【文章內(nèi)容簡介】 使用，如圖 所示，并分別稱為距離保護的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。 瞬時動作是距離保護的第Ⅰ段， 1t 是保護裝置本身固有的動作時間。我們以保護 2為例。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 ? Z??l? 圖 距離保護的作用原理 時限特性 其第Ⅰ段應(yīng)該保護線路 AB 的全長，然而事實上卻是不可能，當(dāng)靠近 B 點處出口處短 路時，保護2 本應(yīng)該不動作，因此其動作阻抗的整定值 .2actZ? 就必須要躲過這一點短路時測量的阻抗 ABZ ，即.2set ABZZ? ? 。同時，我們應(yīng)該考慮到電流、電壓互感器和阻抗繼電器的誤差和保護裝置本身的誤差。引入可靠系數(shù) relK ，一般取 ～ 或者 。因此保護 2的Ⅰ段整定值是 : .2 ( ~ )se t ABZZ? ? （ 21） 同理，對于保護 1的第Ⅰ段整定值是 : .1 ( ~ )se t BCZZ? ? （ 22） 這樣整定以后，距離Ⅰ段就只能保護本線路的 80%～ 90%，所以這就是第Ⅰ段保護的一個眼中缺點。為了切除線路中末端剩余范圍內(nèi)的故障，就需要在線路中設(shè)置距離保護第Ⅱ段。 距離第Ⅱ段整定值的選擇和限時電流速段相似，使其不超過下一條相鄰線路距離Ⅰ段的保護范圍，并且還要有高出一個 t? 的時限，用來保證選擇性。例如在圖 的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)保護 1的第Ⅰ段末端短路時，保護 2 的測量阻抗 2Z 為： 2 .1AB setZ Z Z??? (23) 同樣，我們引入可靠系數(shù) relK ，則保護二的第Ⅱ段的動作阻抗為： .2 .1( ) 0. 8 [ ( 0. 8 ~ 0. 9) ]s e t r e l A B s e t A B B CZ K Z Z Z Z?? ?? ? ? ? （ 24） 本線路的主保護就是 距離Ⅰ段和距離Ⅱ的聯(lián)合工作構(gòu)成。而這兩段的可靠系數(shù) relK 則根據(jù)保護裝置的類型、線路的具體情況和規(guī)程規(guī)定選取。 在電力系統(tǒng)中，我們還 第Ⅲ段距離保護作為斷路器拒絕動作和為下級相鄰線路保護裝置的后備保護，同樣也作為本段線路的距離Ⅰ、距離Ⅱ的后備保護。 距離Ⅲ段整定值的考慮和過電流保護相似，啟動阻抗要按照躲 開正常運行時的最小負荷來確定，動作時限整定的原則 應(yīng)比保護范圍內(nèi)下級各個線路的距離Ⅲ段 的最大動作時限高出一個 t? 。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 單項補償式距離繼電器的原理和接線方式 當(dāng)今，微機數(shù)字保護有巨大的優(yōu)越性，并且將最終完全取代模擬式機電保護裝置。在模擬式保護長期發(fā)展的過程中，有些原理和技術(shù)可以直接應(yīng)用于微機保護，對微機保護的發(fā)展也具有重要的參考價值，因此我們在模擬式距離保護的基礎(chǔ)上對這些原理進行闡述。 距離保護的核心部件是距離繼電器，又稱阻抗繼電器，它的主要作用就是直接或間接的測量短路點到保護安裝點間的阻抗，然后與整定阻 抗值進行比較來確定其是否應(yīng)該動作。 單項補償式距離繼電器是只在繼電器的中加入一個電壓 KU 和一個電流 KI 的繼電器，其比值稱為繼電器的測量阻抗，用字母 KZ 表示 KKKUZ Z? (25) 上式中 KZ 可用 R jX? 的形式表示，所以我們可以用復(fù)數(shù)平面來表示其動作特性，并用幾何圖形把它表示出來如圖 （ b）示。 圖 中，在線路 BC 中，我們以保護Ⅰ為例 ，在復(fù)數(shù)阻抗平面內(nèi)畫出距離繼電器的測量阻抗，如圖 ，坐標(biāo)原點 O為線路的始端 B，第一象限為正方向短路的測量阻抗，第三象限為反方向的測量阻抗， R 軸與正方向短路測量阻抗之間的阻抗角為 K? 。對保護 1的距離Ⅰ段，我們一般取可靠系數(shù)為 ,因此一次整定阻抗一般整定為 .1 BCZZ? ? , BCZ 以內(nèi)的阻抗距離繼電器都應(yīng)動作，在圖中 （ b）中以陰影線表示其范圍。 