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西安电力高等专科学校继电保护课程教案授课顺序课时数2累计课时章节名称 第五章 电网的距离保护教学目的 1.了解距离保护的构成； 2. 理解距离保护的基本原理、动作特性；3. 掌握单相式阻抗继电器的动作特性及动作方程。教学重点: （1）距离保护的基本原理；（2）方向阻抗继电器的动作特性。教学难点及突破难点的办法 教学难点：距离保护的基本原理；方向阻抗继电器的动作特性。突破难点的办法：动画演示三段式距离保护的动作行为，便于学生理解三段式距离保护的原理。通过比较各种特性阻抗继电器的动作特性理解方向阻抗继电器的动作特性。布置作业 思考题：1、3 习题：2、4参考书目 1电力系统继电保护原理 天津大学（第三版） 贺家李，宋从矩主编2电力系统继电保护 第二版 许建安主编 中国水利水电出版社3 电力系统继电保护 张保会 等主编 中国电力出版社课堂教学环节一、提问复习 电流电压保护优点和缺点是什么？二、引入新课6.1 距离保护的基本原理6.2 阻抗继电器三、本节课小结：(1) 距离保护的基本原理(2) 单相式圆特性阻抗继电器的动作特性与动作方程(3) 圆特性的方向阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗、动作阻抗的概念6 电网的距离保护6-1 距离保护的基本原理一、基本概念 距离保护是由阻抗继电器完成电压、电流比值测量，根据比值的大小来判断故障的远近，并利用故障的远近确定动作时间的一种保护装置。通常将该比值称为阻抗继电器的测量阻抗表示为： 正常运行时，加在阻抗继电器上的电压为额定电压，电流为负荷电流，此时测量阻抗就是负荷阻抗： 下图中k点短路时，加在阻抗继电器上的电压为母线的残压，电流为短路电流，阻抗继电器的一次测量阻抗就是短路阻抗 ： 由于，因此。故利用阻抗继电器的测量阻抗可以区分故障与正常运行，并且能够判断出故障的远近。故障点k距离保护安装处越远，测量阻抗越大。因此测量阻抗越大，保护动作时间应当越长，并采用三段式距离保护来满足继电保护的基本要求。三段式距离保护的动作原则与电流保护类似。距离保护阶梯型时限特性见下图。 （1）i段瞬时动作，为保证选择性，保护区不能伸出本线路，即测量阻抗小于本线路阻抗时动作。引入可靠系数=（0.80.85），保护pd1的i段动作阻抗为： （2）ii段延时动作，为保证选择性，保护区不能伸出相邻线路i段保护区，即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路i段动作阻抗之和时动作。引入可靠系数（一般取0.8），保护pd1的ii段动作阻抗为： （3）iii段除了作为本线路的近后备保护外，还要作为相邻线路的远后备保护。其测量阻抗小于负荷阻抗时起动，故动作阻抗小于最小的负荷阻抗。动作时间与电流保护iii段时间有相同的配置原则，即大于相邻线路最长的动作时间。二、距离保护组成 三段式距离保护的单相原理框图如上图所示，由起动元件、测量元件与逻辑回路三部分组成。（1）起动元件起动元件的主要作用是在被保护线路发生故障时起动保护装置或进入故障计算程序。采用负序电流及电流突变量元件作为起动元件。（2）测量元件 测量元件完成保护安装处到故障点阻抗或距离的测量，并与事先确定好的整定值进行比较，当保护区内部故障时动作，外部故障时不动作。测量元件由i、ii、iii段的阻抗继电器1kr、2kr、3kr来完成。（3）逻辑回路 逻辑回路一般由一些逻辑门与时间元件组成，用于判断保护区内部或外部故障，并在不同保护区内部故障时以相应的动作延时控制断路器的跳闸。 