电网的距离保护 (一)

第三章电网的距离保护

第一节距离保护概述

一、距离保护的基本概念

思考：电流、电压俣护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，对于容量大、电压高

或结构复杂的网络，它们难于满足电网对保护的要求。电流、电压保护一般只适用于35kV

及以下电压等级的配电网。对于llOkV及以上电压等级的复杂网，线路保护采用何种保护

方式？

解决方法：采用一种新的保护方式——距离保护。

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,

故有时又称之为阻抗保护。

距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，否则不动作，这个

保护范围通常只用给定阻抗工切的大小来疣现的。

正常运行时保护安装处测量到的线路阻抗为负荷阻抗Z力，即

在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗为保护安装地点到短路点的短路阻抗Z”,

距离保护反应的信息量比反应单一物理量的电流保护灵嫩度高。

距离保护的实质是用整定阻抗与被保护线路的测量阻抗Z］比较。当短路点在保

护范围以外时，即嗣>|zM时继电器不动。当短路点在保护范围内，即㈤<|zj时继电器

动作。因此，距离保护又称为低阻抗保护。

动作阻抗：使距离保护刚能动作的最大测量阻抗。

二、时限特性

距离保护的动作时间，与保护安装处到故障点之间的距离/的关系称为距离保护的时限

特性，目前获得广泛应用的是阶梯型时限特性，如图3—1所示。这种时限特性与三段式电

流保护的时限特性相同，一般也作成三阶梯式，即有与三个动作范围相应的三个动作时限：

I，；

।保护3的i段ii~~i_i~~f

保护3的11段

保护3的山段

图3—1距离保护的时限特性

三、距离保护的组成

三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成，其逻辑关系如图3—2所示。

1.起动元件

起动元件的主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。早期的距离保护，起动元件

采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。

2.方向元件

方向元件的作用是保证保护动作的方向性，防止反方向故障时，保护误动作。采用单

独的方向继电器或方向元件和阻抗元件相结合。

跳.

即

图3-2距寓保护原理的组成元件框图一

3.距离元件

距离元件（Z'、Z〃、Z"）的主要作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻

抗），一般采用阻抗继电器。

4.时间元件

时间元件（〃、小）的主要作用是，根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保

护动作的选择性，一般采用时间继电器。

正常运彳丁时，起动兀件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。

当正方向发生故障时，起动元件I和方向元件2动作，距离保护投入工作。

如果故障点位于第I段保护范围内，则Z'动作直接起动出口元件8,瞬时动作于跳闸。

如果故障点位于距离I段之外的距离I【段保护范围内，则Z'不动作，而Z〃动作，起动距

离H段时间继电器5,经1〃时限，出口元件8动作，使断路器跳闸，切除故障。

如果故障点位于距离H段之外的距离HI段保护范围内，则Z'、Z〃不动作，而Z股动作,

起动距离III段时间继电器7,经/时限，出口元件8动作，使断路器跳闸，切除故障，

返回

第二节阻抗继电器

继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即

zcl=ucl/ielo

z。/可以写成R+./X的复数形式，所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特

(a)

%

Z'

(b)

图3-3用复数平面分析阻抗继电器的特性

(a)系统图：(0)阻抗特性图

性，并用一定的几何图形把它表示出来，如图3-3所示。

以图3-3(〃)中线路BC的距离保护第I段为例来进行说明。设其整定阻抗

Z1=0.85Zgc,并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。

当正方向短路时测最阻抗在第一象限，正向测最阻抗Z”与R轴的夹角为线路的阻抗角

(Pd

="90

图3-6相位比较方式分析全阻抗继电器的动作特性

(a)测量阻抗在圆上；(。)测量阻抗在圆内；(。)测量阻抗在圆外

分子分母同乘以测量电流得

90、<arg.".'—arg.=0<90r

&

Uk+Uyc

上式中，力量超前于C量时夕角为正，反之为负。构成相位比较的电压形成回路如图3

-7所示

图3-7全函潍申器相位的交电压形成回路

2.方向阻抗继电器

(1)幅值比较

方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，如图3—8(a)所示，圆的直径为整定阻抗工切，圆周

通过坐标原点，动作区在圆内。当正方向短路时，若故障在保护范围内部，继电器动作。当

反方向短路时，测量阻抗在第III象限，继电器不动。因此，这种继电器的动作具有方向性,

图3-8方向阻抗继电器的动作特性

(a)嗝值比较的分析；(6)相位比较的分析

幅值比较的动作与边界条件为

1

2

分子分母同乘以测量电流得

心也>uy-^uk=|B|

其电压形成回路如图3—9所示。

囱I2-Q方向阳打.纵由器隔拈"栉由用弦能向改

（2）相位比较

相位比较的方向阻抗继电器动循您性如图上图所示.其动作与边界条件为

7_7

—90。Karg\二夕W90"

