继电保护基本原理及电力知识问答(6)

2019-01-07 18:03

管怎么说,它们两者之间又有内在的联系。 三.阻抗继电器交流回路的原理接线 (一)电压形成回路

从Zj=

U??j可知,阻抗继电器既要输入电压Uj ,也要输入电流?j,尽管U??j

Ij和?j都是二次值,是通过电压互感器和电流互感器变换过来的,相对来说比较小,但是对于阻抗继电器来说,应该看成是一次值,该值也比较大,因此阻抗继电器里一般都还设置有YB变换器和电抗(或电流)变换器DKB(或LB),YB的作用是将Uj输入的100V电压变换成更小的可调电压,DKB的作用是将?j的电流变换成二次更小的电流(或电压),然后送到后面去进行逻辑比较,因此我们把它们叫做电压形成回路。(现在微机保护一般把它们叫做交流插件) (二)极化(或记忆)回路

瞬时动作的的距离I段方向阻抗继电器,广泛采用了“记忆回路”的接线,即将电压回路作成是一个对50HZ工频交流的串联谐振回路。“记忆回路”的作用在于:当外加电压突然由正常运行时的数值降低到零时,该回路的电流不是突然消失,而是按50HZ工频振荡,经过几个周波的时间后,逐渐衰减到零,由于这个电流和故障以前的电压基本为同相位,同时在衰减的过程中维持相位不变,因此,它相当于“记住”了故障以前电压的相位,阻抗继电器可以进行相位比较,故称为“记忆回路”。一般记忆时间只要大于距离I段的动作时间就可以了。“记忆回路”的作用主要是为了消灭电压死区特别是三相门口短路的死区。 (三)比较回路

就是将电压形成回路所获得的电压和极化回路所获得的极化电压按阻抗继电器的动作判据进行比较,看阻抗继电器是否应该动作。 (四)执行回路

通过比较回路比较的结果,如果阻抗继电器应该动作,则将动作信号输送出去的回路叫执行回路。对于整流型阻抗继电器,其执行回路为极化继电器;对于晶体管或集成电路型阻抗继电器,其执行回路为零指示器;对微机型阻抗继电器,其执行回路为所设计的程序。

第三节 阻抗继电器的接线方式

一.对接线方式的基本要求

根据距离保护的工作原理,加入继电器的电压Uj和电流?j应满足以下要求: (1) 继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离; (2) 继电器的测量阻抗应与故障类型无关,也就是说保护范围不随故障类

型而变化。

二.相间短路阻抗继电器的0°接线方式

前面我们已经说过,相间阻抗继电器一般采用方向圆特性的方向阻抗继电器,而且主要反映三相短路、两相短路和两相接地短路,这种阻抗继电器广泛采用0°接线方式。所谓0°接线,就是当阻抗继电器加入的电压和电流为U??AB

?A-?B时,我们称之为0°接线,和前面说过的相间功率方向继电器的90°接线方

26

式一样,并没有什么实际的 物理意义。很显然,另外两相应该为U?UCABC和?B-?C、

?和?C-?A。通过对三相短路、两相短路和两相接地短路的分析,继电器的测量阻抗都是一样的,即均为Z1L,Z1为线路每千米的正序阻抗(欧姆),L为短路点到保护安装地点之间的距离(千米)。因此说明0°接线方式没有问题,符合对接线方式的基本要求。