6-2 阻抗继电器的分类与特性一、阻抗继电器的分类与基本原理阻抗继电器是距离保护的核心元件，它的作用是用来测量保护安装处故障点到故障点的阻抗（距离），并与整定值进行比较，以确定是保护区内部故障还是保护区外故障。1.阻抗继电器分类（1）阻抗继电器分类根据阻抗继电器的比较原理，阻抗继电器可以分为幅值比较式和相位比较式。（2）根据阻抗继电器的输入量不同，阻抗继电器可以分为单相式（第i型）和多相补偿式（第ii型）两种。（3）根据阻抗继电器的动作边界（动作特性）的形状不同，阻抗继电器可以分为圆特性阻抗继电器和多边形特性阻抗继电器（包括直线特性阻抗继电器）两种。2.阻抗继电器的基本概念单相式阻抗继电器，是指只输入一个电压（相电压或相间电压）、一个电流（相电流或相电流差）的阻抗继电器。而多相补偿式阻抗继电器是输入不止一个电压或一个电流的阻抗继电器。（本节只介绍单相阻抗继电器）对于单相式阻抗继电器，加入继电器的电压和电流的比值称为测量阻抗，即阻抗继电器的动作与否取决于其测量阻抗与整定阻抗的比较，若满足则继电器动作，反之不动作。（整定阻抗就是保护区的线路阻抗的二次值。）由于与都是复数，因此分析阻抗继电器的动作特性是利用复平面来分析。为了便于两个复数与的比较，阻抗继电器中一般通过作出圆或者是多边形，再看测量阻抗是否处于圆（或多边形）内，如果位于其中则继电器动作。 左图画出了单相式阻抗继电器的原理接线与动作特性。图中，圆内为动作区，圆为动作边界，称为阻抗继电器的动作特性，动作特性上的阻抗称为起动阻抗zact，从图中可见在不同角度下，动作阻抗各不相同。整定阻抗zset的阻抗角为整定阻抗角，在图中整定阻抗角对应的起动阻抗最大。起动阻抗最大所对应的角度称为阻抗继电器的最灵敏角sen，在本图中sen就是整定阻抗角，即sen=argzset。 线路正方向故障时，测量阻抗角为线路阻抗角，测量阻抗在第i象限；在反方向故障时，流过反方向电流，测量阻抗角为1+180o，测量阻抗在第iii象限；线路正常运行时，送电侧测量阻抗角为负荷阻抗角40o，受电侧测量阻抗角约220o。二、圆特性阻抗继电器1全阻抗继电器 动作特性如图（a）所示，以保护安装点为圆心（坐标原点），以为半径的圆。圆内为动作区。测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。 无论多大，它没有方向性。幅值比较原理： 相位比较原理： 2.方向阻抗继电器方向阻抗继电器动作特性如图（c）所示。以为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动作区。随改变而改变，当等于的阻抗角时，最大等于，即保护范围最大，工作最灵敏。幅值比较原理：相位比较原理： 3.偏移特性阻抗继电器 偏移特性阻抗继电器特性圆如图（b）所示。正方向整理阻抗为 ，反方向整理阻抗为， 圆内动作。圆心为： 半径为： 随改变而改变,但没有安全的方向性。幅值比较原理：相位比较原理：4.总结三种阻抗的意义测量阻抗：由加入继电器的电压与电流的比值确定。整定阻抗：一般取保护安装处到保护范围末端的线路阻抗归算到二次侧的值。起动阻抗（动作阻抗）：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压和电流的比值。本次课小结：本次课讲述了距离保护的基本原理、圆特性阻抗继电器的动作特性和动作方程以及一些基本概念。(1) 距离保护的基本原理距离保护是由阻抗继电器完成电压、电流比值测量，根据比值的大小来判断故障的远近，并利用故障的远近确定动作时间的一种保护装置。