西南交大继电保护(底稿)

继电保护原理,第一章 继电保护的一般概念,第二章 电流、电压及方向保护,第一节 电磁式继电器,第二节 电流保护,第四节 方向电流保护,第三节 电压保护,第三章 自动装置,第一节 自动重合闸(ZCH)的作用及要求,第二节 单侧电源线路的ZCH,第三节 双侧电源线路的ZCH,第四节备用电源自动投入装置（BZT）,第三节 ZKJ接线方式,第四节 影响距离保护正确工作的因素,第五节 距离保护的整定计算,第五章 交流牵引网的保护,第一节 交流牵引负荷的特点,第二节 交流牵引网的距离保护,第三节 一般牵引网保护方式选择及整定原则,第六章 变压器的保护,第一节 变压器的故障类型和不正常运行状态,第二节 变压器的差动保护,第四章 距离保护及阻抗继电器,第一节 距离保护的作用原理,第二节 阻抗继电器(ZKJ),第一章 继电保护的一般概念,一、继电保护的作用,1、断路器的作用：带电情况下，切断或接通电路。 2、对断路器的要求： 正常运行时，处于合闸状态； 正常停电时，人工操作完成,远端控制（在调度中心),距离控制（在主控室）,就地控制（在设备上）,发生短路故障时，使故障部分退出运行相关DL自动跳闸。,110kV,27.5kV,问题：DL如何知道发生了故障？ DL如何自动分闸？,继电保护完成,二、继电保护的原理,TQ跳闸线圈,LH电流互感器,LJ电流继电器,正常运行时，I 很小，LJ不动作;,发生短路故障时，Id 很大，LJ动作，其接点闭合，回路接通，TQ受电，将DL分闸。,3、继电保护的作用 正确识别出短路故障状态，并给DL发出跳闸命令，有选择的仅使离 故障点最近的DL跳闸，从而切除故障，保证其余部分仍能正常运行； 出现不正常运行状态时，发出预告信号； 与自动重合闸配合使用，使瞬时自消性故障跳闸后重新 自动合闸，不至于造成停电时间过长。,DL主接点,DL辅助接点,原理：反映系统发生故障时，所出现的一些不同于正常运 行的参数变化而动作。 对电流变化进行检测，构成电流保护，若对其他参数进 行检测，也可构成其他保护 。例如：, Id电流保护 Ud低电压保护, Zd=Ud/Id阻抗保护（距离保护） 出现负序或零序分量负序或零序保护 方向发生变化方向性保护 谐波含量发生变化谐波电流保护,变换电路,测量比较部分,逻辑电路,整定值,跳闸信号,共同特点（构成）,LH或YH,对装置本身而言，要求装置元件及其接线随时处于良好状态，不误动，不拒动。,三、对继电保护的要求,指系统发生故障后，保护装置仅将距离故障点最近的DL跳闸，保证停电范围最小；,母线电压降低,母线电压降低,线路电流增大,线路上的DL起动,离故障点最近的DL动作,1、选择性,2、速动性,故障发生后，保护装置尽可能快的动作，避免发展成更大的故障；,3、灵敏性,在保护范围内发生故障时，能灵敏地反应。通常用灵敏系数Klm来衡量；,4、可靠性,四、继电保护的分类及发展,（一）分类 1、根据原理分： 2、根据构成保护的元件分： 3、根据被保护对象分：,电流保护电压保护阻抗保护,电磁型感应型晶体管型集成电路型数字型,线路保护变压器保护母线保护发电机保护,（二）发展,电磁型,感应型,感应型,电磁型,数字型（微机型）,晶体管、集成电路型,有接点的机电型,软接点静止型,晶体管、集成电路型,数字型（微机型）,第二章 电流、电压及方向保护,第一节 电磁式继电器,1、原理分析：当线圈中通入电流Ij时， 产生磁通j （Fdc） Mdz使衔铁有转 动的趋势。