三.接地短路阻抗继电器的接线方式

在中性点直接接地的电网中,当零序电流保护不能满足要求时,一般考虑采用接地距离保护,接地距离保护一般反应单相接地故障。

在单相接地例如A相接地时,这时故障相的电压降低,电流增大,如果将故障相的电压和电流加入A相阻抗继电器中,即

Uj=UA; Ij=IA

从理论上讲也是可以的,但这种接线是否能满足要求,要进行具体分析。 分析的结果是,继电器的测量阻抗为

Zj=

????UjIj???Z1l?I0IA??(Z0?Z1)l

此阻抗之值与

I0??之比值有关,而这个比值因受中性点接地数目与分布的影

IA响,并不等于常数,故继电器就不能准确地测量从短路点到保护安装地点之间的阻抗,因此不能采用。

为了使继电器的测量阻抗在单相接地时不受I???0

的影响,根据以上分析的结

果,就应该给阻抗继电器加入如下的电压和电流

Uj=UA

Ij=IA+I????Z0?Z1??IA?K3I0 0

Z1式中K=

Z0?Z1,叫做零序补偿系数。根据Z0和Z1的关系,可以计算出3Z1???K=0.67,是一个实数,这样,继电器的测量阻抗将是 Zj=

Uj??Z1l(IA?K3I0)??IjIA?K3I0这样看来,这种接线能够正确地测量从短路点到保护安装地点之间的阻抗,并与相间短路的阻抗继电器所测量的阻抗为同一数值,因此这种接线得到了广泛的应用。为了反应任一相的单相接地短路,接地距离保护也必须采用三个阻抗继电器,其接线方式分别为:UA、IA+K3I0;UB、IB+K3I0;UC、IC+K3I0。

??Z1l

???????? 27

这种接线方式同样能够反应于两相接地短路和三相短路,此时接于故障相的阻抗继电器的测量阻抗亦为Z1L。

第四节 关于阻抗继电器的整定阻抗和精确工作电流

一.关于阻抗继电器的整定阻抗

我们以相间距离保护AB相为例,当保护范围末端短路时,如果调整继电器的?lm??d,则应具有如下两个特点:

(1) 加入继电器中的电压与电流的比值正好是继电器的整定阻抗Zzd,即

???Uj?UAB???ZZd

IjIA?IB(2) 继电器中的补偿电压Uˊ=0,即

KuUJ-KIIJ=0 将等式变换一下可得 Zzd=

??KI KU因此,改变Ku和KI的数值(对整流型可调整DKB和YB的整定值,对其它形式的阻抗继电器可通过调整电阻来实现)。就可以获得所需的Zzd。下面以四统一整流型相间距离保护为例来进行说明。

当DKB=2?,表明阻抗继电器的阻抗整定范围是2~20?,

即当DKB=2,YB=100﹪时,整定阻抗Zzd=2?

当DKB=2,YB=10﹪时,整定阻抗Zzd=20?,可以看出是反比关系,

当DKB=2,YB=50﹪时,整定阻抗Zzd=4?。

那么反过来,假定我们现在要整定阻抗Zzd=3.4?,在DKB=2时,YB的抽头应为多少?我们可以按照上面的反比关系求出:3.4/2=1.7,YB=100/1.7=58.9﹪。在晶体管或集成电路保护中,是以调节电阻R来实现的。 二.关于阻抗继电器的精确工作电流

前面分析阻抗继电器的动作特性,都是从理想条件出发,即认为比相回路的灵敏度很高,补偿电压Uˊ=0为继电器的临界条件,因此继电器的动作特性只与加入继电器的电压和电流的比值(即测量阻抗有关),而与电流的大小无关,但是实际上当计及上述的影响时,则要作进一步的分析。如图3-9所示。

Zdz.j

Zzd

0.9Zzd

Ijg Ij

28

图3-9 方向阻抗继电器Zdz.j=f(Ij)的曲线

当加入继电器的电流较小时,继电器的起动阻抗将下降,使阻抗继电器的实际保护范围缩短。这将影响到与相邻线路阻抗元件的配合,甚至引起非选择性的动作。为了把起动阻抗的误差限制在一定的范围内,规定了精确工作电流Ijg这一指标。

所谓精确工作电流,实际上是反映阻抗继电器灵敏性的一个指标,就是指当

Ij=Ijg时,继电器的起动阻抗Zdj=0.9Zzd,即比整定阻抗值缩小了10﹪。(或

者说,在Zdz.j=f(Ij)的关系曲线中,0.9Zzd所对应的那个电流叫精确工作电流)因此,当Ij>Ijg时,就可以保证起动阻抗的误差在10﹪以内。

??第五节 距离保护的整定计算原则

及对距离保护的评价

一.距离保护的整定计算原则

在第一节中我们已经提到过距离保护的整定原则,在这里我们再进一步强调一下,假定保护装置具有阶段式的时限特性,并认为保护具有方向性,其原则如下。

1.距离保护第I段的整定

一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来确定,一般线路上,可靠系数取0.8。即保护本线路的80﹪。动作时限为0S(或几十毫秒)