分式上下同乘以电流’

U-U

—90Yargk-~x

Uy

YB

DKB

图3-10方向阻抗继电㈱相位比较电压形成回降

方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3—10所示。

3.偏移特性阻抗继电器

图3-11偏移特性阻抗继电器动作特性

（1）幅值比较

偏移特性阻抗继电器的动作特性，如图3—11所示，圆的直径为与&2切之差。

其中&=（-0.1—0.2）,圆心坐标

圆的半径为

g（Z〃-公勿）

其动作与边界条件为‘

即

两边同乘以电流得

网二；（1"）42么-；（1+为。

（2）相位比较

偏移特性阻抗继电器相位比较分析，如图3-12所示，其相位比较的动作与边界条件为

图3-12偏移特性阻抗继电器相位比较分析

两边同乘以电流得

U-UD

-90°<arg^k——v=arg-^<90°

Uy-dUkC

（二）阻抗继电器的比较回路

具有圆或直线特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法来构成，也可以用比

较两个电气量相位的方法来实现，所有继电器都可以认为是由图3-15所示的两个基本部分

组成，即由电压形成回路和幅值比较或相位比较【可路组成。

___•______•___

s电性」।比忸执行。——r比赧亍

i（形版Al-sl各（输出）i形奴八।回/各（输出）

（a）阳4（b）_9生a方9。

图3-15阻抗继电器的构成原理方柩图

（a）幅值上跳交式，：（b）相位比较式

二极管环形相位比较回路

二极管环形相位比较回路基于把两个进行比较的电气量的相位变化关系转换为直流输出

脉动电压的极性变化。原理图和其等效电路图如下图所示。

[03-16二极管环行整流比相电路

（力）原理格然图：（b）笛效电路图

假定a>4,两者相位角e=arg（，/U2）=arg（Z）/C）,R。

E.=U]+U2,E2=Ui-U2t当相位角6变化时，比相回路的输出电压脉冲宽度及极

性相应产生变化，现分析如下。

（1）当夕=。"时，输出电压Umn等于在一周期内电阻Rl、R2上电压降的代数和，即

u,a）R2+（"&

（2）当e=i80°时，&、巨2与比较量的向量关系如下图6）所示。6<£,这时输

出电压的平均值为负极性最大值。

（3）当8=90,时，°”，”的波形如下图，“”〃，为正、负脉冲，其脉冲宽度均为90°。显

然，这时输出电压的平均值是零。

当6为其它任意角度时，同样可得到相应的输出电压的正、负脉冲的宽度及其幅

值，从而可绘出如图3-18所示的“加切=/（。）关系曲线。由图可知，仅当相位角佗变化

在-90Y9<90范围的条件下，输出电压平均值为正值，这就保证了阻抗继电器动作条

件。

三.方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法

思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，会不会有死区？为什么？

对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为

1.1

-UK>Uy--U

当U，二°时，继电器也不动作。对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为

-90<arg<90°

Uy

当U，二°时，无法进行比相，因而继电器也不动作。

思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，采用什么措施消除死区？

1.记忆回路

对瞬时动作的距离I段方向阻抗继电器，在电压的回路中广泛采用“记忆回

路”的接线，即将电压问路作成是一个对50Hz工频交流的串联谐振I可路。

图3-23所示是常用的接线之一。

图3-23具有记忆的幅值上徽的方向烟汹炖器电压形成回路

ja)L=—

，则谐振回路中的电流(与外加测量电压。“同相位。

结论：在电阻与上的压降口«也与外加电压°”同相位，记忆电压0，通过记忆变压器

JYB与0了同相位。

引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：

1•,

2

在出口短路时，=o,由于谐振回路的储能作用，极化电压°，在衰减到零之前存在，且

与°川司相位。由于继电器记录了故障前的电压，故方向阻抗继电器消除了死区。

2.引入第三相电压

思考：记忆回路只能保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，但它的作用时间有

限。

解决方法：引入非故障相电压。

_______JYB

B

如卜.图所示为在方向阻抗继电器中引入第三相电压，并将第三相电压和记忆回路并用的方

案。

正常时，第三相电压“。基本上不起作用。

当系统中AB相发生突然短路时，

/=/____瓦____

“RRj-jXcj+jX"

