第三章 电网的距离保护第一节 距离保护的作用原理 一﹑基本概念电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。

缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kV 以上的系统）。

距离保护的性能比电流保护更加完善。

Z dU d....1fe f dd d ld I U Z I U Z Z =<==，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基本上不说系统的运行方式的影响。

二﹑距离保护的时限特性距离保护分为三段式： I 段：AB Idz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护II 段：)(21Idz AB IIK IIdz Z Z K Z +=，t=0.5’’ III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。

————后备保护第二节 阻抗继电器阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。

JJ J I U Z ..=——测量阻抗Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。

多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。

它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。

本节只讨论单相式阻抗继电器。

一﹑阻抗继电器的动作特性、PTld PT l lPT JJ J n n Z n n I U n I n U I U Z ⨯=⨯===1.1.1.1...BC 线路距离I 段内发生单相接地故障，Z d 在图中阴影内。

由于1）线路参数是分布的， Ψd 有差异2)CT,PT 有误差J3）故障点过渡电阻 4）分布电容等 所以Z d 会超越阴影区。

因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。

圆1：以od 为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性） 圆2：以od 为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等二﹑利用复数平面分析阻抗继电器它的实现原理：幅值比较原理 B A U U ..≥相位比较原理90arg 90..≤≤-DC U U（一） 全阻抗继电器 特性：以保护安装点为圆心（坐标原点），以Z zd 为半径的圆。

圆内为动作区。

Z dz.J ——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。

无论Ψd 多大，zd J dz Z Z =.，它没有方向性。

1. 幅值比较原理：zd J Z Z ≤两变同乘J I .，且J J J U Z I ..=，所以zd J J Z I U ..≤，这也就是动作方程。

2.90arg90≤-+≤-Jzd Jzd Z Z Z Z分子分母同乘以I J ，90arg90....≤-+≤-Jzd J J zd J U Z I U Z I（二） 方向阻抗继电器以Z zd 为直径，通过坐标原点的圆。

圆内为动作区。

Z dz.J随ΨJ 改变而改变，当 ΨJ 等于Z zd 的阻抗角时，Z dz.J 最大，即保护范围最大，工作最灵敏。

Ψlm ——最大灵敏角，它本身具有方向性。

1. 幅值比较原理：zd zd J Z Z Z 2121≤-Jzd J zd J J Z I Z I U ...2121≤-2. 相位比较原理： 90arg90≤-≤-Jzd JZ Z Z90arg90...≤-≤-Jzd J J U Z I U（三） 偏移特性阻抗继电器 正方向：整理阻抗Z zd 反方向：偏移-αZ zd (α<1) 圆内动作。

圆心zd zd zd Z Z Z Z )1(21)(210αα-=-=半径：zd Z )1(21α+ Z dz.J 随 ΨJ 变化而变化,但没有安全的方向性。

1. 幅值比较原理zd J Z Z Z )1(210α+≤-zdJ Z Z Z )1(21)1(21αα+--....)1(21)1(21zd J zd J J Z I Z I U αα+≤--2. 相位比较原理 90arg90≤-+≤-Jzd zdJ Z Z Z Z α90arg90....≤-+≤-Jzd J zd J J U Z I Z I U α总结三种阻抗的意义：1） 测量阻抗Z J ：由加入继电器的电压U J 与电流I J 的比值确定。

JJ J I U ..arg=ϕ2） 整定阻抗Z zd ：一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗。

全阻抗继电器：圆的半径方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径 偏移特性阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度。

3） 起动阻抗（动作阻抗）Z dz.J ：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压U J 和 电流I J 的比值。

除全阻抗继电器以外：Z dz.J 随ΨJ 的不同而改变。

当ΨJ =Ψlm 时，Z dz.J =Z zd ，此时最大。

三﹑阻抗继电器的构成主要由两大基本部分组成：电压形成路和幅值比较或相位比较回路。

U A ﹑U B ﹑U C ﹑U D 基本上是由U J 和I J Z zd 组合而成。

而U J 可直接从PT 二次侧取得，必要时经YB 变换。

而I J Z zd 则经过DKB 获得。

（一） 方向阻抗继电器交流回路的原理接线zd J AZ I U ..21= J c U U ..= zd J J BZ I U U ...21-=J zd J D U Z I U ...-=交流回路交流回路其它的继电器的交流回路的组成，可参照此图自行作成。