,一、动作原理,吸引衔铁式制动力矩：Mz,Mth,M,Wj,Mdz,（2）Ij继续增大衔铁开始顺时针转动，则MMdz-Mz,使得衔铁的转动迅速完成，接点闭合； （继电器的动作）,（3）IjjMdz=Mz=Mth-M逆时针旋转的临界件；,（4）Ij继续减小Mdz1,电流继电器：Kfh,V,3、时间继电器SJ,延时闭合的常开接点,延时打开的常开接点,延时闭合的常闭接点,延时打开的常闭接点,4、中间继电器ZJ,5、信号件电器XJ:给信号,扩大接点的数量,增大接点的容量,第二节 电流保护,当线路中发生短路故障时，特征之一是电流急剧增大构成电流保护,电流保护,过电流保护,电流速断保护,限时电流速断保护,组成三段电流保护,一、过电流保护,1、原理接线图分析,TQ,LH, 电力系统正常运行时, Ij为正常时的值IdzLJ动作，其接点闭合 回路+LJ接点SJ的线圈-通SJ线圈受电其常开接点 经过规定的延时闭合回路+SJ接点XJ线圈(给信号) DL辅助常开接点TQ（DL跳闸）-通,遵循原则: 系统正常运行时,保护不应该动作，IdzIfmax； 外部故障切除后，应该保证保护可靠返回；,2、过电流保护的整定计算,IZQ=KZQIfmax (KZQ=1.53),为保证2DL处的保护可靠返回，要求IhIZQ,Kfh =,Ih,Idz,=,KkIZQ,Idz,=,KkKZQ,If.max,Idz,=,Idz,=,KkKZQ,Kfh,If.max,根据：,其中Kk=1.2-1.3,KZQ=1.5-3,Kfh=0.85-0.9,母线电压降低,母线电压降低,线路电流增大,线路上的DL起动,DL被保护动作切除,电动机被制动,母线电压正常,电动机起动(IZQ很大),3、时限特性,1DL,2DL,3DL,按照选择性的要求：,即： t1=t2+t 其中t=t3DL+tf2+tz2+t t2=t3+t 一般取t=0.30.5s,d1点短路，保护1动作将1DL跳闸；,d2点短路，保护1、2均起动，仅保护2动作将2DL跳闸；,d3点短路，保护1、2、3均起动，仅保护3动作将3DL跳闸；,1,2,3,t,t1,t2,t3,t,t,阶梯时限特性图,l,1,2,3,4,5,例题：已知t1、t2、t4，求t3、t5 ?,解：若 t1t2 t3=t1+t ；t3t4 t5=t3+t,4、灵敏系数的校验,Klm=,Id.min,Idz,1,其中Id.min为保护范围内出现的最小短路电流,规程规定：主保护Klm=1.31.5 后备保护Klm=1.2,二、电流速断保护,定义：是一种反映电流增大而瞬时动作的电流保护,1,2,3,最大运行方式,最小运行方式,Idz,l1,l2,为了保证选择性 在过电流保护中：t1t2t3 在电流速断保护中：Idz1Idz2Idz3,1、整定计算,Idz=KkId.max (Kk1),其中：Idmax最大运行方式下，保护末端的三相保护电流 Kk=1.21.3 Idz1= KkId.max.AB Idz1=KkId.max.BC Idz1=KkId.max.CD整定结果：电流速断不能保护到线路全长,Kk取大于1的原因：在实际中，上一段线路末端（d1点）发生短路时的电流数值与下一段线路首端（d2点）短路时的电流数值相差很小d2点短路时被保护1误判为d1点短路而引起误动作。,结论：电流速断不能保护到线路全长，不适宜单独作为线路的 主保护，主要是和其他保护配合使用。,2、电流速断保护的灵敏系数校验,旧规程：最小保护范围不得小于线路全长的15%新规程：Klm=Id/Idz1 其中：Id正常运行方式下，线路首端的最小短路电流,3、电流速断保护的动作时限,1,2,3,t,t1,l,t2,t3,其中：t1、t2、t3为保护装置本身固有动作时间,4、原理接线图,TQ,LH,ZJ(快速ZJ),采用ZJ的原因：当线路上装有避雷装置时，利用ZJ来增大保护 装置本身的固有动作时间，以防止避雷器放电 时引起电流速断保护误动作。