U/ljR尸Mx。

结论：超前几近90,电阻%上电压降/超前,即极化电压与故障前电

压U相同相位。因此，当出口两相短路时，第三相电压可以在继电器中产生和故障前电压

・•

UAB（即4）同相的而且不衰减的极化电压U/,以保证方向阻抗继电器正确动作，即能消

除死区。

四、阻抗继电器的精工电流和精工电压

实际上方向阻抗继电器的临界动作方程为

伙卜2口闯

式中Ed为动作量克服二极管正向压降及极化继电器动作反力所需的剩余电压，假设上式中

各向量均为同相位，则上列方程可写为

&-2氏+&=。0

考虑“。的影响后，给出4/二=/（/〃）的关系曲线如图3—30所示

图3-30方向阻抗继电器乙；=/（乙）的曲线

所谓精工电流，就是当时，继电器的动作阻抗ZA二°，9Z”，即比整定阻抗缩

小了10%o

因此，当人/>4时，就可以保证起动阻抗的误差在10%以内，而这个误差在选择可靠

系数时，已经被考虑进去了。

在继电器通以精工电流的条件下，其动作方程

z=z2

於）21&

A

根据允许条件

ZiyO.%

得

结论：精工电流与反应元件的灵敏性（。。）及电抗变压器的整定阻抗有关。为了便于

衡量阻抗继电器的灵敏度，有时应用精工电压作为继电器的质量指标。

精工电压就是精工电流和整定阻抗的乘积，用Uw表示，则

U=IZ,=^~

gg〃0.2

结论：它不随继电器的整定阻抗而变，对某指定的维电器而言，它是常数。在整定阻抗

一定的情况下，°。越小，4越小，即越小，继电器性能越好。

返回

第三节阻抗继电器的接线方式

一、对距离保护接线方式的要求及接线种类

加入继电器的电压和电流应满足如下要求：

1.继电器的测量阻抗应能准确判断故障点，即与故障点至故障安装处的距离成正比。

2.继电器的测最阻抗应与故障类型尢关，即保护范围小随故障类型而变化。

阻抗继电器常用的接线方式有四类，如表3-1中所示。表中“△”表示按相间电压或相

表37阻抗继电器的常用接线方式

线方式3（0。）与（—3可%3,t)UY

继电於、一,丫iY+K3in

330,h3L

4见B-1B乙+K3/。

，iA

-44十

J23c~3

人0cA-At/(.+K3in

电流差，“Y”表示按相电压或相电流。

二、反应相间短路阻抗继电器的0,接线

______________£'

L

图3-31三相短路测量阻抗分析

1、三相短路

以人为例分析之。设短路点至保护安装地点之间的距离为L千米，线路每千米的正序阻抗

为4G,则保护安装地点的电压0八8成为

U=U「UR=i,z,L-iRz,L=(i,-L)Z.L

此时，阻抗继电器的测量殂抗为

7⑶-力，_7/

乙〃一j_/一/也

1A-1B

结论：在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点之间的正序

阻抗，三个继电器均能正确动作。

2.两相短路

如图3-32所示，设以A8两相短路为例，分析此时三个阻抗继电器的测量阻抗。对人而

言

t74B=/4Z1£-4Z1L=(/A-/B)Z1£

