第一节 距离保护的工作原理
电流、电压保护具有简单、经济、可靠性高的突出优点，但是，它们存在保护范围、灵敏性受系统运行方式变化影响较大的缺点，尤其是在长距离重负荷的输电线路上以及长线路保护与短线路保护的配合中，往往不能满足灵敏性的要求；此外，在多电源环形网系统中，选择性也不能满足要求。因此，电压等级在110kv以上、运行方式变化较大的多电源复杂电网，构成保护时通常要求采用性能更加完善的距离保护装置。
一、距离保护的基本概念
由于电流、电压保护所反应的电气量随系统运行方式、系统结构、短路形式的改变而变化，使得它们的保护功能难以满足系统发展的要求。
如图5-1所示，距离保护是反应被保护线路阻抗大小进行工作的，该阻抗是由被保护线路始端测量电压与测量电流的比值来反应，称为测量阻抗Zm 。在系统正常运行时的测量阻抗Zm是负荷阻抗ZL，它是额定电压和线路负荷电流之比，值较大。当线路发生短路时测量阻抗Zm反应短路点到保护安装处的线路阻抗Zk，它与距离成正比，值较小，而且短路点愈靠近保护安装处，母线残压愈低，短路电流愈大，其比值Zm愈小，保护愈先动作。测量阻抗Zm的大小，反应了短路点的远近，当系统中断控制器
Zm小于保护范围末端的整定阻抗Zset而进入动作区时，保护动作。因此，距离保护是以测量阻抗的大小来反应短路点到保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时限的一种保护。使距离保护刚好动作的最大测量阻抗称为动作阻抗或起动阻抗，用ZOP表示。由于距离保护反应的参数是阻抗，故又被称为阻抗保护。因线路阻抗只与系统在不同运行方式下短路时电压、电流的比值有关，而与短路电流的大小无关，所以距离保护基本不受系统运行方式变化的影响。 二、距离保护的时限特性
距离保护动作时间t与保护安装处至短路点之间距离l的关系 ，称为距离保护的时限特性。
为了满足速动性、选择性、灵敏性的要求，目前距离保护广泛采用具有三段动作范围的阶梯时限特性，如图5-1所示，tⅢ>tⅡ>tⅠ，分别称为距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 段。它与三段式电流保护的时限特性相类似。
以图5-1中保护1为例， 距离保护1理想的保护范围是线路AB全长，为此，其第Ⅰ段
的动作阻抗应整定为。当下一线路BC出口k点短路时，保护1测量阻抗Zm 大于动作阻抗，处于距离Ⅰ段保护范围以外，保护1不动作。然而，实际中存在动作阻抗的计算误差、电压和电流互感器的误差以及短路时暂态过程的影响，使保护1因测量阻抗Zm小于动作阻抗， 而越级误动作，失去选择性。为使保护1在下一线路出口短路时具有选择性，只有降低动作阻抗，缩小保护范围，满足 ，计及上述各种误差，动作阻抗应按整定 。这样，距离保护1的第Ⅰ段只能保护AB车辆调度线路全长的80％~85％，在此范围内，保护1距离Ⅰ段具有选择性，应该瞬时动作， 是保护装置的固有动作时限，如图5-1所示。
为了切除本线路末端15％~20％范围内的故障，相似于三段式电流保护的考虑，保护1还应装设距离Ⅱ段。为了保证选择性，保护1距离Ⅱ段保护范围必然伸入下一级线路，并与下一级线路保护2的保护范围部分重叠，为使保护1动作具有选择性，并力求动作时限最短，为此，保护1距离第Ⅱ段不应超过保护2距离Ⅰ段的保护范围，即动作阻抗按整定；动作时限还应与保护2距离Ⅰ段动作时限配合且大一个时限级差Δt ，即保护1距离Ⅱ段动作时限按整定 ，如图5-1所示 。如此，可使保护1距离Ⅰ、Ⅱ段在时间内切除被保护线路任一点的故障，满足速动性要求。
距离Ⅰ段和Ⅱ段互相配合，构成本线路（110kV）的主保护。
为了作相邻下一线路保护和本线路主保护的后备保护，还应设置距离第 Ⅲ 段保护。距离第 Ⅲ 段保护的保护范围较大，其动作阻抗应按躲过正常负荷阻抗等条件整定；动作时限按阶梯时限原则整定，即动作时限应比本线路及相邻线路中保护的最大动作时限大一个时限级差Δt，如图5-1所示 。
三、距离保护的原理框图
图5-2所示为三段式距离保护原理框图，它由三部分组成。各部分的组成与作用如下：
荧光法溶解氧 ⒈ 起动部分
起动部分的主要元件可以是电流继电器、阻抗继电器、负序电流电流继电器或负序、零序电流增量电流继电器。以往的距离保护，起动元件采用电流继电器或阻抗继电器。目前，为了提高起动元件的灵敏性及保护可能误动时兼起闭锁作用，大多采用反应负序电流或负序电流与零序电流的复合电流或其增量的电流继电器KAN作为起动元件。正常运行时，起动部分的起动元件KAN不起动，三段式距离保护不投入工作。线路短路时，起动元件KAN解除整套保护的闭锁，使其投入工作。起动部分的作用是判别线路是否发生短路、保护是否应该投入工作。
⒉ 测量部分
测量部分的核心是具有方向性的阻抗继电器或无方向性的阻抗继电器与功率方向元件的组合。其作用是利用阻抗继电器KI测量短路点到保护安装处的距离。
⒊ 逻辑部分
逻辑部分主要由门电路和时间电路组成。它的作用是根据阻抗继电器测量及起动元件输
出结果，决定是否应该跳闸、以什么时间跳闸。
测量部分是距离保护的核心。
三段式距离保护工作情况分析：
（1）正常运行情况下，线路没有负序电流I2，起动元件电弧发生器KAN无输出，闭锁整套保护。
（2）发生短路时，出现负序电流I2，KAN起动整套保护。如果短路点在Ⅰ段保护范围内（也属于Ⅱ、Ⅲ段的范围），0.1s内，时间电路KT1 无信号输出，禁止门A1开放，允许距离Ⅰ段跳闸，与此同时，Ⅰ、Ⅱ段公用阻抗继电器1、2huaeKI未经切换继电器KCH段别切换而处于Ⅰ段位置，1、2KI与Ⅲ段阻抗继电器3KI同时起动，与门A2、A3 有输出，由于时间电路KT2 、KT3 的时限 tⅡ、tⅢ 长，则1、2KI的输出经与门A2、禁止门A1、信号继电器1KS、或门O瞬时跳闸。如短路点在Ⅱ段保护范围内时，阻抗继电器3KI起动，0.1s后，时间电路KT1一方面起动切换继电器KCH，切换阻抗继电器1、2KI至Ⅱ段，另一方面经禁止门A1闭锁距离Ⅰ段的瞬时跳闸回路，因tⅡ< tⅢ，阻抗继电器1、2KI的输出经与门A2、时间电路KT2 、信号继电器2KS、或门O ，以tⅡ 时限跳闸。当短路点在Ⅲ段保护范围内时，时间阻抗继电
器3KI起动，tⅢ时限到达后，经与门A3、时间电路KT3、信号继电器3KS、或门O跳闸。人体3d建模
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议