03 电网的距离保护.ppt

第3章电网的距离保护
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本章讲述了距离保护的基本工作原理、实现方法及影响距离保护正确动作的原因,重点讲述了过渡电阻、分支电流及系统振荡对测量阻抗的影响及防止措施,同时给出距离保护整定的原则及对其的评价和应用,最后对继电保护与变电站综合自动化系统予以简单介绍。
本章内容
● 距离保护的基本原理
● 阻抗继电器及其动作特性
● 阻抗继电器的实现方法
● 影响距离保护正确工作的因素
● 距离保护的整定计算和方法
● 继电保护与变电站综合自动化
● 对距离保护的评价及应用范围
●思考题与习题
距离保护的基本原理
随着电力系统的进一步发展,出现了容量大、电压高、距离长、负荷重和结构复杂的网络,这时简单的电流、电压保护就难于满足电网对保护的要求。如高压长距离、重负荷线路,由于负荷电流大,线路末端短路时,短路电流数值与负荷电流相差不大,故电流保护往往不能满足灵敏度的要求;对于电流速断保护,其保护范围受电网运行方式的变化而变化,保护范围不稳定,某些情况下甚至无保护区,所以不是所有情况下都能采用电流速断保护的;对于多电源复杂网络,方向过电流保护的动作时限往往不能按选择性的要求整定,且动作时限长,难于满足电力系统对保护快速动作的要求。自适应电流保护,是根据保护安装处正序电压、电流的故障分量,可计算出系统正序等值阻抗,同时通过选相可确定故障类型,取相应的短路类型系数值,使自适应电流保护的整定值随系统运行方式、短路类型而变化,这样就克服了传统电流保护的缺点,从而使保护区达到最佳效果。但在高电压、结构复杂的电网中,自适应电流保护的优点还不能得到发挥。因此,在结构复杂的高压电网中,应采用性能更加完善的保护装置,距离保护就是其中的一种。
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大小,故有时又称阻抗保护。
测量阻抗通常用表示,它定义为保护安装处测量电压与测量电流之比,即
距离保护的基本原理
式中——一复数,在复平面上既可以用极坐标形式表示,也可以用直角坐标形式表示,即
(3-2)
∠
式中| |——测量阻抗的阻抗值;
——测量阻抗的阻抗角;
——测量阻抗的实部,称测量电阻;
——测量阻抗的虚部,称测量电抗。
距离保护的基本原理
电力系统正常运行时, 近似为额定电压, 为负荷电流, 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(,对应
°),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
=
/
=
/
=
= / = / = (3-3)
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在故障前后变化比电流变化大,因而比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。
距离保护的基本原理
距离保护的实质是用整定阻抗与被保护线路的测量阻抗比较。当短路点在保护范围以内时,即< 时,保护动作;当> 时,保护不动作。因此,距离保护又称低阻抗保护。
距离保护的基本原理
三相系统中测量电压和测量电流的选取
上面的讨论是以单相系统为基础的,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
(3-4)
式中为单位长度线路的复阻抗,单位为, 、分别为单位长度线路的正序电阻和电抗。
式(3-4)是距离保护能够用测量阻抗来正确表示故障距离的前提和基础,即只有测量电压、测量电流之间满足该式,测量阻抗才能准确反应故障的距离。
在实际三相系统中,可能发生多种不同的短路故障,而在各种不对称短路时,各相的电压、电流都不再简单地满足式(3-4),需要寻找满足式(3-4)的电压、电流接入保护装置,以构成在三相系统中可以用的距离保护。
,对此问题予以分析。
距离保护的基本原理
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距离保护的基本原理