【文章內(nèi)容簡介】 3 某110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)方式 概述距離保護(hù)是反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，實(shí)際上是測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的阻抗大小，故有時(shí)又稱之為阻抗保護(hù)。圖31距離保護(hù)也有一個(gè)保護(hù)范圍，短路發(fā)生在這一范圍內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作，否則不動(dòng)作，這個(gè)保護(hù)范圍通常只用給定阻抗的大小來實(shí)現(xiàn)的。 測(cè)量阻抗 Zj = Z jZ d z 保護(hù)不動(dòng)作 Z jZ d z 保護(hù)動(dòng)作特點(diǎn)：故障時(shí)：即反映U175。,又反映I173。系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，Z j不變，故不受運(yùn)行方式變化的影響。三段式距離保護(hù)圖32 三段式距離保護(hù)示意圖 I段： ＝K relZAB ； ＝K relZBC (～) =0sII段： ＝ ( ZAB +) () ＝＋Δt III段： Z f. min 按階梯原則配合；三段式距離保護(hù)基本邏輯框圖圖33 三段式距離保護(hù)基本邏輯框圖 (1)距離保護(hù)的基本構(gòu)成對(duì)長距離、重負(fù)荷線路，由于線路的最大負(fù)荷電流可能與線路末端短路時(shí)的短路電流相差甚微，采用電流電壓保護(hù)，其靈敏性也常常不滿足要求。在110kV電壓輸電線路的一種保護(hù)裝置，輸電線路長度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范圍內(nèi)任何故障，故障點(diǎn)至線路首端的距離不一樣，也就是阻抗不一樣，都會(huì)小于總阻抗。距離保護(hù)就是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)該距離的大小確定動(dòng)作時(shí)限的一種繼電保護(hù)裝置。該裝置的主要元件是測(cè)量保護(hù)安裝之故障點(diǎn)之間的距離繼電器，繼電器實(shí)際上是測(cè)量保護(hù)安裝地點(diǎn)至故障點(diǎn)之間線路的阻抗，及保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓和通過線路電流的比值。由起動(dòng)元件、方向元件、測(cè)量元件、時(shí)間元件和執(zhí)行部分組成。起動(dòng)元件：發(fā)生短路故障瞬時(shí)起動(dòng)保護(hù)裝置；方向元件：判斷短路方向；測(cè)量元件：測(cè)量點(diǎn)至保護(hù)安裝處距離；時(shí)間元件：根據(jù)預(yù)定的時(shí)限特性動(dòng)作，保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性；執(zhí)行元件：作用于跳開斷路器。距離保護(hù)是以反映從故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間阻抗大?。ň嚯x大?。┑淖杩估^電器為主要元件（測(cè)量元件），動(dòng)作時(shí)間具有階梯性的相間保護(hù)裝置。當(dāng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的實(shí)際阻抗大于預(yù)定值時(shí)，表示故障點(diǎn)在保護(hù)范圍之外，保護(hù)不動(dòng)作當(dāng)上述阻抗小于預(yù)定值時(shí)，表示故障點(diǎn)在保護(hù)范圍之內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)再配以方向元件（方向特性）及時(shí)間元件，即組成了具有階梯特性的距離保護(hù)裝置。(2)距離保護(hù)的應(yīng)用距離保護(hù)可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，距離保護(hù)在有些情況下也能動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生兩相短路接地故障時(shí)，它可與零序電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，切除故障。因此，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，采用一般的電流、電壓保護(hù)不能滿足運(yùn)行要求時(shí)，則應(yīng)考慮采用距離保護(hù)裝置。(3)距離保護(hù)各段動(dòng)作特性距離保護(hù)一般裝設(shè)三段，必要時(shí)也可采用四段。其中第I段可以保護(hù)全線路的80%~85%，~（保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間），前者為晶體管保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，后者為機(jī)電型保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。第II段按階梯性與相鄰保護(hù)相配合，~，通常能夠靈敏而較快速地切除全線路范圍內(nèi)的故障。由I、II段構(gòu)成線路的主要保護(hù)。