,DL,三、三段电流保护,（一）、限时电流速断保护,1,2,3,t,t1,t2,t3,l,d1,t1,t2,t3,保护1的电流速断不动作，如果在1处设过电流保护作为电流速断的后备保护（1）切除d1点短路的时限太长； （2）在过电流保护拒动时，d1点短路故障将无法 切除设置限时电流速断保护,图中d1点短路时，超出了保护1的电流速断保护范围,1、对限时电流速断保护的要求,（1）作为电流速断保护的后备，以较短的时限来切除电流速断 保护以外的故障，保护到线路的末端；（2）限时电流速断的保护范围不能超过下一段线路电流速断的 保护范围；,2、限时电流速断保护的整定计算,Idz1=KkIdz2 Kk=1.1 1.5Idz2=KkIdz3,3、校验,Klm=,Id.min,Idz,1.5,4、时限特性,其中： Id.min本段线路末端的最小短路电流,1,2,3,t,t1,t2,l,d2,t1,t2,t3,d1,d4,注：在速断电流保护范围内就一定在限时速断保护内,d3点故障发生时，Id3Idz2同时，Id3Idz2, Id3Idz1所以，保护2的速断、限时速断均起动，由于t2t2,因此由保护2的速断动作将2DL跳闸，切除故障，限时速断返回。,若保护2的速断拒动，则t2延时到达后，由保护2的限时速断动作切除故障，体现了限时速断作为速断的后备作用。,5、原理接线图,TQ,LH,SJ,DL,t,(二)、三段电流保护,段：电流速断,段：限时电流速断,线路的主保护,段：过电流保护作为本段线路主保护的近后备保护， 同时作为相邻线路保护的远后备保护。,1、时限特性配合图,1,2,3,t,t1,t2,l,d2,t1,t2,t3,d1,d3,t1,t2,t3,t,t,t,t,d3点发生故障：保护1的三段，保护2的一段、二段、三段均起 动，即有四种保护。,2、单相原理接线图,TQ,LH,I,1LJ,ZJ,1XJ,DL,I,2LJ,1SJ,2XJ,I,3LJ,3XJ,t,2SJ,t,四、电流保护的接线方式,1、三相星形接线,TQ,LH,IA,1LJ,ZJ,DL,IB,2LJ,IC,3LJ,A,B,C,特点：任何一个LJ动作，可使后面的ZJ或SJ动作去跳闸和给信 号，主要用于三相变压器保护。,2、两相星形接线,LH,IA,1LJ,DL,IC,3LJ,A,B,C,特点：不能反映B相中 流过的短路电 流，因此不能 完全反应单相 接地短路。,应用：很广泛，主要用于反映相间短路。,3、三相差电流接线,LH,IA,1LJ,DL,IC,3LJ,A,B,C,特点：灵敏系数较低，主 要用于10kV以下电 网中，作为馈线及 较小容量高压电动 机的保护。,4、三相星形接线和两相星接的优劣比较,（1）对于中性点直接接地电网和非直接接地电网中的各种相 间短路,相同之处：均能正确反映这些故障；不同之处：动作的继电器数目不一样,两相：一个,三相：两个,（2）对中性点非直接接地电网和非直接接地系统中的两点接地 短路（前提：希望只切除一个故障点，因为允许单相接地 时继续短时运行）,、两条线路串接,2,1,A,B,C,A,B,C,线路1,线路2,发生两点接地短路，也希望切除距离电源较远的线路2，保证对线路1的供电。,A、若采用三相星接,由于保护与保护整定值时限都是按照选择性要求配合整定的，故能保证100%切除线路2，使线路1继续短时运行。,B、若采用两相星接,由于线路2上是B相接地，保护2不动作而只能由保护1动作将线路1停电，扩大了停电范围。,结论：三相星接优于两相星接,2,1,A,B,C,线路1,线路2,、两条线路并接,希望任意切除一个故障点，假设t1=t2，B相上设有保护，因此保护1不动作，仅保护2动作将2DL跳闸。,结论：两相星接优于三相星接,第四节 方向电流保护,一、基本原理,1,3,5,6,2,4,t,t,t1,t3,t5,t2,t4,t6,l,l,d1点短路时，根据选择性要求保护3、4动作跳闸但是t2t3，t5MZ（阻力矩）时，GJ动作。