(2) 单相式圆特性阻抗继电器的动作特性与动作方程单相式圆特性阻抗继电器包括偏移特性阻抗继电器、方向阻抗继电器、全阻抗继电器。(3) 圆特性的方向阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗、动作阻抗的概念测量阻抗：由加入继电器的电压与电流的比值确定。整定阻抗：一般取保护安装处到保护范围末端的线路阻抗归算到二次侧的值。起动阻抗（动作阻抗）：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压和电流的比值。西安电力高等专科学校继电保护课程教案授课顺序课时数2累计课时章节名称 第五章 电网的距离保护教学目的 1. 了解直线特性阻抗继电器的动作方程；2. 理解四边型阻抗继电器动作特性的实现方法；3掌握阻抗继电器精确工作电流的基本概念；4掌握阻抗继电器的接线方式。教学重点: 四边型阻抗继电器动作特性的实现方法；阻抗继电器精确工作电流的基本概念教学难点及突破难点的办法 教学难点：四边型阻抗继电器动作特性的实现方法突破难点的办法：多媒体课件讲授布置作业 思考题：5、20 习题：11、24参考书目 1电力系统继电保护原理 天津大学（第三版） 贺家李，宋从矩主编2电力系统继电保护 第二版 许建安主编 中国水利水电出版社3 电力系统继电保护 张保会 等主编 中国电力出版社课堂教学环节一、提问复习 （1）距离保护的概念（2）方向阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗、动作阻抗的概念二、引入新课6.2.3直线特性阻抗继电器6.2.4阻抗继电器的精确工作电流6.3 阻抗继电器的接线方式三、本节课小结：（1）多边型阻抗继电器与圆特性阻抗继电器的性能比较（2）阻抗继电器精确工作电流的概念与作用（4）阻抗继电器的接线方式6 电网的距离保护6-2 阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器1.电抗继电器直线特性的阻抗继电器的动作特性如图（a）所示，阴影侧为动作区。相位比较的动作特性：2.四边形阻抗继电器四边形阻抗继电器的动作特性如图（b）所示，四边形内部为动作区。按照三段式距离保护的整定原则整定，按照最小负荷阻抗的电阻分量整定。四个角度说明如下：（1）第二象限的角度：为保证被保护线路金属性短路故障时可靠动作，一般取。（2）电抗线倾斜角度：防止保护区末端经过过渡电阻短路时可能出现的超范围动作，一般取。（3）角度：在双电源电路上，考虑到经过过渡电阻短路时，线路始端故障时的附加测量阻抗比末端故障时小，所以该角度小于线路阻抗角，一般取600。（4）第四象限角度：当线路出口经过过渡电阻短路时，测量阻抗可能出现容性，为保证可靠动作，一般取300。相位比较原理的动作方程：折线aoc：线段ab： 线段bc：四、阻抗继电器的精确工作电流当电流很小时，继电器是无法动作的。为了考核阻抗继电器的性能，引入了精确工作电流的概念。精确工作电流是指当（阻抗继电器电压与电流夹角为最灵敏角），且起动阻抗时，使得继电器刚好动作的电流。其中的最小值称为最小精确工作电流，最大值称为最大精确工作电流。测量阻抗继电器的精确工作电流方法是给继电器加不同的电流，测出使得继电器刚好动作的电压（电压与电流夹角为最灵敏角），电压与电流的比值就是起动阻抗。作出曲线，并取与直线的交点，对应的电流值就是精确工作电流 。 6-3 阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式是指接入阻抗继电器的电压与电流的相别组合方式。