C A B 2.距离保护第II段的整定 2 1 如图3-10所示,有两种整定原则来确定:

d (1)与相邻线路距离保护第I段相配合。 (2)躲开线路末端变电所变压器低压侧 出口处短路时的阻抗值。

按上述两种整定原则计算出的结果,取 图3-10 选择整定阻抗的网络接

数值较小的那一个作为距离II段的整定值。为什么取小的值,是因为距离保护是欠量动作的继电器。距离II段的动作时限应与相邻线路的I段相配合,一般取为0.5S。

(3)校验距离II段在本线路末端短路时的灵敏系数。由于是欠量动作的,其

灵敏系数为 Klm=

保护装置的动作阻抗

保护范围内发生金属性短路时故障阻抗的计算值一般要求Klm≥1.25。当校验灵敏系数不能满足要求时,应进一步延伸保护范围,

使之与下一条线路的距离II段相配合,时限整定为1~1.2S,考虑原则与限时电流速断保护相同。

3.距离保护III段的整定

当第III段采用阻抗继电器时,其起动阻抗一般按躲开最小负荷阻抗Zf.min来整定。它表示当线路上流过最大负荷电流If.max且母线上电压最低时(用Uf.min表示),在线路始端所测量到的阻抗,其值为

29

Zf.min=

Uf.min

If.max很显然,第III段整定阻抗应比Zf.min小,参照过电流保护的整定原则,考虑到外部故障切除后,在电动机自起动的条件下,保护第III段必须立即返回的要求,应采用

Z’’’dz=

1Zf.min

KkKzqKh式中可靠系数Kk、自起动系数Kzq和返回系数Kh均为大于1的数值。

4.阻抗继电器精确工作电流的校验 在距离保护的整定计算中,应分别按各段保护范围末端短路时的最小短路电流校验各段阻抗继电器的精确工作电流,按照要求,此最小短路电流与继电器精确工作电流之比应为1.5以上。 二.对距离保护的评价

从对继电保护所提出的基本要求来评价距离保护,可以作出如下几个主要评价: (1)根据距离保护的工作原理,它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。

(2)距离I段是瞬时动作的,但是它只能保护线路全长的80﹪~85﹪,因此两端合起来就使得在30﹪~40﹪的线路长度内的故障,不能从两端瞬时切除,在一端须经0.5S的延时才能切除。在220KV及以上的网络中,有时候这不能满足电力系统稳定运行的要求,因而,不能作为主保护来应用。

(3)由于阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作,因此,距离保护较电流、电压保护具有较高的灵敏度,此外,距离I段的保护范围不受系统运行方式变化的影响,其它两段受到的影响也比较小,因此,保护范围比较稳定。 (4)由于距离保护中采用了复杂的阻抗继电器和大量的辅助继电器,再加上各种必要的闭锁装置(第六节将要分析),因此,接线复杂,可靠性比电流保护要低,这也是它的主要缺点。 三.结论

根据对距离保护的综合分析,距离保护还是优点大于缺点,因此在110KV及以上的大电流接地系统中,距离保护和电流保护一样,也是首选保护之一。

第六节 影响距离保护正确工作的因素及防止方法

一.短路点过渡电阻对距离保护的影响

电力系统中的短路一般都不是金属性的,而是在短路点存在过渡电阻。此过渡电阻的存在,将使距离保护的测量阻抗发生变化,一般情况下使测量阻抗变大,即使保护范围缩短。

1.短路点过渡电阻的性质

短路点过渡电阻Rg是指当相间短路或接地短路时,短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地的途径中所通过的物质的电阻,这包括电弧、中间物质的电阻、相导线与地之间的接触电阻、金属杆塔的接地电阻等。过渡电阻,在相间短路时,

30


继电保护基本原理及电力知识问答(6).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:设备故障的振动识别方法与实例

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: