大学课件电力系统继电保护第三章第一节距离保护的基本原理与构成.ppt
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1、3.1 3.1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成3.1.1 距离保护的概念距离保护的概念距离保护距离保护利用短路时电压、电流同时变化的特征,测量利用短路时电压、电流同时变化的特征,测量电压与电流的比值,反应故障点到保护安装处的距离而工作电压与电流的比值,反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。的保护。整定距离整定距离Lset与距离保护的范围相对应的距离。与距离保护的范围相对应的距离。工作原理大致如下工作原理大致如下发发生生短短路路判为区外故障判为区外故障测出故障点到保护测出故障点到保护安装处距离安装处距离L Lk k保护不动作保护不动作判为区外故障判为区外故障判为区内故障判为
2、区内故障保护不动作保护不动作保护动作保护动作LkLset K2点故障点故障LkLset K1点故障点故障反方向故障反方向故障正方向故障正方向故障3.1.2测量阻抗及其与故障距离的关系测量阻抗及其与故障距离的关系n在距离保护中,测量阻抗通常用在距离保护中,测量阻抗通常用Zm来表示,它定义为来表示,它定义为保护安装处测量电压保护安装处测量电压 与测量电流与测量电流 之比,即:之比,即: 测量阻抗的阻抗值测量阻抗的阻抗值测量阻抗的阻抗角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实部,称测量电阻测量阻抗的虚部,称测量电抗测量阻抗的虚部,称测量电抗测量电压测量电压测量电流测量电流测量阻抗测量阻
3、抗 正常运行时正常运行时近似为额定电压近似为额定电压为负荷电流为负荷电流 为负荷阻抗为负荷阻抗发生短路时发生短路时降低降低增大增大为线路阻抗为线路阻抗参数参数系统系统在线路阻抗方向上,比较测量阻抗在线路阻抗方向上,比较测量阻抗 和整定阻抗和整定阻抗 就可以实就可以实现现 与与 的比较的比较故障在保护区内故障在保护区内故障在保护区外故障在保护区外3.1.4 三相系统测量电压与测量电流的选取三相系统测量电压与测量电流的选取只有测量电压、测量电流之间满足上述关系时,测量只有测量电压、测量电流之间满足上述关系时,测量元件才能正确反应故障距离。元件才能正确反应故障距离。 但在实际的三相系统情况下,由于存
4、在多种不同的短但在实际的三相系统情况下,由于存在多种不同的短路类型,而在各种不对称短路时,各相的电压电流都路类型,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上述关系,所以无法直接用各相的电不再简单地满足上述关系,所以无法直接用各相的电压、电流构成测量元件的测量电压和电流。压、电流构成测量元件的测量电压和电流。 当线路中当线路中k点发生短路故障时点发生短路故障时,按照对称分量法,可以求出母线按照对称分量法,可以求出母线M上各相的电压:上各相的电压: 1 1单相接地故障单相接地故障k k(1)(1)以以A A相单相接地故障为例进行分析。相单相接地故障为例进行分析。在在A A相金属性短路的
5、情况下,相金属性短路的情况下,有:有: 因此因此若令若令 、 分别作为保护的测量电压和测量电流分别作为保护的测量电压和测量电流 则有:则有:这时,测量元件ZmA能够正确反应故障距离 这种以保护安装处这种以保护安装处相电压为测量电压相电压为测量电压,以,以带零序电流补偿的相带零序电流补偿的相电流为测量电流电流为测量电流的接线方式称为接地距离保护接线方式。的接线方式称为接地距离保护接线方式。 A B C由于由于 、 均接近正常电压,而均接近正常电压,而 、 均接近均接近正常负荷电流,正常负荷电流,B B、C C两相测量元件的工作状态与正两相测量元件的工作状态与正常负荷状态相差不大,所以常负荷状态相
6、差不大,所以A A相故障时它们一般都相故障时它们一般都不会动作。不会动作。 同理分析表明同理分析表明: :在在B B相发生单相接地故障时相发生单相接地故障时: :用用 、 构成的测量元件能够正确反构成的测量元件能够正确反应故障距离应故障距离而而 、 或或 、 构成的测量元件不会动作;构成的测量元件不会动作; 在在C C相发生单相接地故障时相发生单相接地故障时: :用用 、 构成的测量元件能够正确反构成的测量元件能够正确反应故障距离应故障距离而而 、 或或 、 构成的测量元件不会动作;构成的测量元件不会动作; 2. 2. 2. 2. 两相接地故障两相接地故障两相接地故障两相接地故障k k k k
7、(1,1)(1,1)(1,1)(1,1)系统发生两相接地故障时,故系统发生两相接地故障时,故障点处两接地相的电压都为障点处两接地相的电压都为0。以以BC两相接地故障为例。两相接地故障为例。则:则: 令令 :或或 :ZmB、 ZmC均能够正确的反应故障距离均能够正确的反应故障距离 对非故障相对非故障相A A相:故障点处电压相:故障点处电压 ,故:,故: 所以,所以,Z ZmAmA不能正确的反应故障距离不能正确的反应故障距离 A B C若令若令: 则有:则有:所以,所以,Z ZmBCmBC也能正确反映故障距离。也能正确反映故障距离。 对于对于Z ZmABmAB、 Z ZmCAmCA,由于在测量电压
8、、电流中含有非故障相,由于在测量电压、电流中含有非故障相的电压电流量,的电压电流量,其值远大于短路阻抗,一般都不会动作。其值远大于短路阻抗,一般都不会动作。 且且同理可以分析出同理可以分析出ABAB两相或两相或CACA两相接地故障时各测量两相接地故障时各测量元件的动作情况元件的动作情况 。这种以保护安装处两相相间电压为测量电压,以两相电流差这种以保护安装处两相相间电压为测量电压,以两相电流差为测量电流的接线方式称为为测量电流的接线方式称为相间距离保护接线方式相间距离保护接线方式。3. 3. 3. 3. 两相不接地故障两相不接地故障两相不接地故障两相不接地故障k k(2)(2)在故障点在故障点k
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