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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gR,保护2的测量阻抗为gABRZ。由图(b)可见,当gR较大时,可能出现1.JZ已超出保护1第Ⅰ段整定的特性圆范围,而2.JZ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。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。保护1和保护2的测量阻抗分别为jgddgdddBJeRIIRIIIUZ1111jgddABdAJeRIIZIUZ112A12BC1L2LgR(a)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R0jXjXC1.jgZR2.jZR1Z2Z2Z(b)ABCgR(a)21dI!dI2dIR0jX(b)ABgRjgddeRII1图3-36双侧电源通过短路的接线图及阻抗电流向量图gR(a)系统图;(b)向量图式中—dI超前1dI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Rg,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,Rg很小。随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长,Rg随着增大,大约经0.1~0.15秒后,Rg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。(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Rg1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为简化系统等值电路图,当系统发生振荡时,设ME超前于NE的相位角为,EEENM,且系统中各元件的阻抗角相等,则振荡电流为ZEEZZZEEINMNLMNMzh=Z)e1(Ej振荡电流滞后于电势差NMEE的角度为系统振荡阻抗角为NLMNLMRRRXXXtgargMNNZMZMENEzhIZ图3-38系统振荡的等值图LZ系统M、N、Z点的电压分别为:ZIEUZIEUZIEUzhMZNzhNNMzhMM21(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MzhMzhMzhMzhMMclZIEIZIEIUZ应用尤拉公式及三角公式,有2121sincosjctgejejj于是MEzhINE图3-39系统振荡时电压、电流向量图NZMMjMNMMZZeZZEEE11)(221)21(ctgZjZZZMMcl将此继电器测量阻抗随变化的关系,画在以保护安装地点M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,阻抗继电器的测量阻抗将在Z的垂直平分线oo上移动,如图3-41所示。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0.85LZ,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。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。KMjXOO21RNNEMEclZ图3-41系统振荡时,测量阻抗的变化21ZMZZ2121OOjXMR3NAd图3-42系统振荡时变电站处测量阻抗的变化图M(1)继电器的动作特性在阻抗平面沿oo′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,距离保护不会误动。(3)当保护的动作带有较大的延时时,如距离Ⅲ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:22113,3RXXR当输入端加入电压时,在nm端的空载输出电压为当输入端只有正序电压加入时,在nm端的空载输出电压为0232330130121jbcjabXRmneUeUUUU当输入端有负序电压加入时,在nm端的空载输出电压为21XRmnUUU2211XIjRI222111XjXRUjRjXRUbcabjUjUbcab33333013012323jbcjabeUeU30260230230221235.1232323jajabjbcjabXRmneUeUeUeUUUU②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TA组成,其原理接线如图3-45所示。其中电抗变压输出:)(cbKkIIjzU,电流变换器的变比为:12WWn,在电阻R上的压降为:RIIna)(10。(a)加入正序电压;图3-44负序电压滤过器向量图(b)加入负序电压(a)1RU1xU1abU2RU1bcU1bcI1caU2xU1abI60300(b)mnU2abU2caU2bcU2RU2xU2bcI1RU2abI60300301XU图3-45负序电流滤过器原理接线图DKBaIbI03I1W131RURLBmnmnUcI在m-n端子上的输出电压为:)0()(1cbkamnIjZRIInU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:)3()(111111kacbkamnZnRIIIjZRInU当选取参数为kznR3,则01mnU。当只有零序电流输入时在TX和TA原边的安匝互相抵消,00mnU。当只输入负序电流时,如图3-46(b)所示,负序电流滤过器的输出电压为222222)3()(1akacbkamnInRznRIIIjzRInU思考:除了利用负序分量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BC线路上的D点发生短路时,在变电所A距离保护1的测量阻抗为dABBCABABdBCABABABAclZIIZIZIZIIUZ1.dfzABZKZ结论:助增电流,使测量阻抗增大,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dfzABdABBCABABdBCABABABAclZKZZIIZIZIZIIUZ1.dZZD12ZBCIABICABABAI图3-47有助增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)(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)(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。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?解决方法:将KS的另一组线圈W2经C0和R0接于电压互感器二次侧开口三角形的输DXJC1C3C2CAUNUCUBU1W2W0C03U0R图3-49电压回路断线信号装置原理接线图dZZD12ZBCIABICAB图3-48有外汲电流的网络接线CBIDXJC1C3C2CAUNUCUBU1W2W0C03U0R图3-49电压回路断线信号装置原理接线图出电压上,当系统中出现零序电压时,两组线圈W1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
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