第III（IV）段，其動(dòng)作時(shí)間一般在2s以上，作為后備保護(hù)段。(4)距離保護(hù)裝置特點(diǎn)①由于距離保護(hù)主要反映阻抗值，一般說其靈敏度較高，受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較小，運(yùn)行中躲開負(fù)荷電流的能力強(qiáng)。在本線路故障時(shí)，裝置第I段的性能基本上不受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響（只要流過裝置的故障電流不小于阻抗元件所允許的精確工作電流）。當(dāng)故障點(diǎn)在相鄰線路上時(shí)，由于可能有助增作用，對(duì)于地II、III段，保護(hù)的實(shí)際動(dòng)作區(qū)可能隨運(yùn)行方式的變化而有所變化，但一般情況下，均能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的要求。②由于保護(hù)性能受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響較小，因而裝置運(yùn)行靈活、動(dòng)作可靠、性能穩(wěn)定。特別是在保護(hù)定值整定計(jì)算和各級(jí)保護(hù)段相互配合上較為簡單靈活，是保護(hù)電力系統(tǒng)相間故障的主要階段式保護(hù)裝置。 距離保護(hù)定值配合的基本原則距離保護(hù)定值配合的基本原則如下：(1)距離保護(hù)裝置具有階梯式特性時(shí)，起相鄰上、下級(jí)保護(hù)段之間應(yīng)該逐級(jí)配合，即兩配合段之間應(yīng)在動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)范圍上互相配合。距離保護(hù)也應(yīng)與上、下相鄰的其他保護(hù)裝置在動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)范圍上相配合。例如：當(dāng)相鄰為發(fā)電機(jī)變壓器組時(shí)，應(yīng)與其過電流保護(hù)相配合；當(dāng)相鄰為變壓器或線路時(shí)，若裝設(shè)電流、電流保護(hù)，則應(yīng)與電流、電壓保護(hù)之動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)范圍相配合。(2)在某些特殊情況下，為了提高保護(hù)某段的靈敏度，或?yàn)榱思铀倌扯伪Ｗo(hù)切除故障的時(shí)間，采用所謂“非選擇性動(dòng)作，再由重合閘加以糾正”的措施。例如：當(dāng)某一較長線路的中間接有分支變壓器時(shí)，線路距離保護(hù)裝置第I段可允許按伸入至分支變壓器內(nèi)部整定，即可仍按所保護(hù)線路總阻抗的80%~85%計(jì)算，但應(yīng)躲開分支變壓器低壓母線故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，線路距離保護(hù)第I段可能與變壓器差動(dòng)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作（因變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)有出口跳閘自保護(hù)回路），而由線路自動(dòng)重合閘加以糾正，使供電線路恢復(fù)正常供電。(3)采用重合閘后加速方式，達(dá)到保護(hù)配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加速故障切除，以減小對(duì)電力設(shè)備的破壞程度外，還可借以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。這可在下述情況下實(shí)現(xiàn)：當(dāng)線路發(fā)生永久性故障時(shí)，故障線路由距離保護(hù)斷開，線路重合閘動(dòng)作，進(jìn)行重合。此時(shí)，線路上、下相鄰各距離保護(hù)的I、II段可能均由其振蕩閉鎖裝置所閉鎖，而未經(jīng)振蕩閉鎖裝置閉鎖的第III段，在有些情況下往往在時(shí)限上不能互相配合（因有時(shí)距離保護(hù)III段與相鄰保護(hù)的第II段配合），故重合閘后將會(huì)造成越級(jí)動(dòng)作。其解決辦法是采用重合閘后加速距離保護(hù)III段，~2s，即可躲開系統(tǒng)振蕩周期，故只要線路距離保護(hù)III段的動(dòng)作時(shí)間大于2~，即可滿足在重合閘后仍能互相配合的要求。 110kV線路保護(hù)采用距離保護(hù)電流速斷保護(hù)是雖然無延時(shí)動(dòng)作，但卻不能保護(hù)本線路的全長；限時(shí)電流速斷保護(hù)是雖然保護(hù)本線路的全長，卻不能作為相鄰線路的后備保護(hù)；而定時(shí)限過電流保護(hù)是可作為本線路及相鄰線路的后被保護(hù)，但動(dòng)作時(shí)間較長。所以在110kV及以上的高電壓、大容量、長距離、重負(fù)荷和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)路中簡單的電流保護(hù)就難于滿足網(wǎng)路對(duì)保護(hù)的要求。因此，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采用性能更加完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)是其中之一。