Q-K--------------------

L

图3-32两相短路测量阻抗分析

结论：与三相短路时的测量阻抗相同。因此，4能正确动作，人和人不会动作。

同理，在8C或CA两相短路时，相应地分别有人和人能准确测量出而正碇动作

3.中性点直接接地电网中两相接地短路

图3-33d时测量阻抗的分析

如图3—33所示，设故障发生在AB相，它与两相短路不同之处是地中有电流流回，

因此0*一乙。我们可以把4相和B相看成两个“导线一一地”的送电线路并有互感耦合

在一起，设工心表示每千米的自感阻抗，Z”表示每千米的互感阻抗，则保护安装地点的故

障相电压应为

UA=iBZML

UB=+ia乂L

继电器,।的测量阻抗为

""_力"8J_（〃-1B）（ZL-ZW）L

=(ZL-ZM)L=Z1L

其值与三相短路时相同，保护能够正确的动作。

三、反应相间短路阻抗继电器的3。接线

这种接线方式有两种，以继电器4为例，在三相和A8两相短路时，其测量阻抗为

乙（皿=5一严L=（1-产）Z,L

1A1A

二警==（1_/）z,L

”BB

将以上两式合并写成

Zj

1.正常运行情况

4=（l—eV）z,=6Zj/土加

测量阻抗的数值为每相负荷阻抗的百倍，阻抗角则较负荷阻抗的角度偏移±30°,当采

用+30°接线时，测量阻抗的阻抗角向超前于每相负荷阻抗的方向移动30',而当采用-30,

接线时，则向滞后方向移动30，

2.2.三相短路

三相短路与正常运行时相似，只是ZJ为短路点到保护安装地点之间每相的正序阻抗，因

此

Z7=士加

即测量阻抗的数值为每相线路阻抗的6倍，相位则匕线路阻抗角偏离±30。

3.两相短路

以AB两相短路为例,■超前于3的角度180°,因此

w

Zj=(l-^)ZIL=2Z,L

即测量阻抗的数值为每相短路阻抗的2倍，相位则等于线路的阻抗知。

采用3。。接线方式的阻抗继电器在不同故障类型时，其测量阻抗的数值与相位均不相同

,这种接线方式可应用于员1特性方向阻抗继电器。如图3-34所示，三相短路与两相短路时

图374方向阻抗继电器用于3，源线时的动作特t

的保护范围一样。

这种接线方式较简单，电流互感器的负担也较轻，因此，除了用于圆特性的方向阻抗继

电器外，还可用于作为起动元件的全阻抗继电器。此外在输电线路的送电端，当采用-30°

接线时，在正常情况下其测量阻抗一般位于笫四象限，它将具有更好的避越长距离重负荷线

路负荷阻抗的能力，而在输电线路的受电端采用+30°接线时，也具有同样的效果。

四、反应接地短路阻抗继电器的接线

单相接地故障时，只有故障相电压降低，电流增大，而任何相间电压都是很高的。因

此应将故障相的电压和电流加入到继电器中，对A相阻抗继电器，接入继电器的电压为

UA=Ud\+Ud2++j[Z]L+//2乙+

—L+I->Z-,L+IQZQL

（A+八+，o）Z|£-/0Z1L+/0Z0L

・L—Z]L'

=，八Z]L+，（）ZiL

=（乙+3Kj°）ZJ

.JZ°-Z]

