距离保护习题课
三段式距离保护整定
例 1.如下图所示网络和已知条件：kV E A 3/115=，两台变压器型号相同：MVA S e 15=、额定电压110/6.6kV 、%5.10=d u ，线路AB 和BC ：km z /45.01Ω=、A I L 300max .=，正常时e L U U 9.0min .=，
以及85.0='rel
K 、8.0=''rel K 、25.1='''rel K 、15.1=re K 、5.1=MS K ，试对保护1的三段式距离保护进行整定（采用全阻抗继电器）： 1）距离I 段定值；
2）距离II 段定值及其灵敏度校验； 3）距离III 段定值及其灵敏度校验。
解： 保护1、2距离I 段：
Ω=?='='48.115.1385.01.AB rel act
Z K Z .20.8521.618.36act
rel BC Z K Z ''==?=Ω 保护1距离II 段：
与线路BC 的I 段配合
.1.()0.8(13.518.36)25.49act
rel AB act B Z K Z Z '''''=+=?+=Ω
与变低差动保护配合
Ω=????==7.8410
151********.10%6
6
22e e d T S U u Z .11
()0.7(13.542.35)39.102
act rel AB T Z K Z Z ''''=+=?+=Ω
取.125.49act
Z ''=Ω
灵敏度校验：..25.49 1.89 1.513.5
act
A sen
A A
B Z K Z ''''===> 距离III 段
Ω=?==2.1993
.03
/1159.0max .min .min .L L L I U Z
Ω='''='''38.921
min ..1.L re
s M rel act Z K K K Z
距离III 段灵敏度校验
近后备：5.184.65
.1338.921..>=='''='''AB act
A sen
Z Z K
远后备：.1
.
92.38
2.63 1.25
13.521.6
act
sen A
AB BC
Z
K
Z Z
'''
'''===>
++
例2.在图1所示网络中装设了反应相间短路的距离保护。已知：线路的正序阻抗10.45/
x km
=Ω；系统阻抗：min
20
Ms
x=Ω，min10
Ns
x=Ω
，max max
25
Ms Ns
x x
==Ω
；
0.85
I II
rel rel
K K
==
。试对距离保护1的第I、II段进行整定计算，并校验II段灵敏度。
M N
1
115k V
3
50k m
P
80k m
2
3
45
115k V
3
解：1保护1第I段：
.1
19.125
I
set
Z=Ω；10
I t s
=。
2保护1第II段：
.2
30.6
I
set
Z=Ω；
.11.min.2
()
II II I
set rel M N b set
Z K L z K Z
-
=+。
用图3所示网络计算
.min
b
K。
图3 求分支系数所用网络
.min
67.5
2.7
25
b
K==，
则
.1
0.85(22.5 2.730.6)89.352()
II
set
Z=?+?=Ω
.2
89.352
3.971 1.25
22.5
II
sen
K=>
满足要求。
3、如图3，已知：网络的正序阻抗Z1=0.45Ω/km，阻抗角
65
L
?=
。线路上采用三段式距离保护，其第I、II、III段阻抗元件均采用0°接线的方向阻抗继电器，继电器的最灵敏角
65
sen
?=
，保护2的延时2
2
t s
III=
，线路AB、BC的最大负荷电流均为400A，负荷的自起动系数
2,
ss
K=继电器的返回系数
1.2
re
K=，并设0.85
I
rel
K=， 1.15
II
rel
K=，负荷的功率因数cos0.9
D
?=
，变压器采用了能保护整个变压器的无时限纵差保护。试求：距离保护1第I段的动作阻抗，第II段、第III段的灵敏度与动作时间。（24分）
.max 40sB X =Ω
1284.7T T Z Z ==Ω
图3
解：1、距离保护1第I 段：
动作阻抗： 1
0.850.453011.16I set rel AB Z K Z I ?=?=??=Ω 2、保护1的第II 段（分两种情况）：
（1）与相邻线路配合：
1min ()II I set rel AB rel b BC Z K Z K K Z II ??=+
min min max 1013.5
(
1)(1) 1.59
40sA AB b sB X Z K X ???++=+=+=
10.8(13.50.85 1.590.4538)29.29set Z II
?=+???=Ω （2）与变压器支路配合：
1min
()
2II I T
set rel AB rel b Z Z K Z K K II ??=+ （1分）
min min max 1013.5
(
1)(1) 1.59
40sA AB b sB X Z K X ???++=+=+=
1
84.70.7(13.50.7 1.59)42.442set Z II
?=+??=Ω 对以上两种情况，取较小者，所以： 129.29set Z II
?=Ω
灵敏度：
29.29 2.17 1.513.5II
set A sen
