d；第二节阻抗继电器反方向短路时：测量阻抗

6、在第三象限。如果测量阻抗的相量，落在　　向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。阻抗继电器的动作特性为一个圆。如下图所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。第二节阻抗继电器一、具有圆动作特性的阻抗继电器（一）特性分析及电压形成回路1．全阻抗继电器（1）幅值比较全阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为半径，以坐标原点为圆心的一个圆，动作区在圆内。没有方向性。全阻抗继电器的动作与边界条件为：或比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路如右图所示。全阻抗继电器动作方程为

7、一、具有圆动作特性的阻抗继电器（一）特性分析及电压形成回路幅值比较的继电器的动作方程为：（2）相位比较继电器的动作边界条件为:分子分母同乘以测量电流得（2）相位比较令故相位比较的动作方程为2．方向阻抗继电器（1）幅值比较方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，圆的直径为整定阻抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。这种继电器的动作具有方向性，阻抗动作方程为幅值比较的动作与边界条件为分子分母同乘以测量电流得2．方向阻抗继电器（1）幅值比较

8、故幅值比较的动作方程可写成（2）相位比较相位比较的方向阻抗继电器动作特性如下

9、图所示：其动作与边界条件为3．偏移特性阻抗继电器（1）幅值比较偏移特性阻抗继电器的动作特性，圆心坐标,圆的半径为，其动作与边界条件为两边同乘以测量电流得圆的直径为令故动作量：制动量：令故幅值比较的动作方程可写成（2）相位比较偏移特性阻抗继电器相位比较分析，如下图所示:分式上下同乘以测量电流得其相位比较的动作与边界条件为令相位比较偏移特性阻抗继电器的两电气量故相位比较的动作方程为4．直线特性阻抗继电器阻抗圆的半径为无穷大时，圆特性变为直线特性