因此应当满足如下要求：（1）测量阻抗与保护安装处到故障点的距离成正比，而与系统的运行方式无关。 （2）测量阻抗应与短路类型无关，即同一故障点不同类型的短路故障时的测量阻抗应当一样。一、相间距离保护00接线根据上面的分析，反应相间故障的阻抗继电器接线应当以相间电压作为继电器电压，以相间电流差为继电器电流。由于在负荷电流下（cos=1）继电器电压电流为00，所以这种接线称为相间距离保护0接线。接线如下表所示。 二、接地距离保护零序补偿接线在中性点直接接地电网中，当零序电流保护不能满足要求时，一般考虑采用接地距离保护，它的主要任务是反应电网的接地故障。反应接地故障的阻抗继电器接线应当以相电压作为继电器电压，以相电流加为继电器电流，此接线方式称为零序补偿接线。接线如下表所示。 三、阻抗继电器在各种故障时的动作情况阻抗继电器用于构成相间距离保护时采用 接线，用于构成接地距离保护时采用零序补偿接线。在线路发生各种故障时，阻抗继电器的动作情况如下表所示。故障类型anbncnabnbcncanabbccaabckrakrbkrckrabkrbckrca注：an表示a相接地，其余依此类推。正确测量为，反之 从表中可以看出，发生故障时只有故障相相关的阻抗继电器可以正确测量，因此有必要先选出故障相，再对对应的可以正确测量的故障相阻抗继电器进行计算，这样可以减少计算的时间，从而加快微机保护的动作速度。比如判断出是a相接地故障时，可以只对kra是否动作进行计算。本次课小结：（1）多边型阻抗继电器与圆特性阻抗继电器的性能比较（2）阻抗继电器精确工作电流的概念与作用（4）阻抗继电器的接线方式西安电力高等专科学校继电保护课程教案授课顺序课时数2累计课时章节名称 第五章 电网的距离保护教学目的 1.熟悉消除方向阻抗继电器电压死区的方法；2.掌握工频变化量阻抗继电器和正序电压极化阻抗继电器的原理及特点。教学重点: 工频变化量阻抗继电器和正序电压极化阻抗继电器的原理及特点教学难点及突破难点的办法 教学难点：工频变化量阻抗继电器和正序电压极化阻抗继电器动作特性的分析方法突破难点的办法：通过动画演示上述阻抗继电器在线路正、反方向故障使阻抗继电器的动作特性，使学生能较好理解该阻抗继电器的原理。布置作业 思考题：10、11 习题：8、9参考书目 1电力系统继电保护原理 天津大学（第三版） 贺家李，宋从矩主编2电力系统继电保护 第二版 许建安主编 中国水利水电出版社3 电力系统继电保护 张保会 等主编 中国电力出版社课堂教学环节一、提问复习 （1）阻抗继电器精确工作电流的基本概念（2）阻抗继电器的接线方式二、引入新课6.4 实用方向阻抗元件的原理6.4.1方向阻抗继电器电压的死区及消除的方法6.4.2 工频变化量阻抗继电器6.4.3 正序电压极化阻抗继电器三、本节课小结：(1) 方向阻抗继电器电压的死区及消除的方法（2）工频变化量阻抗继电器和正序电压极化阻抗继电器的原理和特点。6 电网的距离保护6-4 实用方向阻抗元件的原理一、方向阻抗继电器的死区及消除方法1.死区 当保护出口短路时，引入阻抗继电器的电压代入比幅方程，式子两边相等，不满足动作条件。将代入比相方程中的分母为零，零相量的角度是任意的，因此也就无法比相。即方向阻抗继电器无法动作。因此方向阻抗继电器在保护出口短路时有电压死区。 2.死区消除方法 方向阻抗继电器死区的消除方法一般有两种： 记忆 既然出口故障时，那么将故障前电压的相位加以记忆，这样就可以防止方向阻抗元件的拒动。在微机保护中，可以直接利用一个或两个周波前的电压进行比较，从而达到记忆的作用。 