,把刚好使GJ动作的UjIj称为起动功率，用Sdz表示。,KUjIjcos(j+)=Mz,Sdz=,Mz,Kcos(j+),当j=-时，起动功率最小，即GJ的动作最灵敏。对 应于此时j的称为GJ的最灵敏角，用lm表示。,三、方向性过电流保护的接线方式,TQ,LH,SJ,DL,t,YH,A,B,C,a,b,c,要求：正方向短路时，至少有一个GJ动作，反方向短路时， 任何一个GJ均不动作。正方向短路时，尽量使输入GJ的Uj和Ij大一些，并尽 量使j等于或接近lm采用90接线方式。,-,-,j,a,1、正方向发生三相短路,=,=,j,d,对于A相GJ：,j=-(90- d)= d-90 j+a=d+a-90,A相GJ可以动作，同理可分析知B、C相GJ均会动作，但存在动 作死区，需加电流速断保护作为辅助保护。,假设：d=65a=30、45,jB,=,=,=,a,M=KUjBIjBcos(jB+),jB=-(90- d),0,母线附近发生B、C两相间 短路时，不存在动作死区。,2、母线附近发生B、C两相间短路,=,=,=,-,1,2,=0,=,=,-,2,-,Zz,第三节 电压保护,当系统发生短路故障时，母线电压降低电压保护,V1 不能满足要求,为保证KlmIdz=KkKZQIe/Kfh当出现If.max有可能使保护误动作增加一个电压元件,因为If.max很大Idz很大,YMa,YMb,YJ,LJ,LJ,YJ,SJ,SJ,XJ,DL,XJ,交流电压回路,交流电流回路,起动回路,跳闸回路,信号回路, 系统正常运行 出现If.max Idz LJ动作，但YJ 不动作电压 元件起到了闭 锁作用。,TQ, 发生短路时， LJ动作，YJ动作 保护动作跳闸,第三章 自动装置,第一节 自动重合闸(ZCH)的作用及要求,一、ZCH的作用,1、故障分类,永久性故障,瞬时自消性故障,跳闸,故障原因依然存在,故障原因已消失满足恢复供电的条件ZCH,2、ZCH的作用：自动将跳闸后的断路器合闸，恢复由于瞬时自 消性故障引起的停电。,二、对ZCH的要求,1、正常分闸时，ZCH不应动作；2、手动合闸到故障线路上时，ZCH不应动作；3、DL处于不正常运行状态时，不应进行重合；4、ZCH动作的次数应符合规定；5、ZCH动作后应能自动复归；6、ZCH动作后应能给出信号；7、在双侧电源线路上进行重合时，应考虑合闸时的同步问题；8、考虑与继电保护的配合； 前加速：ZCH动作前加速继电保护动作无选择性 后加速：ZCH动作后加速继电保护动作可保证选择性,第二节 单侧电源线路的ZCH,三、ZCH的起动方法,1、“不对应”原理：,利用DL的状态与控制开关的位置不对应来起动。,2、利用保护装置起动应该加记忆电路来实现自保持。,正常运行时： DL合闸状态 WK“合后”位 分闸状态 “分后”位短路故障时：保护动作，DL分闸状态，WK“合后”位,其中：TWJ跳闸位置 继电器SJ加速继电器 TBJ跳跃闭锁 继电器BH闭合表示线 路上所设的 任一种保护 动作,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,起动回路,闭锁重合闸,出口回路,加速继电器,灯光监视,手动合闸回路,防跳闸线圈,手动分闸回路,跳闸位置继电器,保护跳闸回路,继电保护回路,加速跳闸回路,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,重合闸继电器内部接线,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ3,ZJ2,ZJ1,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,1、正常运行时,DL处于合闸状态DL辅助常开接点闭合，辅助常闭接点断开。