电网的距离保护.ppt
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1、第3章 电网的距离保护,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.1.1 距离保护的引入 特点:保护安装点到故障点的短路阻抗不变 3.1.2 三段式距离保护整定 1 距离I段-其保护范围本回线末端 ZsetI=KrelIZAB 2 距离II段 本回线路的保护范围不伸出下回线的I段保护区 Zset.2II=KrelII ( ZAB+ KrelIZBC) 3 距离III段 躲开正常运行时的最小负荷阻抗整定,3.1 距离保护的原理,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.1.3 阻抗继电器 3.1.3.1 对阻抗继电器的要求 线路阻抗角 过渡电阻 负荷阻抗 3.1.3.2 具体的阻
2、抗继电器 如图 AZsetIm BUm |A| |B|比幅式 |Zm| |Zset| 如图 C=Um+ZsetIm D=-Um+ZsetIm |arc(C/D)| 90 比相式 |arc(Zm+Zset)/(Zset-Zm)| 90 比相式和比幅式具有相同的阻抗平面特性,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.1.3.3 理论依据 已知 A B C=A+B D=A-B 当|A|B| C D 夹角90 3.1.3.4 阻抗继电器的实现 1 全阻抗继电器 1)比幅式 2)比相式 3) 特点: 没有方向性;躲过渡电阻的能力强,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),2 方向阻抗继电器
3、 1)比幅式 |Zm-1/2Zset|1/2Zset| |Um-1/2ZsetIm|1/2ZsetIm| A=1/2Zset B= Zm-1/2Zset 2)比相式 C=A+B=Zm D=A-B=Zset-Zm |arg(C/D)| 90 或|arg(D/C)| 90 3)特点 存在死区,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3 具有偏移特性的阻抗继电器 设偏移度为 (一般515之间) 1)比幅式 |Zm- (Zset-Zset)| |Zset+Zset| 2)比相式 很容易得出比相式的表达式 4 最期望的阻抗继电器特性 没有死区又有方向性的保护特性,电力系统继电保护 (第3章 电网的
4、距离保护),3.2.1 接线方式 0 度接线方式 相间距离: AB 相 UmAB =UA-UB; ImAB =IA-IB BC 相 UmBC =UB-UC; ImAB =IB-IC CA 相 UmCA =UC-UA; ImAB =IC-IA 接地距离: A 相 UmA =UA; ImA =IA+ K3Io B 相 UmB =UB; ImB =IB+ K3Io C 相 UmC =UC; ImC =IC+ K3Io,3.2 阻抗继电器的接线方式,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.2.2 相间阻抗继电器的性能分析 3.2.2.1 三相短路K(3) AB相 ZmAB= Z1 BC相 Z
5、mBC= Z1 CA相 ZmCA= Z1 -用保护安装处到故障点的正序阻抗Z1来反应距离 3.2.2.2 二相短路K(2) 不失一般性 设BC相短路 BC 相 UBCZ1IBZ1IC ZmBC= Z1 AB相 ZmAB Z1 由于UAB很高,IA0 CA相 ZmCA Z1 由于UCA很高,IA0,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.2.2.3 二相接地短路K(1.1) 不失一般性 设BC相接地短路 用序网络分析法分析: U1=Ud1+Z1I1 U2=Ud2+Z2I2 U0=Ud0+Z0I0 BC 相 UB=a2U1+aU2+U0 =a2Z1I1+aZ2I2+Z0I0+(a2Ud1
6、+aUd2+Ud0) = a2Z1I1+aZ2I2+Z0I0 = Z1(a2I1+aI2+I0-I0)+Z0I0 = Z1(IB-I0)+Z0I0=Z1IB+(Z0-Z1)I0 UC= Z1Ic+(Z0-Z1)I0 UBC=UB-UC=Z1(IB-IC) ZmBC=Z1,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),AB相 ZmAB Z1 由于UAB很高,IA0 CA相 ZmCA Z1 由于UCA很高,IA0,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.2.2.4 单相接地短路K(1) 不失一般性 设A相接地短路 AB相 ZmAB Z1 由于UAB很高,IB0 BC相 ZmBC Z1 由