引入第三相电压在微机距离保护中采用的正序电压，在相位上就相当于引入了第三相电压。可以消除出口两相短路。选用的方向阻抗继电器，应具备如下条件：能够正确测量保护安装处到故障点的距离，保证没有正方向出口死区，在反方向故障时可靠的不动作。 在微机保护中广泛的采用了工频变化量阻抗继电器、低电压相间阻抗继电器与四边形阻抗继电器，接下来就对这几种阻抗继电器进行简单的分析。二、工频变化量阻抗继电器 工频变化量阻抗继电器就是利用“故障点电压最低，但是故障点电压的变化量最高”这一特点来消除正方向出口短路死区的。 1变化量分析基础由左图（c）可知：正方向故障时，若保护装于m侧，则： 如下图所示反方向故障时的故障分量有： 由上面分析可知，正方向故障时，反方向故障为。假设所有阻抗角相等，画出相量与的关系如下图。 利用以上关系，可以构成工频变化量阻抗继电器，也可以构成变化量方向元件。 2工频变化量阻抗继电器分析 工频变化量阻抗继电器首先将与中的工频分量滤出，然后利用其中的关系进行判断。 动作方程 相间阻抗继电器工作电压： 式中 母线相间电压突变量； ab、bc或ca 。 相间阻抗继电器极化电压： 式中 故障前母线相间电压 接地阻抗继电器工作电压： 式中 为母线相（a、b或c）电压突变量 k零序补偿系数 接地阻抗继电器极化电压： 式中 故障前母线相电压阻抗继电器的动作方程为： 以相间阻抗继电器为例，分析阻抗继电器的动作情况（在公式中不再出现）： 正方向故障分析 在正方向故障时，短路阻抗的动作区是以为圆心，以为半径的圆内，作出继电器的特性如图 (a)。从图中可见，短路阻抗小于整定阻抗时，继电器动作，满足了测量的要求。并且动作区包括原点，因此无正方向出口死区。 反方向故障分析 在反方向故障时，短路阻抗的动作区是以为圆心，以为半径的圆内，作出继电器的特性如图 (b)所示。从图中可见，测量阻抗在第iii象限，而动作区在第i象限，因此阻抗继电器不可能误动 。 该继电器的特点是正方向故障无死区，反方向故障肯定不会误动，还具有如下特点： a.理论分析和构成原理简单； b.动作速度快； c.不需要振荡闭锁，振荡时又发生区内故障一般仍能正确动作； d.可以用做纵联方向保护的方向元件； e.故障时，非故障相的继电器保护不动作，有较好的选相能力。3.正序电压极化阻抗继电器正序电压极化阻抗继电器的动作特性如下：继电器的特点是正方向故障无死区，反方向故障不会误动。由于在出口故障时方向阻抗继电器才有可能出现拒动，因此该继电器在母线电压低于额定电压15时才带有记忆，如果母线电压下降不多，则不需要记忆，其动作特性转为稳态特性，此时动作特性是以为zset直径的圆，阻抗继电器不会误动。本次课小结：(1) 方向阻抗继电器电压的死区及消除的方法（2）工频变化量阻抗继电器和正序电压极化阻抗继电器的原理和特点。西安电力高等专科学校继电保护课程教案授课顺序课时数2累计课时章节名称 第五章 电网的距离保护教学目的 1. 了解电力系统振荡的特点以及与短路的区别2理解振荡和电压互感器二次回路对距离保护的影响3了解对距离保护的影响所采取的措施教学重点: 电力系统振荡距离保护的影响及消除措施教学难点及突破难点的办法 教学难点： 分析电力系统振荡对距离保护的影响突破难点的办法： 通过动画演示使同学们对振荡的过程有更深刻的认识，从而了解对距离保护的影响。布置作业 思考题：15 习题：16、25参考书目 1电力系统继电保护原理 天津大学（第三版） 贺家李，宋从矩主编2电力系统继电保护 第二版 许建安主编 中国水利水电出版社3 电力系统继电保护 张保会 等主编 中国电力出版社课堂教学环节一、提问复习 （1）方向阻抗继电器是否有死区？