[工学]继电保护原理3.ppt

第3章 电网的距离保护 3.1 距离保护的基本原理 3.1.1 距离保护的基本原理 距离保护是反应保护安装处至故障点的距离，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（称测量阻抗）大小，故又称阻抗保护。 测量阻抗通常用Zm表示，它定义为保护安装处测量电压 与测量电流 之比，即 电力系统正常运行时， 近似为额定电压， 为负荷电流，Zm为负荷阻抗。负荷阻抗的量值较大，其阻抗角为数值较小的功率因数角(一般功率因数不低于0.9，对应的阻抗角不大于25.8°)，阻抗性质以电阻性为主。 当线路故障时，母线测量电压为 ，输电线路上测量电流为 这时测量阻抗为保护安装处到短路点的短路阻抗，即 在短路以后，母线电压下降，而流经保护安装处的电流增大，这样短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低，所以距离保护反应的信息量测量阻抗Zm在故障前后的变化比电流变化大，因而比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。 距离保护的实质是用整定阻抗Zset与被保护线路的测量阻抗Zm比较。当短路点在保护范围以内时，即Zm＜Zset时，保护动作；当Zm＞Zset时，保护不动作。因此，距离保护又称低阻抗保护。 3.1.2 三相系统中测量电压和测量电流的选取 在单相系统中，测量电压 就是保护安装处的电压，测量电流 就是被保护元件中流过的电流，系统金属性短路时两者间的关系为 现以下图所示网络中k点发生短路故障时的情况为例，对此问题予以分析 按照对称分量法，可以算出K点短路时M母线上各相的电压为 1. 单相接地短路故障 以A相接地为例，当A相发生金属性短路时， 则有： 2. 两相接地短路故障 系统发生金属性两相接地故障时，故障点处两接地相的电压都为0，以B、C两相接地故障为例，即 由于在B、C两相接地故障的情况下， 之间不存在 的关系，所以由它们构成测量电压、测量电流都不能正确测量故障距离。 由于在测量电压、电流中含有非故障相的电压、电流，且电压高、电流小，因此它们一般不会动作。 同理可知A、B两相或C、A两相接地故障时各故障相和非故障相元件的动作情况与B、C两相接地时相同。 3. 两相不接地短路故障 在金属性两相短路的情况下，故障点处两故障相的对地电压相等，各相电压都不为0，现以A、B两相故障为例，因 5. 故障环路的概念及测量电压、电流的选取 由以上对各种短路类型下正确测量故障距离的分析，可以寻找出接入距离保护中电压、电流间的规律。 在系统中性点直接接地系统中，发生单相接地时，故障电流在故障相与大地之间流通；两相接地短路时，故障电流既可在两故障相与大地间流通，也可在两故障相间流通；两相不接地短路时，故障电流在两故障相间流通；而三相短路时，故障电流可在任何两相间流通。 如果把故障电流可以流通的通路称为故障环路，则在单相接地短路时，存在一个故障相与大地之间的故障环路(相－地故障环路)；两相接地短路时，存在两个故障相与大地间的(相－地)故障环路和一个两故障相间的(相－相)故障环路；三相短路接地时，存在三个相－地故障环路和三个相－相故障环路。 上述分析表明，故障环路上的电压和环路中流通的电流之间满足 用它们作为测量电压和测量电流所算出的测量阻抗，能够正确反应保护安装处到故障点的距离。而非故障环路上的电压、电流之间不满足 由它们算出的测量阻抗就不能正确反应故障距离。 距离保护应取故障环路上的电压、电流作为判断故障距离的依据，而用非故障环路上的电压、电流计算得到的距离一般大于保护安装处到故障点的距离。 对于接地短路，取相－地故障环路，测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流，由它们算出的测量阻抗能够准确反应单相接地故障、两相接地故障和三相接地故障下的故障距离，这种合理选取相—地环路中电流、电压的方法称为接地距离保护接线方式。 对于相间短路，故障环路为相－相故障环路，取测量电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差，由它们算出的测量阻抗能够准确反应两相短路、三相短路和两相接地短路情况下的故障距离，这种合理选取相—相环路中电流、电压的方法称为相间距离保护接线方式。 两种接线方式的距离保护在各种不同类型短路时的动作情况如表3-1所示。 3.1.3 距离保护的时限特性 距离保护是利用测量阻抗来反应保护安装处至短路点之间的距离，当两个故障点分别发生在线路的末端或下一级线路始端时，