對(duì)110kV級(jí)以上電壓等級(jí)的復(fù)雜網(wǎng)線路保護(hù)一般采取距離保護(hù)，所謂距離保護(hù)，就是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處越近，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間越短；故障點(diǎn)距保護(hù)安裝處越遠(yuǎn)，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越長，從而保護(hù)動(dòng)作是有選擇性。測(cè)量故障點(diǎn)至保護(hù)安裝的距離，實(shí)際上就是用阻抗繼電氣測(cè)量故障點(diǎn)知保護(hù)安裝處的阻抗。因此距離保護(hù)又叫阻抗保護(hù)。阻抗測(cè)量的原理，阻抗法建立在工頻電氣量的基礎(chǔ)上，通過建立電壓平衡方式，利用數(shù)值分析方法求解到故障點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)之間的電抗，由此可以推出故障的大致位置。根據(jù)所使用電氣量的不同，阻抗法分為單短法和雙端法兩種。對(duì)于單端法，簡單來說可以歸納為迭代法和解二次方程法。迭代法可以出現(xiàn)偽根，也用可能不收敏。解二次方程法雖然原理和實(shí)質(zhì)都比迭代法優(yōu)越，但任有偽根問題。此外，在實(shí)際應(yīng)用中單短阻抗法的精度不高，特別容易受到故障點(diǎn)過度電阻、對(duì)側(cè)系統(tǒng)電阻、負(fù)荷電流的影響。同手由于計(jì)算過程中，算法往往建立在一個(gè)或者幾個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)之上，而這些假設(shè)與實(shí)際情況不一致，所以單端阻抗法存在無法消除的原理性誤差。但單端法也有其顯示的優(yōu)點(diǎn)：原理簡單、易于實(shí)用、設(shè)備投入低、不需要額外的通訊設(shè)備。雙端法利用線路兩端的電氣信息量進(jìn)行故障測(cè)距，已從原理上消除過渡電阻的影響。通常雙端法可以利用線路兩端電流或兩斷電流、一端電壓進(jìn)行測(cè)距，也可以用兩端電壓和電流進(jìn)行故障測(cè)距。理論上雙端法不受故障類型和故障點(diǎn)過渡電阻的影響，有其優(yōu)越性。特別是近幾年來GPS設(shè)備和光纖設(shè)備的使用，為雙端阻抗法提供技術(shù)上的保障。雙端法的缺點(diǎn)在于：計(jì)算量大、設(shè)備投資大、需要額外的同步設(shè)備和通訊設(shè)備。與電流、電壓保護(hù)相比較，距離保護(hù)具有以下的特點(diǎn)：(1)靈敏度高，阻抗繼電器反映了正常情況與短路故障時(shí)的電流、電壓值的變化，短路故障電流增大，電壓降低，阻抗的變化量更加顯著。所以，比反應(yīng)單一物理量的電流、電壓保護(hù)靈敏度高。(2)保護(hù)范圍與選擇性不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)，短路故障電流和母線剩余電壓繁盛變化。例如，最小運(yùn)行方式下，斷路故障電流減小，電流速斷保護(hù)縮短保護(hù)范圍，過電流保護(hù)降低靈敏度。而距離保護(hù)由于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗取決于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的點(diǎn)距離，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。(3)迅速動(dòng)作范圍較長。距離保護(hù)常常采用階梯型時(shí)限保護(hù)特性，這種時(shí)限特性比單一的電流保護(hù)的時(shí)限特性優(yōu)越的多。與三段電流保護(hù)相比，由于距離保護(hù)的保護(hù)范圍基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，所以距離保護(hù)第一段的保護(hù)范圍比電流速斷保護(hù)范圍長，距離保護(hù)第二段的保護(hù)范圍比時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍長，因而距離保護(hù)速度動(dòng)作時(shí)間的范圍較長。 距離保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用范圍根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，它可以在多電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證有選擇性地動(dòng)作。它不僅反應(yīng)短路時(shí)電流的增大，而且又反應(yīng)電壓的降低，因而靈敏度比電流、電壓保護(hù)高。保護(hù)裝置距離I段的保護(hù)范圍不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，其它各段受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響也較小，同時(shí)保護(hù)范圍也可以不受短路種類的影響，因而保護(hù)范圍比較穩(wěn)定，且動(dòng)作時(shí)限也比較固定而較短。雖然距離保護(hù)第I段是瞬時(shí)動(dòng)作的，但是，它只能保護(hù)線路全長80%~85%，它不能無時(shí)限切除線路上任一點(diǎn)的短路，一般線長15%~20%，特別是雙側(cè)電源的線路就有30%~40%線長的短路，不能從兩端瞬時(shí)切除。