如何消除？ （2）工频变化量阻抗继电器的特点？二、引入新课6.5 距离保护的振荡闭锁6.6 距离保护的电压回路断线闭锁三、本节课小结：（1） 电力系统振荡的特点，与短路的区别（2） 振荡和电压互感器二次回路对距离保护的影响（3） 采取的措施6 电网的距离保护6-5 距离保护的振荡闭锁正常运行时，电力系统中所有发电机处于同步运行状态，发电机电势间的相位差 较小并且保持恒定不变，此时系统中各处的电压、电流有效值都是常数。 当电力系统受到大的扰动或小的干扰而失去运行稳定时，机组间的相对角度随时间不断增大，线路中的电流亦产生较大的波动。 定义：并列运行的系统或发电厂失去同步的现象称为振荡电力系统的振荡是电力系统的重大事故。分类：周期振荡时，各并列运行的发电机不会失去同步，系统仍保持同步，其功角 在 范围内变化；非周期振荡时，各并列运行的发电机失去同步，称为发电机失去稳定，其功角在 以至无限增长的范围内变化。 原因：切除短路故障时间过长、误操作、发电厂失磁或故障跳闸、断开某一线路或设备等造成系统振荡。产生的影响：振荡时，系统中各发电机电势间的相角差发生变化。电压电流有效值大幅度变化，对用户造成极大的影响，可能使系统瓦解，酿成大面积的停电。要求：在振荡过程中不允许保护发生误动作。一、系统振荡时电气量变化特点几点假设：全相振荡时，系统三相对称，故可只取一相分析；两侧电源电势和电势相等，相角差为；系统中各元件阻抗角均相等，以表示；不考虑负荷电流的影响，不考虑振荡同时发生短路。 电流： 振荡电流的有效值随 变化（包络线）电压： 系系统中总有一点的电压为最低，其值为由0向相量所做的垂线的长度，该点则称为振荡中心，以z表示。当 且系统中各元件阻抗角相等时，振荡中心的位置在全系统纵向阻抗的中点（即处）。当时，i最大，相当于在线路z点发生三相短路。振荡周期：电压的一个最大值到下一个最大值所经历的时间，一般发生在0.252.5s的范围内。 综上所述， 电力系统发生全相振荡时，各电气量的变化具有如下特点： 1 ）系统振荡时，三相完全对称，电力系统中不会出现电压和电流的负序或零序分量；而在短路故障中，一般会出现电压和电流的负序或零序分量。 2 ）振荡时，电流和各点电压的有效值均出现周期性平滑变化；而在短路时，电流突然增大，电压突然降低，其变化速度很快。 3 ）振荡时，系统各点电压和电流的相位差随振荡角 不同而变化；而在短路故障时电压和电流的相位差是固定不变的，等于线路阻抗角。 4 ）在振荡中心及其附近，电压变化最为剧烈，当该点电压为零时，相当于这一点发生三相短路故障，但与实际三相短路故障仍有一定区别。二、系统振荡对距离保护的影响 m侧：可得 可见，当变化，幅值变化，阻抗角亦变化。注：可能在第一象限，也可能在第三象限。影响：在相同定值下，全阻抗继电器所受（振荡）影响大；当保护安装点越靠近振荡中心，受影响越大。措施：延长保护装置的动作时间（如距离段）把定值压低，使振荡中心位于特性圆外增设振荡闭锁回路。三、振荡闭锁装置（1）利用是否出现负序分量来区分振荡与短路 当电力系统单纯振荡时，由于三相完全对称，一次系统无负序或零序分量存在；而发生不对称短路故障时，总会出现负序分量，因为不对称短路过程中，会长期出现负序分量。在三相短路开始时，往往存在各种不对称原因。 实验与运行经验表明，采用负序电流和负序电压共同起动，可以取得更好的效果。在这种方法中，负序电流的作用主要是失压时防止误动，而负序电压主要是在振荡时防止误动。 （2）利用电气量变化速度不同来区分振荡与短路 电力系统短路故障与振荡两种状态下，电气量的变化速率是不相同的，当系统发生短路是，、等电气量是突然变化的，而系统振荡时，这些电气量是平滑而缓慢变化的（与短路故障对比）。由此可见，同一电气量在两种不同状态下，变化速率的是有很大差别的。因此，可以利用这一差别来区分振荡与短路，并实现振荡闭锁。（3）振荡闭锁原理图 6.6 距离保护的电压回路断线闭锁 在运行中，可能发生电压互感器二次侧短路故障、二次熔断器熔断、二次侧快速自动开关跳闸、断线等引起失压现象。这些都将使保护装置电压下降或消失，或相位变化，导致阻抗继电器失压误动。闭锁元件可根据零序电压、负序电、电压幅值下降、相位变化等特征构成。对断线失压闭锁元件要求：二次断线时，闭锁元件灵敏度要满足要求；一次系统短路，不应将保护闭锁；有一定动作速度，动作后可靠将保护闭锁，解除闭锁由运行人员进行。三相电压求和闭锁元件 电压互感器二次回路无故障时，三相电压对称，则 当一相或两相断线时，出现零序电压。（1）采用三相电压相量求和，与检测零序电压或零序电流，可检测一相或两相断线；（2）检测三相电压数值和，可检测三相断线；（3）当采用线路侧电压互感器时，须增加断路器合闸位置信号和线路有电流信号。本次课小结1、电力系统振荡将引起电压、电流大幅度的变化；2、振荡中心的电压变化最为显著；3、振荡时电气量变化速度与短路故障时不同； 4、振荡中心电压为零值是短时间的，而三相短路故障，故障未被切除前短路点电压一直为零；5、振荡过程中对称短路故障的识别可利用检测振荡中心电压、测量阻抗变化率进行识别。西安电力高等专科学校继电保护课程教案授课顺序课时数2累计课时章节名称 第五章 电网的距离保护教学目的 1. 了解短路点过渡电阻对距离保护的影响及消除措施2了解分支电流对距离保护的影响及消除措施教学重点: （1）过渡电阻及分支电流对距离保护的影响教学难点及突破难点的办法 教学难点：分析分支电流对距离保护的影响突破难点的办法： 通过对比分析助增电流和汲出电流对距离保护影响的区别布置作业 思考题：14 习题：13、19参考书目 1电力系统继电保护原理 天津大学（第三版） 贺家李，宋从矩主编2电力系统继电保护 第二版 许建安主编 中国水利水电出版社3 电力系统继电保护 张保会 等主编 中国电力出版社课堂教学环节一、提问复习 1振荡对哪一段保护影响大？ 2振荡对哪一种继电器影响大？二、引入新课6.7 过渡电阻对距离保护的影响6.8 分支电流对距离保护的影响三、本节课小结：（1）过渡电阻对距离保护的影响（2）汲出分支对距离保护的影响（3）助增分支对距离保护的影响6 电网的距离保护6-7 过渡电阻对距离保护的影响 短路一般是非金属性的，即存在过渡电阻使得测量阻抗变化，保护范围可能缩短，可能超范围或误动。一、过渡电阻的性质短路点的过渡电阻是当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从一相流入地的途径中所通过的物质的电阻，这包括电弧电阻与接地电阻等。电弧电阻电弧电阻，杆塔电阻，大地电阻阻抗继电器感受到的可能不是纯电阻性的。二、单侧电源网络中过渡电阻的影响单侧电源网络如图所示，在k点经过渡短路，电阻阻抗继电器的测量阻抗为：测量阻抗的附加电阻为纯电阻。由图可见，由于的存在，会使得原特性方向阻抗继电器拒动。小结：短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小；保护装置整定值越小，相对的受过渡电阻影响越大。以上分析是针对方向阻抗继电器，对其它特性阻抗继电器也有类似的情形。一般而言，阻抗继电器动作特性在r轴方向上所占面积越大，受过渡电阻的影响就越小。