（二） 幅值比较回路将U A 和U B 分别整流后进行幅值比较，有两种类型：1． 均压式 U A 整流后在R 1上产生U a ， U B 整流后在R 2上产生U b 。

继电器反应U ab =U a -U b 而动作。

2．环流式 U A 整流后在R 1回路产生I a ,U B 整流后在R 2回路产生I b 。

继电器反应I a -I b 而动作。

BB（三） 相位比较回路90arg90..≤≤-DC U U 它是以测定U C 和U D同时为正的时间来判断它们的相位。

)不动作2．脉冲式比相电路0arg180..≤≤-DC U U加移相器后移相90º，.90'.-=e U U C C90arg90..≤≤-DC U U第三节 阻抗继电器的接线方式 一﹑基本要求要使Z J 正比于l d ，且与故障类型无关。

二﹑常用接线方式微分元件（产生脉冲输出的时间与U C 方波的前沿同时）参见P 90，表3-2，其中0º接线，+30º接线和-30º接线的阻抗继电器用于反映各种相间短路。

相电压和具有k3I 0补偿的相电流接线用于反映各种接地故障。

三﹑分析（一） 母线残压计算公式：假设：Z 1=Z 2，不计负荷电流...10.00.22.11...d A d A d A d A AD A l Z I l Z I l Z I l Z I U U -+++=dA Ad d A d A Ad l Z I k I U l Z Z I l Z I U ..1.0.....100.1..)3()(++=-++= （其中：k=(Z 0-Z 1)/3Z 1，零序补偿系数）同理：..1.0.)3(d B Bd B l Z I k I U U ++=d C Cd C l Z I k I U U 1.0...)3(++=（二） 0º接线方式的分析（设n PT =n l =1）1． 三相短路因为三相对称，继电器1，继电器2，继电器3工作情况完全相同，所以就以继电器1为例分析。

0...===Cd Bd Ad U U U 03.0=Il dd BA dB A BA B A J l Z I I l Z I I I I U U Z 1..1......1)(=--=--=同理Z J2=Z j3=Z 1l d结论：在三相短路时，Z J1，Z J2，Z J3均等于短路点到保护安装处点的线路正序阻抗。

2． 两相短路以BC 两相短路为例。

C B I I ..-= 0.=A I 03.0=I..A A E U = dB Bd B l Z I U U 1...+= d C Cd C l Z I U U 1...+=d CB dC B CB C B J l Z I I l Z I I I I U U Z 1..1......2)(=--=--=..Cd Bd U U =d BABd d BdB Bd A BA B A J l Z I E U l Z I l Z I U E I I U U Z 1...1..1......1>-+=---=--=d CACd d CAd C Cd AC A C J l Z I E U l Z I E l Z I U I I U U Z 1...1..1......2>-+=-+=--=结论：接于故障环路的阻抗继电器可以正确反映保护安装处到故障点之间的线路正序阻抗。

其余两只阻抗继电器的测量阻抗很大，不会动作。

这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间的原因。

3． 中性点直接接地电网的两相接地短路 仍然以BC 两相接地短路为例0..==Cd Bd U U 03.0≠Id CB dd d C B CB C B J l Z I I l Z I k l Z I k l Z I I I I U U Z 1..1.01.01......233)(=--+-=--=d BA B A J l Z I I U U Z 1....1>--=d J l Z Z 13>结论：同两相短路。

（三） 接地短路阻抗继电器的接线方式以A 相接地短路为例0.=Ad U d A dA A A J l Z I k I l Z I k I I k I U Z 1..1.0....13)3(3=++=+=可见：它能正确测量以短路点到保护安装处之间线路正序阻抗。

d B B B J l Z I k E I k I U Z 1.....233>=+=d J l Z Z 13> 均不动所以必须采用三个阻抗继电器。

该接线方式能正确反映两相短路和三相短路。

（自行分析）第四节 方向阻抗继电器的特性分析由于方向阻抗继电器的应用最为广泛，故进一步分析之。

一﹑方向阻抗继电器的死区和清除方法 （一） 产生死区的原因在保护正方向出口发生相间短路时，U J =0，继电器不动作。

发生这种情况的一定范围，就称为“死区”。

1． 幅值比较式zd J zd J U zd J zd J J Z I Z I Z I Z I U J ..0...21212121.=-⇒≤-=而实际上，继电器的执行元件动作需要一定的功率，所以继电器不动。