AB Z K Z ?===>
满足要求。 动作时间：0.5II
t
s =
3、距离保护1的第III 段：采用方向阻抗继电器，
min
1cos()L set III rel re ss L D Z Z K K K ??III ??=
-， min min max 142.89L L L U Z I ???=
==Ω，
1cos 0.925.8D ?-==?，
1142.89
66.811.15 1.22cos(6525.8)set Z III ?=
=Ω
???-
灵敏度：
（1）考虑本线路末端：
166.81 4.93 1.513.5set AB Z K Z III
?===>sen 近
（2）考虑相邻元件
a ：相邻线路末端
1
max set AB b BC Z K Z K Z III ??=
set 远＋， max max min 2013.5
(1)(1) 2.12
30sA AB b sB X Z K X ???++=+=+=
1
max 66.81 1.34 1.213.5 2.1217.1set AB b BC Z K Z K Z III ??===>?sen 远
＋＋ 满足要求。
b ：相邻变压器低压侧出口
1
max set AB b T Z K Z K Z III
??=
sen 远＋ ''max max ''
min 2013.5(1)(1) 2.1230sA AB b sB X Z K X ???++=+=+= 1
max 66.810.33 1.213.5 2.1284.7set AB b T Z K Z K Z III ??===
＋＋
不满足要求，认为III 段不能作为变压器的后备保护
动作时间：
12
20.5 2.5t t t s III III
=+?=+=
：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分 为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式 和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响 大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。
（A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。 2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。 3、距离保护中阻抗继电器，需采用记忆回路和引入第三相电压的 是。 （A）全阻抗继电器；（B）方向阻抗继电器；（C）偏移特性的阻抗继电器；（D）偏移特性和方向阻抗继电器。 4、距离保护是以距离元件作为基础构成的保护装置。 (A)测量；（B）启动；（C）振荡闭锁；（D）逻辑。 5、从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的有。 (A)零序电流保护；（B）负序电流保护；（C）相间距离保护；（D）相间过流保护。 6、单侧电源供电系统短路点的过渡电阻对距离保护的影响是。 (A)使保护范围伸长；（B）使保护范围缩短；（C）保护范围不变；（D）保护范围不定。 7、方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是。 （A）提高灵敏度；（B）消除正向出口三相短路的死区；（C）防止反向出口短路动作；（D）提高选择性。 8、阻抗继电器常用的接线方式除了00接线方式外，还有。（A）900接线方式? （B）600接线方式? （C）300接线方式? （D）200接线方式 三、判断题： 1、距离保护就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。（） 2、距离Ⅱ段可以保护线路全长。() 3、距离保护的测量阻抗的数值随运行方式的变化而变化。（） 4、方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。（） 5、阻抗继电器的最小精确工作电压，就是最小精确工作电流与电抗变压器转移阻抗值的乘积。（） 6、在距离保护中，“瞬时测定”就是将距离元件的初始动作状态，通过起动元件的动作而固定下来，以防止测量元件因短路点过渡电阻的增大而返回，造成保护装置拒绝动作。()
距离保护整定计算例题 题目：系统参数如图，保护1配置相间距离保护，试对其距离I 段、II 段、III 段进行整定，并校验距离II 段、III 段的灵敏度。取z1=0.4/km ，线路阻 抗角为75 ，Kss=1.5，返回系数Kre=1.2，III 段的可靠系数Krel=1.2。要 求II 段灵敏度 1.3~1.5，III 段近后备 1.5，远后备 1.2。 解： 1、计算各元件参数，并作等值电路 Z MN =z 1l MN =0.430=12.00 Z NP =z 1l NP =0.460=24.00 Z T = 100% K U T T S U 2=1005 .105 .311152 =44.08 2、整定距离I 段 Z I set1=K I rel Z MN =0.8512=10.20 t I 1=0s Z I set3=K I rel Z NP =0.85 24=20.40 t I 3=0s 3、整定距离II 段并校验灵敏度 1)整定阻抗计算 (1)与相邻线路I 段配合
Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z I set3 )=0.8(12+2.0720.40)=43.38 (2)与变压器速断保护配合 Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z T )=0.7(12+2.0744.08)=72.27 取Z II set1=Min( (1),(2))=43.38 2)灵敏度校验 K II sen =MN set II Z Z 1 =43.38/12=3.62 ( 1.5)，满足规程要求 3）时限 t II 1=0.5s 4、整定距离III 段并校验灵敏度 1)最小负荷阻抗 Z Lmin Z Lmin =Lman L I U min =Lman N I U 9.0=35.03 /1109.0?=163.31 Cos L =0.866， L= 30 2）负荷阻抗角方向的动作阻抗Z act （30） Z act （30 ）= re ss rel L K K K Z min =2 .15.12.131.163??=75.61 3）整定阻抗Z III set1， set =75 (1)采用全阻抗继电器 Z III set1= Z act （30 ） =75.61， set =75 （2）采用方向阻抗继电器 Z III set1 = )cos() 30(L set act Z ??-?=) 3075(61.75?-?COS =106.94
第一章 1、继电保护在电力系统中的任务是什么? 答：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。 2、什么是故障、异常运行和事故？短路故障有那些类型？相间故障和接地故障在故障分量上有何区别？对称故障与不对称故障在故障分量上有何区别？ 答：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况下属于不正常运行状态。事故，就是指系统或其中一部分的工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。相间故障无零序分量。对称故障只有正序分量。 3、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？ 答：当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护，由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称之为近后备保护。在远处实现对相邻元件的后备保护，称为远后备保护。 4、简述继电保护的基本原理和构成方式。 答：基本原理：1、过电流保护2、低电压保护3、距离保护4、方向保护5、差动原理的保护6、瓦斯保护7、过热保护等。构成方式：1、测量部分2、逻辑部分3、执行部分 5、什么是电力系统继电保护装置? 答：继电保护装置，就是指能反应电力系统中元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种装置。 6、电力系统对继电保护的基本要求是什么? 答：1、选择性：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。2、速动性：在发生故障时，力求保护装置能迅速动作切除故障，以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。3、灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。4、可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了他应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应该误动作 第二章 1、何谓三段式电流保护？其各段是如何保证动作选择性的？试述各段的工作原理、整定原则和整定计算方法、灵敏性校验方法和要求以及原理接线图的特点。画出三段式电流保护各段的保护范围和时限配合特性图。 答：电流速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。 2、在什么情况下采用三段式电流保护？什么情况下可以采用两段式电流保护？什么情况下可只用一段定时限过电流保护？Ⅰ、Ⅱ段电流保护能否单独使用？为什么？ 答：越靠近电源端，则过电流保护的动作时限就越长，因此一般都需要装设三段式的保护。线路倒数第二级上，当线路上故障要求瞬时切除时，可采用一个速断加过电流的两段式保护。保护最末端一般可只采用一段定时限过电流保护。I、II段电流保护不能单独使用，I 段不能保护线路的全长，II段不能作为相邻元件的后备保护。 3、如何确定保护装置灵敏性够不够？何谓灵敏系数？为什么一般总要求它们至少大于