全阻抗继电器动作特性在 +r 轴方向面积最大，受其影响最小。 三、双电源中过渡电阻的影响双电源k点经短路时，故障点的电压，m侧阻抗继电器的测量阻抗为：由图可见，当m侧为送电侧（超前），为容性阻抗（图中），可能在出口故障时造成阻抗继电器拒动（图b）；还可能在保护区末端外部短路时造成“超越”（图c）。当m侧为受电侧（滞后），为感性阻抗（图中），可能在保护区末端内部短路时造成拒动（图c）。注意：在过渡电阻相同时，越靠近保护安装处的故障，越大， 越小，即模值越小，测量阻抗的轨迹如图（b）中的虚线5所示。送电侧保护为了防止阻抗继电器拒动，继电器应以直线4为动作边界；为了防止阻抗继电器的超越，继电器应该以直线6为动作边界。四、减小过渡电阻的措施在保护范围不变的前提下，采用动作特性在r轴方向上有较大面积的阻抗继电器。采用能容许较大的过渡电阻而不致使拒动的阻抗继电器，如电抗型继电器、四边形动作特性的继电器、偏移特性阻抗继电器等。采用瞬时测量装置 所谓瞬时测量，就是把距离元件的最初动作状态通过起动元件的动作固定下来。当电弧电阻增大时，距离元件不会因为电弧电阻的增大而返回，仍以预定的动作时限跳闸。若在段保护区内经过渡电阻抗测量元件 kz 均动作，同时中间继电器 kmo 动作，并通过自己的常开接点，由ka 实现自保持。此后 kmo 的动作与 kz 是否仍处于动作无关。这时跳闸回路中的常开接点 kmo 虽然已闭合，但并不会发出跳闸脉冲，因此时间继电器的延时接点 kt 尚未闭合。随着短路持量” 装置按原整定时间动作于跳续时间的增长，过渡电阻 加大，如果阻抗测量元件 kz 受过渡电阻影响而返回，但因短路仍存在，起动元件ka 不会返回，其常开接点 ka 仍处于闭合状态，中间继电器 kmo 也仍处于励磁状态，同时时间继电器线圈不断电。当段延时达到后，则通过早已闭合的中间继电器 kmo 长开接点接通跳闸回路，保护仍然能正确动作 。 6-8 分支电流对距离保护的影响当保护安装处与短路点有分支线时，分支电流对电抗继电器的测量阻抗有影响，现分两种情况加以讨论。 在高压电力网中，在母线上接有电源线路、负荷或平行线路以及环形线路等，都将形成分支线。一、助增电源 在线路np上k点发生短路故障时，装于mn线路m侧的距离保护安装处母线电压为测量阻抗为: 设: 助增分支系数,则显然，助增分支系数大于1，为复数。一般情况下，在整定计算时分支系数取实数。由于助增电源的影响，使m侧阻抗继电器测量阻抗增大，保护区缩短。助增分支系数为 由上式可见，分支系数与系统运行方式有关。在求保护动作阻抗时，应取最小值，这样取值就可保证保护不会出现误动。但在进行灵敏系数校验时，分支系数应取最大值。按这种方式选择，就可保证保护具有反应保护区末端短路的能力。二、汲出分支线在k点发生短路故障时，对于装在mn线路上的m侧母线上的电压为测量阻抗汲出系数定义测量阻抗可写成由上式可见，汲出分支系数小于1，一般情况下也可取实数。在有汲出的情况下，使测量减小，若不采取措施，保护区将伸长，可能造成保护误动。汲出系数可表示为 因此，在进行保护的动作值、灵敏度计算时，应引入分支系数。为保证保护既不误动，也不拒动，应考虑最大、最小分支系数可能的数值。三、电源分支、汲出同时存在 在相邻线路k点发生短路故障时。m侧母线电压为 测量阻抗，定义总分支系数为可得出：总分支系数是助增系数与汲出系数的乘积。本次课小结：（1）只有发生金属性短路故障时，保护才能正确反应保护安装处到短路点间距离；在双端电源的情况下，单相接地短路时，附加测量阻抗在送电侧呈容性，在受电侧呈感性；相间短路过渡电阻对保护的影响比接地保