式中名——称为零序补偿电流，其中3%,为常数：

接入继电器的电流'，=乙+3M。，则故障相阻抗继电器的测晟阻抗为

7⑴_UA—71

乙一,一乙1L

小3K/。

它能正确地测量从短路点到保护安装地点间的阻抗。为了反应任一相的单相接地短路，

接地距离保护也必须采用三个阻抗继电器。这种接线方式同样能够正确反应两相接地短路和

三相短路，此时接于故障相的阻抗继电器的测量阻抗均为ZJ。

返回

第四节影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施

一、短路点过渡电阻对距离保护的影响

保护1的测量阻抗为凡，保护2的测量阻抗为Zg+Rg。由图(b)可见，当凡较大时,

可能出现Zj」已超出保护|第I段整定的特性圆范围，而Zj.2仍位于保护2第II段整定的

特性圆范围以内。此时保护1和保护2将同时以第II段的时限动作，因而失去了选择性。

./X

图3-35过渡电阻对不同安装地点距离保护的影响

(a)电网接线图；(b)保护范围图

结论：保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小,

则相对地受过渡电阻的影响也越大。

对图3-36(a)所示的双侧电源的网络，短路点的过渡电阻可能使量阻抗增大，也可

能使测量阻抗减小。

图3-36双侧电源通过此短路的接线图及阻抗电流向量图

（a）系统图：（。）向量图

保护I和保护2的测量阻抗分别为

Zj4=-Rd

id\id\

ZJ2=¥=ZAB+3R^,

1a\1d\

式中a—L超前A”的角度。

当。为正时，测量阻抗增大，当。为负时，测量阻抗的电抗部分将减小。在后一种情

况下，可能导致保护无选择性的动作。过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻4,且电弧的

长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬间电弧电流很大，电弧的长度很短，％

很小。随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长，凡随着增大，大约经0.1〜0.15秒后，小剧

烈增大。

减小过渡电阻对距离保护影响的措施

（1）采用瞬时测定装置

它通常应用于距离保护第II段。原理接线如图3-37所示。

图3-37睇时测定装置原理图

在矩路的初相间，KA及KJ均动作,---------->KM、KT起动,

通过KA的接点及5自保持，此后KM的动作与KJ无关

〃经过KT的延时•

-----------►发匕跳闸脉冲。，

既使电弧电阻增大，使"返回，保护仍能以预定的延时跳闸。“

（2）采用带偏移特性的阻抗继电器

保护2的测量阻抗Zcl2=Zd+Rg

当过渡电阻达Rgl时，具有椭圆特性的阻抗继电器开始拒动。

当过渡电阻达Rg2时，方向阻抗继电器开始拒动。

当过渡电阻达Rg3时，全阻抗继电器开始拒动。

结论：阻抗继电器的动作特性在+R轴方向所占的面积越大则受过渡电阻的影响越小。

采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器，如偏移特性阻抗继电器等.

二、电力系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路

（一）电力系统振荡时电流、电压的分布

图3-38系统振荡的等值图

••

图3-38为简化系统等值电路图，当系统发生振荡时，设瓦”超前于七%的相位角为

s,|EJT£v|="，且系统中各元件的阻抗角相等，则振荡电流为

良M良N_它M~&巨（1一e2）

ZM+Z（+ZN

振荡电流滞后于电势差EM-Ev的角度为系统振荡阻抗角为

图3-39系统振荡时电压、电流向量佟

系统M、N、Z点的电压分别为：

UM=良M-ia

UN=&+i#ZN

UZ=EL*ZZ

12S

Z点位于^Z三处。当＜5=180°时，/就=另一达最大值，电压Uz=0，此点称为系统振

22工

荡中心。一

（二）电力系统振荡对距离保护的影响

M母线上阻抗继电器的测量阻抗为

应用尤拉公式及三角公式，有

e"=cosb-/sinb

—

1-Wg-

于是

将此继电器测量阻抗随S变化的关系，画在以保护安装地点."为原点的复数阻抗平面

上，当系统所有元件的阻抗角都相同时，阻抗继电

图3-41系统振荡时，测量阻抗的变什

器的测量阻抗将在Zz的庭直平分线上移动，如图3-41所示。

当5二0•时测量阻抗2m=8，

当3=180•时测量阻抗%=-Zz-乙.