如下图所示网络中采用三段式相间距离保护为相间短路保护。已知线路每公里阻抗Z 1=km /Ω，线路阻抗角?=651?，线路AB 及线路BC 的最大负荷 电流I m ax .L =400A ，功率因数cos ?=。K I rel =K ∏rel =，K I ∏ rel =，K ss =2，K res =，电源 电动势E=115kV ，系统阻抗为X max .sA =10Ω，X min .sA =8Ω，X max .sB =30Ω，X min .sB =15Ω；变压器采用能保护整个变压器的无时限纵差保护；t ?=。归算至115kV 的变压器阻抗为Ω，其余参数如图所示。当各距离保护测量元件均采用方向阻抗继电器时，求距离保护1的I ∏∏I 、、段的一次动作阻抗及整定时限，并校 验I ∏∏、段灵敏度。（要求∏sen ≥；作为本线路的近后备保护时，I ∏sen ≥；作为相邻下一线路远后备时，I ∏sen ≥） 解：（1）距离保护1第I 段的整定。 1） 整定阻抗。 11.Z L K Z B A rel set -I I ==Ω=??6.94.0308.0 2)动作时间：s t 01=I 。 （2）距离保护1第∏段的整定。 1）整定阻抗：保护1 的相邻元件为BC 线和并联运行的两台变压器，所以 ∏段整定阻抗按下列两个条件选择。
a ）与保护3的第I 段配合。 I -∏∏+=3.min .11.(set b B A rel set Z K Z L K Z ） 其中， Ω=??==-I I 16.124.0388.013.Z L K Z C B rel set ； min .b K 为保护3 的I 段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数（见图 4-15）。 当保护3的I 段末端K 1点短路时，分支系数为sB AB sB sA b X X X X I I K ++==12 （4-3） 分析式（4-3）可看出，为了得出最小分支系数，式中SA X 应取最小值min .SA X ；而SB X 应取最大值max .SB X 。因而 max .min .min .1sB AB sA b X Z X K ++ ==1+30 30 4.08?+= 则 Ω=?+??=∏ 817.25)16.12667.14.030(8.01.set Z b ）与母线B 上所连接的降压变压器的无时限纵差保护相配合，变压器保护范围直至低压母线E 上。由于两台变压器并列运行，所以将两台变压器作为一个整体考虑，分支系数的计算方法和结果同a ）。 ?? ? ??+=-∏∏2min .1t b B A rel set Z K Z L K Z =Ω=? +??078.66)27.84667.14.030(8.0 为了保证选择性，选a ）和b ）的较小值。所以保护1第 ∏段动作阻抗为
2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验：
式中： X1— —线 路的 单位 阻抗， 一般 0.4Ω /KM； Xsmax ——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则： 不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2； △t——时限级差，一般取0.5S； 灵敏度校验：
规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一般 取1.15～1.25； Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95； Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0； 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5 作远后备使用时，Ksen≥1.2
3电网距离保护 3.1何谓阻抗继电器的测量阻抗（m Z ）、整定阻抗（set Z ）和动作阻抗（op Z ）？就方向阻抗继电器说明它们之间的关系和区别。 答：整定阻抗是继电器安装处到保护范围末端的线路阻抗；起动阻抗是继电器刚好动作时，加入继电器电压电流的比值；测量阻抗是加入继电器的电压和电流的比值。对于方向阻抗继电器如图： 测量阻抗可能位于复平面上任意位置，整定阻抗和动作阻抗满足cos op set Z Z ?=。 3.2整定阻抗相同的不同特性的阻抗继电器（如全阻抗、方向阻抗和偏移特性阻抗继电器）在承受过渡电阻的能力上，哪一种最强？在遭受振荡影响的程度上哪一种最严重？ 答：特性在R 轴方向上面积越大承受过渡电阻的能力最强，振荡时特性在测量阻抗变化轨迹的方向上面积越大，受振荡影响越严重。因此全阻抗特性阻抗继电器承受过渡电阻的能力最强，同时受振荡影响也越严重。 3.3在图示复数平面上，已知阻抗A Z 和B Z ，某阻抗继电器的动作方程为 ?>+->?90arg 270B m A m Z Z Z Z ，试画出该继电器的动作特性。 答：（1）根据比相式动作方程的特点，可知该继电器的动作特性是以A Z 、B Z -端点为直径两端的圆，动作区不包括圆周。
（2）将比相式动作方程转化为比幅式动作方程，可得： () m A m B m A m B Z Z Z Z Z Z Z Z -++<--+，即： 22 A B A B m Z Z Z Z Z -+ -<，可见该特性的 圆心为： 2 A B Z Z - ，半径为 2 A B Z Z + ，在复平面上如图： 当0 B Z=时，为以 A Z为直径的方向圆特性，当 B A Z Z =时，为以 A Z为半径的方向圆特性。 3.4已知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量m A I K U . 1 . =，m m B I K U K U . 1 . 2 . - =， 动作条件为 A B U U ≥，试问： (1)所构成的继电器是什么继电器； (2)在复平面上画出它的动作特性； (3)该继电器的整定值是什么? 答：（1）将电压相量 A B U U 、代入动作条件可得： 121 m m m K I K U K I ≥-，两侧同时除以2m K I，可得： 11 22 m K K Z K K -≤，可见该特性是以1 2 K K 为圆心，以1 2 K K 为半径的圆，且该特性经过原点，所以该特性为方向圆特性的阻抗继电器。 （2）复平面上的动作特性为：
若线路阻抗角 50=?k ，功率方向元件采用 90接线，其最大灵敏角应选择为多少比较合适并用相量图分析，在保护安装处正方向发生AB 两相短路时，故障相功率方向元件能否动作 2、什么叫测量阻抗、动作阻抗、整定阻抗、短路阻抗、负荷阻抗它们之间有什么不同 答：阻抗继电器输入电压和电流的比值称为测量阻抗。动作阻抗表示阻抗元件刚好动作时，加入其中的电压与电流的比值。整定阻抗用来界定保护范围的，一般取为保护安装处到保护范围的线路阻抗。当线路上某点发生金属性三相短路时，在保护处所测得的残余电压与流经该保护线路的短路电流的比值，就是短路阻抗。 在电力系统正常运行时，保护的测量阻抗等于负荷阻抗；短路阻抗明显小于负荷阻抗，短路阻抗因短路点不同而异。 3、具有圆特性的全阻抗、偏移特性阻抗和方向阻抗元件各有何特点利用全阻抗、偏移阻抗或方向阻抗元件作为距离保护的测量元件时，试问： （1）反方向故障时，采取哪些措施才能保证距离保护不动作； （2）正方向出口短路时，接到阻抗元件上的电压降为零或趋进于零时是否有死区如有死区应该如何减小或消除 答：全阻抗元件的特性是以保护安装处为圆心，以整定阻抗set Z 为半径所作的一个圆。偏移特性阻抗有两个整定阻抗，即正方向整定阻
抗1set Z 和反方向整定阻抗2set Z ，该特性圆的圆心位于121()2o set set Z Z Z =+处，半径为121()2set set Z Z -。方向阻抗元件 的特性是以整定阻抗set Z 为直径而通过坐标原点的一个圆。 （1）反方向故障时，偏移阻抗及全阻抗继电器一般用于距离Ⅲ段保护，时间上躲过了动作时间而不误动，方向阻抗继电器用于距离Ⅰ、Ⅱ保护。 （2）正方向出口短路时，接到阻抗元件上的电压降为零或趋进于零时，阻抗元件不能动作，从而出现保护装置的“死区”。为克服这个缺点，可以利用记忆回路记忆故障前的电压，作为测量元件比相的极化电压。 4、电压互感器和电流互感器的误差对距离保护有什么影响如果线路发生短路时，由于电流互感器铁芯饱和而使它出现负误差时，距离保护的保护范围有什么变化（伸长或缩短）如果发生短路时，由于电压下降很严重，电压互感器铁芯工作于其磁化曲线的起始部分（即导磁率下降）使误差增加，此时保护范围有什么变化（伸长或缩短） 答：1）.电压互感器和电流互感器的误差会引起阻抗继电器端子上电压和电流的相位误差以及数值误差，从而影响阻抗测量（阻抗继电器距离测量）的精度。 2）. 电流互感器出现负误差时，距离保护的保护范围缩短。
输电线路的距离保护习题答案42806
姓名：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分 为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式 和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响 大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。
（A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。 2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。 3、距离保护中阻抗继电器，需采用记忆回路和引入第三相电压的 是。 （A）全阻抗继电器；（B）方向阻抗继电器；（C）偏移特性的阻抗继电器；（D）偏移特性和方向阻抗继电器。 4、距离保护是以距离元件作为基础构成的保护装置。 (A)测量；（B）启动；（C）振荡闭锁；（D）逻辑。 5、从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的有。 (A)零序电流保护；（B）负序电流保护；（C）相间距离保护；（D）相间过流保护。 6、单侧电源供电系统短路点的过渡电阻对距离保护的影响是。 (A)使保护范围伸长；（B）使保护范围缩短；（C）保护范围不变；（D）保护范围不定。 7、方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是。 （A）提高灵敏度；（B）消除正向出口三相短路的死区；（C）防止反向出口短路动作；（D）提高选择性。 8、阻抗继电器常用的接线方式除了00接线方式外，还有。 （A）900接线方式? （B）600接线方式? （C）300接线方式? （D）200接线方式 三、判断题： 1、距离保护就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。（） 2、距离Ⅱ段可以保护线路全长。( ) 3、距离保护的测量阻抗的数值随运行方式的变化而变化。（） 4、方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。（）