,电容C充电（1520S）,BD亮,2、发生故障时，保护动作,BH闭合,2SJ1 、2SJ2闭合,TQ受电DL跳闸,DL1闭合,TWJ受电其接点闭合,TWJ闭合,1SJ受电其接点闭合,1SJ1闭合,电容C放电,ZJ(V)受电,ZJ13闭合,ZJ(I)受电实现自保持,DL2断开,XJ受电动作给出信号,HC受电动作将DL重合闸,DL2闭合,若故障是瞬时自消性的,DL1断开,ZJ4断开,WK在“合后”位,6 7,WK在“合后”位,其中：TWJ跳闸位置 继电器SJ加速继电器 TBJ跳跃闭锁 继电器BH闭合表示线 路上所设的 任一种保护 动作,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,起动回路,闭锁重合闸,出口回路,加速继电器,灯光监视,手动合闸回路,防跳闸线圈,手动分闸回路,跳闸位置继电器,保护跳闸回路,继电保护回路,加速跳闸回路,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,重合闸继电器内部接线,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ1,ZJ2,ZJ3,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,2、发生故障时，保护动作,若故障是瞬时自消性的,TWJ失电其接点断开,TWJ断开,SJ失电,SJ1断开,C重新充电1520s后充满 表明ZCH复归,若故障是永久性的，DL重新合闸后，故障依然存在，保护再次动作。,JSJ受电其接点闭合,JSJ接点闭合,TQ受电DL第二次跳闸,C再次放电，但由于充电时间短，C上电压低，不足以起动ZJ(V),重合不成功,6 7,其中：TWJ跳闸位置 继电器SJ加速继电器 TBJ跳跃闭锁 继电器BH闭合表示线 路上所设的 任一种保护 动作,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,起动回路,闭锁重合闸,出口回路,加速继电器,灯光监视,手动合闸回路,防跳闸线圈,手动分闸回路,跳闸位置继电器,保护跳闸回路,继电保护回路,加速跳闸回路,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,重合闸继电器内部接线,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ1,ZJ2,ZJ3,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,WK在“合后”位,6 7,、手动操作分闸时（要求ZCH不动作）,WK在“分”位,TQ受电DL被手动分闸,电容C迅速放电保证不重合,、手动合闸到故障线路上时（要求ZCH不动作）,WK在“合”位,HC受电DL合闸,JSJ受电其接点闭合,JSJ闭合,C开始充电,由于线路上有故障，故BH闭合,2SJ受电其接点闭合,2SJ2闭合,TQ受电,DL跳闸启动ZCH,C开始放电,由于充电时间短C上充电电压低放电电流不足以起动ZJ重合不成功,WK,WK,2SJ,21 23,-,+,2 4,220V,2SJ1,TWJ,3R,1SJ2,C,ZJ,2R,1SJ,1SJ1,1R,BD,4R,ZJ4,WK,25 28,WK,5 8,WK,2SJ2,JSJ,ZJ1,ZJ2,ZJ3,ZJ,XJ,JSJ,TBJ1,TBJ,HC,DL1,TBJ2,TWJ,5R,TBJ,DL2,TQ,BH,6 7,5、TBJ的作用,目的：防止断路器发生跳跃现象。