2

系统振荡对距离保护的影响

以变电站M处的保护为例,其距离I段起动阻抗整定为0.85ZL,在图3-42中以长度MA

表示，由此可绘出各种继电器的动作特性曲线。

X

O比

o,

图3-42系统振荡时变电站M处测量阻抗的变化图

结论：在同样整定值的条件下全阻抗继电器受振荡的影响最大，而椭圆继电器所受的影

响最小。

(1)继电器的动作特性在阻抗平面沿。。'方向所占的面积越大，受振荡的影响就越大。

(2)保护安装地点越靠近于振荡中心，距离保护受振荡的影响越大，而振荡中心在保护

范围以外时，系统振荡，儿离保护不会误动。

(3)当保护的动作带有较大的延时时，如距离HI段，可利用延时躲开振荡的影响。

(三)振荡闭锁回路

1、电力系统振荡和短路时的主要区别。

(1)、振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢，而短路时电流是突然增大，电流也突然降

低。

(2)、振荡时电流和各点电压幅值均作周期变化，各点电压与电流之间的相位角也作周期

变化。

(3)振荡时三相完全对称，电力系统中不会出现负序分量；而短路时，总要长期(在不对称

短路过程中)或瞬间(在三相短路开始时)出现负序分量。

2、对振荡闭锁回路的要求

（1）、系统振荡而没故障时，应可靠将保护闭锁。

（2）、系统发生各种类型故障，保护不应被闭锁。

（3）、在振荡过程中发生故障时,保护应能正确动作。

（4）先故障，且故障发生在保护范围之外,而后振荡，保护不能无选择性动作。

3、振荡闭锁回路的工作原理

（1）、利用负序（和零序）分量或其增量起动的振荡闭锁回路。

①负序电压滤过器

负序电压滤过器：从三相不对称电压中取出其负序分量的回路。

目前广泛应用的是阻容双臂式负序电压滤过器，其接线如下图所示。

其参数关系为：

&=V3XPX2

当输入端加入电压时、在机一〃端的空载输出电压为

心=心+力2=i.Rl-ji2x2=一R「j"x?

尺1一jX1«2—/X2

二同〃即

~43-j-43-j

=争"+张”"

当输入端只有正序电压加入时,在n1-11端的空载输出电压为

力〃=小力2=等w+等鼠产=0

当输入端有负序电压加入时,在机一〃端的空载输出电压为

（a）加入正序电压；（力加入负序电压

图3-44负序电压滤过器向量图

+*小*於"*L5而/。。

）

U,MnMn2，=UARII+UXL2=—2U（lb.e^

②负序电流滤过器

负序电流滤过器：从三相不对称电流中取出其负序分量的回路称为负序电流滤过器。目

前常用的一种由电抗变压器TX和电流变换器力组成，其原理接线如图3-45所示。

图3-45负序电流滤过器原理接线图

其中电抗变压输出：

Uk=-匹（乙-乙），

电流变换器的变比为：

n=W2/W1

在电阻〃上的压降为：

1•

一JTJR

〃O

在m-n端子上的输出电压为：

n

当输入端加入正序电流时，其相量如图3-46（a）所示，输出电压为：

uM=L"R-jZk（ib「iA）=i-6zQ

nn

当选取参数为R"后卜,则"”川=0o

当只有零序电流输入时在〃'和看原边的安匝互相抵消，"加。二°。

当只输入负序电流时，如图376（b）所示，负序电流滤过器的输出电压为

%=-ia2R-jzk（ib2-ic2）=匕&岛）=2&L

nnn

思考：除了利用负序分最构成振荡闭锁回路外，还可以利用哪些原理构成振荡闭锁回路?

答案：1、利用负序增量

2、利用电气量变化速度

三、分支电流的影响

使故障线路电流增大的现象，称为助增。如图3—47所示电路

当在8C线路上的。点发生短路时，在变电所A距离保护1的测量阻抗为

图3-47有助增电流的网络接戈

结论：助增电流，使测审殂抗增大，保护范围缩短。

使故障线路中电流减小的现象称为外汲。如图3—48所示电路，当在平行线路上的D

点发生短路时，在变电所A距离保护1的测量阻抗

7--'ARZAB+_7htc_y-74-K7

乙一j一：一乙A8十：/1一乙A4十八

/八8/八8JAB

图3-48有外汲电流的网络接线

结论：外汲电流时使测量阻抗减小，保护范围增大，可能引起无选择性动作。

四、电压回路断线对距离保护的影响

当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，这时阻抗元件失去电压而电流回

路仍有负荷电流通过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。

对断线闭锁装置的主要要求是；

(1)当电压互感器发生各种可能导致保护误动作的故障时，断线闭锁装置均应

动作，将保护闭锁并发出相应的信号。

(2)当被保护线路发生各种故障，不因故障电压的畸变错误地将保护闭锁，以

保证保护可靠动作。

区分以上两种情况的电压变化的办法：

解决方法：

看电流回路是否也同时发生变化。

断线信号装置大都是反应于断线后所出现的零序电压来构成的，其原理接线如图3-49

所示。

图3-49电压叵路断线信号装置原理接线图

当电压回路断线时，断线信号继电器动作，一方面将保护闭锁，一方面发出断线信号。

思考：这种反应于零序电压的断线信号装置，在系统中发出接地故障时也会动作。怎

么办？

图3-49电压回路断线信号装置原理接线图

解决方法:将KS的另一组线圈W2经CO和R0接于电压互感器二次侧开口三角形的输

出电压上，当系统中出现零序电压时，两组线圈和W2所产生的零序电压安匝大小

相等，方向相反，合成磁通为零，KS不动作。

返回

第五节距离保护的整定计算

一、距离保护第一段

1.动作阻抗

(1)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，田取

Za.\—kdRB

图3-50电力系统接线图

2.动作时限

秒。

二、距离保护第二段

1.动作阻抗

(1)与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗

的影响，即

Z3=K：(ZjK/Zc)