因此，對(duì)于220kV及以上電壓網(wǎng)絡(luò)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的需要，要求全長無時(shí)限切除線路任一點(diǎn)的短路，這時(shí)距離保護(hù)就不能作主保護(hù)來應(yīng)用。距離保護(hù)的工作受到各種因素的影響，如系統(tǒng)振蕩、短路點(diǎn)的過度電阻和電壓回路的斷線失壓等。因此，在保護(hù)裝置中需采取各種防止或減少這些因素影響的措施，如振蕩閉鎖、瞬時(shí)測(cè)定和電壓回路的斷線失壓閉鎖等，需應(yīng)用復(fù)雜的阻抗繼電器和較多的輔助繼電器，使整套保護(hù)裝置比較復(fù)雜，可靠性相對(duì)比電流保護(hù)低。雖然距離保護(hù)仍存在一些缺點(diǎn)，但是，由于它在任何形式的網(wǎng)絡(luò)均能保證有選擇性的動(dòng)作。因此，廣泛地以內(nèi)功用在35kV及以上電壓的電網(wǎng)中。通常在35kV電壓網(wǎng)絡(luò)中，距離保護(hù)可作為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相間短路的主保護(hù)；110~220kV的高壓電網(wǎng)和330~500kV的超高壓電網(wǎng)中，相間短路距離保護(hù)和接地短路距離保護(hù)主要作為全線速動(dòng)主保護(hù)的相間短路和接地短路的后備保護(hù)，對(duì)于不要求全線速動(dòng)保護(hù)的高壓線路，距離保護(hù)則可作為線路的主保護(hù)。 零序電流保護(hù)目前我國110kV級(jí)以上電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)，均屬于大電流接地系統(tǒng)。大電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障的時(shí)候，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn)，利用這些電氣量構(gòu)成保護(hù)接地短路的繼電保護(hù)裝置統(tǒng)稱為零序電流保護(hù)。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障幾率達(dá)80~90%，零序保護(hù)有較好效果。，零序電壓及零序功率的特點(diǎn) (1)故障點(diǎn)的零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低。(2)零序電流的分布，決定于線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點(diǎn)的數(shù)目和位置，而與電源的數(shù)量和位置無關(guān)。(3)故障線路零序功率的方向與正序功率的方向相反，是由線路流向母線的。 (4)某一保護(hù)安裝地點(diǎn)處的零序電壓與零序電流之間的相位差取決于背后元件的阻抗角。(5)在系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，正、負(fù)序阻抗的變化，引起UdUd2 、Ud0之間電壓分配的改變，因而間接地影響零序分量的大小。(a)(b)(c)圖34 接地短路是的零序等效網(wǎng)絡(luò)(a)系統(tǒng)接線圖；(b)零序網(wǎng)絡(luò)圖；(c)零零序電壓的分布(1)零序電流速斷保護(hù)（零序I段） 零序電流速斷保護(hù)起動(dòng)值的整定原則如下。 躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0max ,即 (37)(2)限時(shí)零序電流速斷保護(hù)（零序Ⅱ段） ①起動(dòng)電流 零序Ⅱ段的起動(dòng)電流應(yīng)與下一段線路的零序Ⅰ段保護(hù)相配合。 ，該保護(hù)的起動(dòng)電流為 (38)，該保護(hù)的起動(dòng)電流為 (39)②動(dòng)作時(shí)限 零序Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)限與相鄰線路零序Ⅰ段相配合。 ③靈敏度校驗(yàn)零序Ⅱ段的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流來校驗(yàn)，并滿足Ksen≥。即 (310)(3)定時(shí)限零序過電流保護(hù)（零序Ⅲ段） ①起動(dòng)電流,即 (311)Ⅲ段相配合就是本保護(hù)零序Ⅲ段的保護(hù)范圍，不能超出相鄰線路上零序Ⅲ段的保護(hù)范圍。當(dāng)兩個(gè)保護(hù)之間具有分支電路時(shí)(有中性點(diǎn)接地變壓器時(shí))，起動(dòng)電流整定為 (312)②靈敏度校驗(yàn) 作為本條線路近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)的最小零序電流3I0min來校驗(yàn)，要求 (313)作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，按相鄰線路保護(hù)范圍末端發(fā)生接地故障時(shí)，流過本保護(hù)的最小零序電流3I0min來校驗(yàn)，要求 (314)(4)對(duì)零序電流保護(hù)和方向性零序保護(hù)的評(píng)價(jià)：①零序電流保護(hù)比相間短路的電流保護(hù)有較高的靈敏度。 ②零序過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限較相間保護(hù)短。 ③零序電流保護(hù)不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩和過負(fù)荷。 ④零序功率方向元件無死區(qū)。副方電壓回路斷線