7、于UBC很高,IB0,IC0 CA相 ZmCA Z1 由于UCA很高,IC0,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.2.3 接地阻抗继电器的性能分析 3.2.3.1 单相接地短路K(1) 不失一般性 设A相接地短路 用序网络分析法分析: U1=Ud1+Z1I1 U2=Ud2+Z2I2 U0=Ud0+Z0I0 A相 UA=U1+U2+U0 =Z1I1+Z2I2+Z0I0+(Ud1+Ud2+Ud0) =Z1I1+Z2I2+Z0I0 = Z1(I1+I2+I0-I0)+Z0I0 = Z1(IA-I0)+Z0I0=Z1IA+(Z0-Z1)I0 =Z1(IA+(Z0-Z1)/Z1I0) =Z
8、1(IA+K3I0) K=(Z0-Z1)/(3Z1)=Const ZmA=Z1 B相 ZmB Z1 由于UB很高,IB0 C相 ZmC Z1 由于UC很高,IC0,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.2.3.2 三相短路K(3) A相 ZmA= Z1 B相 ZmB= Z1 C相 ZmC= Z1 3.2.3.3 二相短路K(2) 不失一般性 设BC相短路 A相 ZmA Z1 由于UA很高,IA0 B相 ZmB Z1 由于UB很高 C相 ZmC Z1 由于UC很高,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.2.3.4 二相接地短路K(1.1) 不失一般性 设BC相接地短路 用
9、序网络分析法分析: U1=Ud1+Z1I1 U2=Ud2+Z2I2 U0=Ud0+Z0I0 B 相 UB=a2U1+aU2+U0 =a2Z1I1+aZ2I2+Z0I0+(a2Ud1+aUd2+Ud0) = a2Z1I1+aZ2I2+Z0I0 = Z1(a2I1+aI2+I0-I0)+Z0I0 = Z1(IB-I0)+Z0I0=Z1IB+(Z0-Z1)I0 Z1(IB+K3I0) ZmB=Z1 C 相 同样分析可得 ZmC=Z1,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),A相 ZmA Z1 由于UA很高,IA0,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.2.4 正确测量的阻抗继电器总
10、结 只有故障相的继电器可以正确测量距离 故障相应理解为故障回路,而不是一般意义上的故障相。 表格:能正确测量的阻抗继电器 数字保护经常采用选择故障相的方法来减少CPU的运行负担,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.3.1 问题的提出 方向阻抗继电器,比相式: C=Um D=ZsetIm - Um |arc(C/D)| 90 或|arc(D/C)| 90 保护安装点出口处发生故障时 Um0 无法比相 死区是由于Um的消失而产生的。 如果Um不消失则问题就可能解决,3.3 具有记忆作用的方向阻抗继电器,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.3.2 Um 方向的分析 以K(
11、2)为例 Um的方向和Um0相同 C=Um0 D=ZsetIm - Um 3.3.3 Um0 方向的实现 a)Um较大时, Um起主导作用 b)引入非故障相电压 c)近处三相短路时,无死区 A) 如图 R5很大,XcXl 分析:三相短路,谐振回路记住了故障前的相位 分析:二相短路,非故障相电压产生的电压方向和Um相同 Ipj(Xl/Rp)*IR5 B) UBC.m0=UBC+UAe-j90 C) 数字保护中采用故障前的记忆电压,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.3.4 具有记忆作用的方向阻抗继电器性能分析 3.3.4.1 正前方发生故障 如图 Im=E/(Zs+Zm) Um=Z
12、mIm=(Zm/(Zs+Zm)E arg(C/D)=arg(Um0/(ZsetIm-Um) =arg(Zm+Zs)/(Zset-Zm)+arg(Um0/E) Um0和E基本同相: arg(Um0/E)0 | arg(Zm+Zs)/(Zset-Zm) | 90 偏移特性园,电力系统继电保护 (第3章 电网的距离保护),3.3.4.2 反方向发生故障 如图 Im=E/(Zs+(-Zm) (Zs含线路阻抗) = E/(Zm-Zs) Um=ZmIm arg(C/D)=arg(Um0/(ZsetIm-Um) =arg(Zm-Zs)/(Zset-Zm)+arg(Um0/E) Um0和E基本同相: arg(
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