,跳跃现象：由于ZJ常开接点粘连， 使得当发生永久性故障时，DL 被保护动作跳闸后，经粘连的 ZJ接点使断路器重复发生“分 合分合”现象。,措施：加入TBJ,假设ZJ13接点粘连，线路上发生永久性故障时：,TQ受电DL分闸,TBJ(I)受电动作,TBJ1闭合,因为ZJ13粘连，故TBJ(V)实现自保持，保证TBJ2断开，从而使得ZCH的重新合闸回路始终保持断开，避免跳跃现象的发生。,、1SJ的时限整定, DL跳闸后，短路点绝缘介质的恢复需要一定的时间, DL动作后，DL操作机构的复位需要一定时间取0.33S,第三节 双侧电源线路的ZCH,一、双侧电源线路ZCH的特点及要求,1、当线路发生故障时，两侧保护可能以不同的时限将两侧的 DL跳闸两侧的ZCH必须保证在两侧的DL都跳闸以后，再 进行重合。2、在某些情况下，DL跳闸后，线路两侧的电源之间失去同步 进行重合时，必须考虑电源是否同步或是否允许非同步 合闸。,二、双侧电源线路ZCH工作方式,1、非同步重合闸：同单侧电源线路的ZCH2、检查无电压和检查同步的ZCH,V,V-V,ZCH,+,+,V,+,+,V-V,ZCH,A,B,TJJ,YJ,YH,DL,LP,由图可知：线路两侧除装设ZCH外，其中一侧（例如A侧）还装 设了检查线路有无电压的低电压继电器YJ，另一侧 装设检查两侧电源是否同步的同步检定继电器TJJ。,同步检定继电器（TJJ）： 反应两个电压差而动作,同步时：TJJ不动作，接点闭合 不同步时：TJJ动作，接点断开,V-V,U母线,U线路,V,V-V,ZCH,+,+,V,+,+,V-V,ZCH,A,B,TJJ,YJ,YH,DL,LP,当故障发生时，保护动作将两侧DL跳闸,若： 故障是瞬时自消性的, 故障是永久性的,U线=0,YJ动作,接点闭合,ZCH动作进行重合,A侧重合成功,U线0,TJJ检查是否同步,同步：TJJ接点闭合,ZCH动作进行重合,B侧重合成功,不同步：TJJ等待至同步后进行重合,ZCH动作,保护动作重新将DL跳闸,A侧重合不成功,TJJ检查到不同步,B侧不进行重合,A侧DL动作两次,条件艰苦,LP轮换,LP轮换, 因某种原因使检查无电压侧（如：A侧）DL误跳闸,DL误跳闸,YJ不动作,不进行重合,措施：并联一个TJJ,第四节备用电源自动投入装置（BZT）,一、BZT的作用,当工作电源因故障而断开以后，自动而迅速地将备用电源投入运行或将用户切换到备用电源。,二、对BZT的要求,1、BZT在工作电源因任何原因失电时，必须迅速地动作；,2、BZT应保证停电时间最短；,3、BZT只应动作一次；,4、BZT应在工作电源确已断开后，在将备用电源投入；,5、当电压二次侧的熔断器熔断时，BZT不应该动作；,6、当备用电源没有电压时，BZT不应该动作；,合闸部分：将备用电源投入运行,BZT的组成,低压起动部分：判断工作电源是否失电,三、BZT的原理接线图分析,V,-,-,+,+,+,+,-,+,-,-,3HQ,-,4HQ,-,馈线,1YJ,2YJ,3SJ,4ZJ,5ZJ,6ZJ,7ZJ,3YJ,B2（备用）,4DL1,3DL1,2DL,2DL13,1DL,1DL1,1号电源进线,2号电源进线,110KV,110KV,27.5KV,V,馈线,馈线,、正常运行时（号系统工作，号系统备用）,2、因任何原因使27.5KV母线失电时,3DL,4DL,1DL合闸,2DL合闸,3DL分闸,4DL分闸,110kV母线有电,110kV母线有电,3YJ受电接点闭合,7ZJ受电接点闭合,27.5kV母线也有电,1YJ、2YJ接点断开,1YJ、2YJ接点闭合,3SJ动作接点延时闭合,4ZJ动作接点闭合,1TQ受电,2TQ受电,1DL跳闸,2DL1、2DL3跳闸,5ZJ失电接点延时打开,6ZJ受电接点闭合,3HQ受电,4HQ受电,3DL合闸,4DL合闸,号系统投入运行,5ZJ延时结束接点打开,若自投不成功5ZJ接点已打开不再进行自投,、展开原理图,3SJ,1YJ,2YJ,3SJ,4ZJ,4ZJ1,1TQ,1DL1,4ZJ2,2TQ,2DL1,2DL2,5ZJ,2DL3,6ZJ,5ZJ,3YJ,7ZJ,7ZJ1,3HC,6ZJ1,7ZJ2,4HC,6ZJ2,3DL1,4DL1,低压起动部分,1DL跳闸回路,2DL跳闸回路,合闸起动部分,3DL合闸回路,4DL合闸回路,第四章 距离保护及阻抗继电器,一、基本概念,第一节 距离保护的作用原理,在110kV线路及27.5kV馈线中，采用电流保护，存在以下问题：,1、高电压、重负荷线路中，电流保护灵敏系数较低，电流速断保护范围不稳定，而过电流保护动作时间太长；,2、多电源环形网络中用方向性电流保护已不能满足选择性要求。,高电压：Zx.1大Id小Klm低,重负荷：If.maxIdz大Klm低,1,2,3,6,5,4,d1,d2,假设16处均设置了方向性电流保护为了保证动作的选择性，要求：,d1点短路时：t2 t4t6,d2点短路时：t4 t6t2,矛盾,3、电流速断保护范围不稳定，过电流保护动作时间长，不能 满足高电压，重负荷输电线路对保护速动性的要求,基于上述三点距离保护：是反应故障点与保护安装点之间的 距离（阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种 保护。,二、距离保护的时限特性,阶梯形时限特性：具有三段保护范围,段：和电流速断保护类似，为保证选择性，不让其保护到本 段线路全长，一般选为（0.80.85）l全,Zdz.1=(0.80.85)ZAB,Zdz.2=(0.80.85)ZBC,时限t，取保护本身固有的动作时间,1,2,3,段：和限时电流速断类似，要求保护到本段线路末端，不能 超过相邻线路段保护范围,Zdz.1=Kk(ZAB+ Zdz.2) Kk=0.8,时限t.1=t.2+t 段+段构成线路的主保护,段：作为本段线路的近后备保护，相邻线路的远后备保护,时限t =tmax+t tmax本保护范围内最大动作时限,1,2,3,t,l,三、距离保护的主要组成元件,1-起动元件,作用：在故障发生时，起动整套保护装置采用：LJ，ZKJ,2-方向元件,作用：判别短路方向采用：GJ，方向元件和阻抗元件组合而成的方向ZKJ,I,Z,Z,t,t,LH,YH,1,2,3,4,5,6,7,跳闸,3、4-测量元件,作用：判断故障的位置采用：ZKJ,5、6-时间元件,作用：建立、段的延时采用：SJ,7-执行元件,采用：电磁式LJ,动作情况分析：,系统正常运行时,系统发生短路故障时,1,2,3,t,l,a、假设故障点在段保护范围内；,b、假设故障点超出段保护范围而在段保护范围内；,c、假设故障点超出、段保护范围或、段保护拒动；,第二节 阻抗继电器(ZKJ),一、ZKJ的构成基本原则,若d1点短路，要求ZjZdz不动作,d1,d2,Zdz,二、ZKJ的分类,(1)按动作特性分,全ZKJ,方向ZKJ 圆特性ZKJ,(2)按比较的对象分,整流式ZKJ：比较两个电压的幅值,感应式ZKJ：比较两个电压的相位差角,(3)按实现的元件分,晶体管型ZKJ,集成电路型ZKJ,数字电路型ZKJ,(4)按动作特性形状分,圆特性ZKJ,四边形ZKJ,L形ZKJ,组合形ZKJ,偏移ZKJ,1、整流型ZKJ,(1) 动作特性分析,jx,R,4=Zzd,0,Zj落在圆周外时，不动作；,根据动作特性形状可得：,动作特性方程为： |Zj|Zzd| 动作,Zj落在圆周上时，动作边界；,Zj落在圆周内时，动作；,组成：,1 中间变压器YB,2 电抗变换器DKB,3 极化继电器执行元件,4、5 桥式整流器 交流直流,J,4,5,2,1,3,通过桥式整流桥,=I1,=I2,I2-I1 加到极化继电器上,I2,I1,I2-I1,极化继电器动作条件：,I2-I1=0 动作边界,I2-I10 动作,I2-I1,分析：,=,=,令,=|Zzd|Zj|=|Zzd| 动作边界,同理可得：,|Zj|Zzd| 不动作,通过分析可知：,动作特性形状,动作特性方程,原理接线图,(2) ZKJ的精确工作电流Ijq,|Zj|Zzd|动作,是从理想条件出发，而实际上由于ZKJ存在阻力矩为使ZKJ动作，输入的电流Ij必须满足一定的要求。,Zzd.j,Ij,0,0.9Zzd,Izd.x,IT,把Zzd.j= 0.9Zzd对应的电流称为精确工作电流Ijq,Ijq的意义： 要求在保护范围末端短路时最小短路电流与Ijq之比大于或等于1.5，以保证ZKJ的误差在10%。,2、整流型方向ZKJ,全阻抗ZKJ的优点：简单,缺点：无方向性,方向ZKJ,(1) 动作特性分析,R,Zzd,0,jx,圆外为非动作区；,圆内为动作区；,圆周上为动作边界；,根据动作特性形状可得：,动作特性方程|Zj- Zzd| Zzd|动作,两边同乘,-,1,2,Zzd,1,2,Zzd,根据动作特性方程可得方向ZKJ的原理接线图：,1,2,Zzd,1,2,Zzd,实际中，由于JJ存在阻力矩当保护出口处发生三相或两相短路时Uj=0,-,1,2,Zzd,1,2,Zzd,=,ZKJ不动作, 现有方向ZKJ存在动作死区,1,2,1,2,措施, 在现有方向ZKJ引入极化电压, 偏移ZKJ,(2) 具有极化电压Uj的整流型方向ZKJ,Zaz,=,Rm,DKB,1BZ,2BZ,Ujab,=,Ky,YB,RJ,CJ,LJ,R5,R6,a,b,c,原有方向ZKJ：,1BZ,2BZ,1,2,Zzd,=,1,2,-,1,2,Zzd,=,-,1,2,引入 后：,+,-,+,-,原有方向ZKJ的动作条件：,1,2,-,1,2,引入 后：,+,-,+,-,当满足 和 同相位，则引入 不改变原有方向ZKJ动作条件。,-,推导临界条件为：,1,2,=,-,1,2,=,+,-,=,+(,-,),+,-,+(,-,),ZKJ的动作条件为： |Zj-Z0|Zzd-Z0| | - Zzd(1-)| Zzd(1+)|,1,2,1,2,根据动作特性方程构建原理接线图：,Z0,Rm,DKB,2BZ,1BZ,Uj,Ky,YB,R3,C2,R5,Z0,R4,2BZ,N2,R1,C1,R2,1BZ,N1,J,J,三、圆特性ZKJ的普遍规律,动作条件：,全ZKJ： | | Zzd|,方向ZKJ： | - Zzd| Zzd|,偏移ZKJ： | - Zzd(1-)| Zzd(1+)|,1,2,1,2,1,2,1,2,| | |,制动电压 工作电压,按比较绝对值原理构成的ZKJ原理框图：,电压形成回路,整流,整流,绝对值比较元件,LH,YH,输出,1、电压形成回路, Zzd 由DKB完成 Ky 由YB完成,2、绝对值比较元件,由极化继电器完成,| | |Ig=I1-I2产生g 12,接点1-3断开，接点1-2接通JJ动作ZKJ动作,L1中1=01+ g,L2中2=02+ g,当| | |时Ig方向相反JJ不动作ZKJ不动作,JJ未动作时，由于01| |时| |90,当| |90,和比较两个电压的绝对值类似，可以通过比较两个电压 、 的相位差角来构成ZKJ,电压形成回路,相位比较元件,LH,YH,输出,相位比较元件,同极圆筒式感应元件构成,晶体管构成,晶体三极管相位比较回路,二极管环形相位比较回路,第三节 ZKJ接线方式,一、对接线方式的基本要求,1、ZKJ的测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离,2、ZKJ的测量阻抗应与故障类型无关，也就