式中长先为分支系数

(2)与相邻变压器的快速保护相配合

ZZ=K；(ZAB+K//B)

取(1)、(2)计算结果中的小者作为ZZi。

7C

中力Z/

2.动作时限

保护第I【段的动作时限，应比下一线路保护第I段的动作时限大•个时限阶段，即

rf=+Az«Ar

3.灵敏度校验

院二*1.5

乙AB

如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第n段相配合的原则选择动作阻抗，即

这时，第II段的动作时限应比下一线路第II段的动作时限大一个时限阶段，即

[=《+加

三、距离保护的第三段

1.动作阻抗

按躲开最小负荷阻抗来选择，若第in段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为

1

7

KMK.乙in

式中

Z3,min最小负荷阻抗，Z及而=-=-~~—

2.动作时限

保护第HI段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即

3.灵敏度校验

作近后备保护时

7股

K..近=尹21,5

作远后备保护时

K=____4_____>J2

Z.+K理8c一.

式中，姆为分支系数，取最大可能值。

思考：灵敏度不能满足要求时，怎么办？

解决方法：采用方向阻抗继电器，以提高灵敏度

方向阻抗继电器的动作阻抗的整定原则与全阻抗继电器相同。考虑到正常运行时，负荷

阻抗的阻抗角?用较小，（为为25。）,而短路时，架空线路短路阻抗角9d较大（•般约为65°~

85"）。如果选取方向阻抗继电器的最大灵敏角夕加e，，则方向阻抗继电器的动作阻抗为

乙7四.min

乙7成附］—一

K%KRCOS(%一%J

图3-51全隹抗继电器和方向阻抗继电器灵敏度比！

结论：采用方向阻抗继电器时，保护的灵敏度比采用全阻抗继电器时可提高

l/cos（e”一。用）。

四、阻抗继电器的整定

保护二次侧动作阻抗

式中

K执――接线系数

对全阻抗继电器：0°接线，K*=l；±30"接线，二君。

对方向阻抗继电器：0°接线，Kjx=l；±30•接线，^=2.

五、对距离保护的评价

1.主要优点

（1）能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求.

（2）阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保

护有较高的灵敏度。

2.主要缺点

<1）不能实现全线瞬动。

（2）阻抗继电器本身较复杂，调试比较麻烦，可靠性较低。

C

3______

6K)m"=0.5s

*

6k)m'

E：=lI1^kVA9

♦H-*z—

X.vlni=亚

S=3.5MV施QS5S

X=2,勉，E；=l1/尿VR

Ud％=16

Xm=3,Q

X-=2,0,.

图3-52网络接线图

例3-1在图3-52所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保

护I、II、HI段进行整定计算。已知线路AB的最大负荷电流/加max=35°A,功率因数

cos%=0.9,各线路每公里阻抗Z|阻抗角劭=70：电动机的自起动系数

=1,正常时母线最低工作电压0加mm取等于0.9U,（"e=1K）kV）.

解：1.有关各元件阻抗值的计算

AB线路的正序限抗=0.4x30=12Qd

BC线路的正序阻抗Z/c=Zhc=04x60=24Cd

变压器的等值阻抗=^=1^x11^=44.10

£100Sa10031.5

2.距离I段的整定

⑴动作阻抗：Z7.]=K：Z^8=0.85x12=IO.2C

（2）动作时间：〃二°s

3.距离n段

（1）动作阻抗：按下列两个条件选择。

1）与相邻线路BC的保护3（或保护5）的I段配合

ZZ=KNZ"+KkCc）

_11__XXI+Z.8+XX2(l+0.15)ZXXI+J1.15

flC+1X——

抗