距離繼電器都是接在電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)，系統(tǒng)一次側(cè)的阻抗和測量阻抗之間的關(guān)系為： ( ) ( )//B T V BK T A T AKKK B C T A B C T V T VU n UU n nZZt t n t n n?? ? ? (26) 其中， KZ 為二次側(cè)的測量阻抗； ()BU 為母線 B的電壓； BCI 為從 B流向 C 的電壓； TVn 為電壓互感器的變比； TAn 為電流互感器的變比； KZ? 為一次 側(cè)的測量阻抗。所以，在保護裝置中，如果一次側(cè)整定阻抗計算值 后為 setZ? ，則二次側(cè) 整定阻抗值為 : .K set set nTAZZnTV?? (27) 為了簡化繼電器的接線、過渡電阻和互感器的相互影 響，以及便于制造和調(diào)試，我們一般把繼電器的動作特性擴大為成 其他封閉曲線。圖 （ b）中為各種圓特性阻抗繼電器。圖中 1 是全阻抗繼電器的動作特性， 2 是方向阻抗繼電器的阻抗特性， 3 是偏移特性阻抗繼電器的阻抗特性。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 在此，我們簡單介紹一下單項不嘗式繼電器的接線方式，所謂接線方式即給距離繼電器接入電流和電壓的方式，但加入繼電器的電壓和電流必須滿足下面兩點要求： 12A B CT A zkT V?IK?UK CAB123R (a) 網(wǎng)絡(luò)接線 （ b） 被保護線路的測量阻抗及動作特性 圖 用復(fù)數(shù)平面的測量阻抗 （ 1）繼電器的測量阻抗與短路點到保護安裝地點的距離成正比，且對于長距離超高壓線路應(yīng)采取措施消除其分布電容影響來滿足要求。 （ 2）繼電器的保護范圍不隨故障類型的改變而改變。 全阻抗繼電器的動作特性 全阻抗繼電器的特性是以繼電器安裝點為圓心、阻抗為半 徑的一個圓，當(dāng)測量阻抗 KZ 在圓內(nèi)時，繼電器動作，在圓外時，繼電器不動作， 而當(dāng)測量阻抗正好在圓上時，繼電器剛好啟動，此時的阻抗就為繼電器的動作阻抗或者啟動阻抗 .KactZ 。繼電 器的總做與否與加入繼電器的電壓和電流的夾角無關(guān)，其 動作阻抗都等于整定阻抗 .K act setZZ? ，即沒有方向性，具 有這樣的動作特性的繼電器稱為全阻抗繼電器。 （ 1） 如圖 所示 為幅值比較式全阻抗繼電 器，繼電器動作的條件是測量阻抗位于圓內(nèi)時，其動作的 條件可用阻抗的幅值來表示，即 K setZZ? 把上 式兩端同時乘以電流 KI ，則上式變?yōu)? K K setU I Z?? 圖 幅值比較式的全阻抗繼電器的動作特性 Rj X0ZKZset青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 式中我們可以把兩個看成兩個電壓的比較，其中 K setIZ 表示電流在某一個恒定阻抗 setZ 上的電壓降落。 （ 2） 如圖 所示，為相位比較式全阻抗繼電器的動作特性 ，當(dāng)測量阻抗在圓周上時，矢量 KZ位于圓周上時，矢量 K setZZ? 落后于 K setZZ? 的角度是 90 ；當(dāng)測量阻抗在圓內(nèi)時，角度大于 90 ；當(dāng)測量阻抗在圓外時，角度大于 90 ，因此，動作器的動作條件可以表示為： 2 7 0 a r g 9 0K setk setZZZZ???? 式中，當(dāng) 270?? 時， ? 為負值，此時對應(yīng) KZ 超前 于 setZ 的情況 。 （ a） 測量阻抗在 圓上 （ b） 測量阻抗在圓內(nèi) （ c） 測量阻抗在圓外 （ d） KZ 超前于 setZ 的矢量關(guān)系 圖 相位比 較式 全阻抗繼電器動作特性 Rj X Zse?KOZset?zkset+zksetRj X zkset?KOZset?zkZset+ZsetRj X ?KOZset?zkZset+Zkj XOZsetset+set?kk青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 電網(wǎng)距離保護的起動元件的作用和要求 電網(wǎng)的安全運行離不開繼電保護的正常運行，因此，對于繼電保護裝置的作用和 要求有著明確的作用和要求。 起動元件的作用 電力系統(tǒng)中，繼電保護的起動元件的首要任務(wù)就是當(dāng)線路中發(fā)生短路故障時起動保護裝置，其具體作用如下： （ 1）起動元件動作以后才會給保護裝置電源，所以裝置在正常運行時線路發(fā)生異常狀況不會動作，起動元件起到了閉鎖的作用，裝置工作的可靠性得到了提高 （ 2）在一些距離保護中，震蕩閉鎖起動元件和起動元件為一個元件，在此起動元件的作用是震蕩閉鎖。 （ 3）在保護裝置中，如果第Ⅰ段和第Ⅱ段用同一測量元件，則起動元件在動作后自動的將阻抗定值由第Ⅰ段切換到第Ⅱ段。同理，保護裝置如果采 用第Ⅱ段和第Ⅲ段切換，則起動元件自動的切換到第Ⅲ段。 （ 4）在保護裝置中，若只用一個阻抗測量元件來反應(yīng)不同的故障，則其應(yīng)該具有按故障類型的不同來把適當(dāng)?shù)碾妷?、電流組合加于測量元件上。 對起動元件的要求 （ 1）在電力系統(tǒng)中，能反應(yīng)各種類型的故障。 （ 2）在被保護線路通過最大負荷、電力系統(tǒng)振蕩時均應(yīng)該可靠不動作。 （ 3）在保護范圍內(nèi)故障的時候，即使存在過度電阻，起動電阻起動元件也應(yīng)該動作迅速、可靠，并且在切除故障后迅速的返回。 （ 4）構(gòu)成起動元件的 CPU、數(shù)據(jù)采集等部分應(yīng)該完全獨立，不能與保護部分共用，這樣能發(fā)揮起動元件的閉鎖作用。 （ 5）阻抗繼電器在電壓回路發(fā)生異常時有可能發(fā)生誤動作，此時起動元件不應(yīng)該動作，因此起動元件應(yīng)采用電流量而不應(yīng)該采用電壓量來構(gòu)成起動元件。 距離保護中的起動元件，有電流元件、阻抗元件、負序和零序元件、電流突變量元件等。電流起動元件具有簡單可靠地和二次電壓回路斷線失壓不勿動的優(yōu)點，但是在較高電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中，靈敏度難以滿足要求，并且震蕩時要無啟動，因而不適合高壓的距離保護中。阻抗起動元件雖然其靈敏度仍然不 受系統(tǒng)運行方式的影響，且靈敏度較高，但在長距離重負荷線路上有時靈敏度仍不能滿足要求，二次電壓回路失壓、電力系統(tǒng)震蕩時會勿動。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 距離保護的三段整定計算原則 在距離保護的整定計算中，都可設(shè)短路點距離和線路阻抗成正比（特高壓線路除外），并認為保護具有方向性，且假設(shè)保護裝置具有階梯的時限特性。 距離保護的第Ⅰ段整定 一般情況下，距離保護第Ⅰ段按躲開下一條線路出口處的原則來確定，并且按式（ 21）、（ 22）來計算，可靠系數(shù)一般取 ～ 。 距離保護的第Ⅱ段整定 如圖 32所示，距離保護 的第Ⅱ段整定應(yīng)該按以下兩個原則來確定： （ 1）和相鄰線路的距離保護第Ⅰ段整定配合，按照下式進行計算： .2 .1()ac t re l AB br ac tZ K Z K Z?? ??? (31) 式中， relK 為可靠系數(shù)，一般取 ； brK 為分支系數(shù)，采用當(dāng)保護 1 第Ⅰ段保護范圍末端短路時可能會出現(xiàn)的最小值。 ABC k12 圖 選定整定阻抗的網(wǎng)絡(luò)接線 如果有助曾電流的影響時，將使保護 2安裝處的測量阻抗增大；若有外汲電流的影響，將使保護2 處的測量阻抗減小。 因此，應(yīng)該按 brK 的最小的運行方式來確定保護 2 的距離Ⅱ短路整定值，以充分保證保護 1和保護 2之間的選擇性，使其不會超過保護 1距離Ⅰ短路的范圍。這樣整定以后一般就不會因為 brK 改變而失去保 護 1和保護 2的選擇性。 （ 2）躲開圖 途中 k點短路時的阻抗值，我們設(shè)變壓器的阻抗值是 TZ ，則起動阻抗的整定值為： .2 ()a ct rel A B b r TZ K Z K Z?? ?? (32) 其中： relK 是變壓器配合的可靠系數(shù)； TZ 為變壓器的阻抗，一般取 ? ； brK 則取 k 點短路時有可能出現(xiàn)的最小值。此時，距離Ⅱ段的動作時限和相鄰的線路的