第1章输电线路保护配置与整定计算 重点：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。 难点：保护的整定计算 能力培养要求：基本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。 学时：4学时 主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。 后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。 辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。 一、线路上的故障类型及特征： 相间短路（三相相间短路、二相相间短路） 接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路） 其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；接地短路的特征： 1、中性点不直接接地系统 特点是： ①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。 ②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。 ③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。 ④故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。 ⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。
因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。 2、中性点直接接地系统 接地时零序分量的特点： ①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。 ②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。 ③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。 ④对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。 二、保护的配置 小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障；由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区”停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。 对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑Ⅰ段保护，仅用Ⅱ段+Ⅲ段保护分别
例3-1 在图3—48所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段进行整定计算。已知线路AB的最大负荷电流350 max L = ? I A,功率因数9.0 cos= ?，各线路每公里阻抗Ω =4.0 1 Z/km，阻抗角 70 k = ?，电动机 的自起动系数1 ss = K,正常时母线最低工作电压 min MA? U取等于110 ( 9.0N N = U U kV)。 图3—48 网络接线图 解： 1.有关各元件阻抗值的计算 AB 线路的正序阻抗Ω = ? = =12 30 4.0 L 1AB AB Z Z BC 线路的正序阻抗Ω = ? = =24 60 4.0 L 1BC BC Z Z 变压器的等值阻抗Ω = ? = ? =1. 44 5. 31 115 100 5. 10 100 %2 T 2 T k T S U U Z 2．距离Ⅰ段的整定 (1)动作阻抗：Ω = ? = =2. 10 12 85 .0 rel 1.AB op Z K ZⅠ Ⅰ (2)动作时间：0 1 = Ⅰ t s 3．距离Ⅱ段 (1)动作阻抗：按下列两个条件选择。 1)与相邻线路BC的保护3(或保护5)的Ⅰ段配合 ) ( min b rel rel 1. op BC AB Z K K Z K Z ? + =Ⅰ Ⅱ Ⅱ
式中，取8.0,85.0rel rel ==ⅡⅠK K ， min b ?K 为保护3的Ⅰ段末端发生短路时对保护 1而言的 图3-49 整定距离Ⅱ段时求min .jz K 的等值电路 最小分支系数，如图3-49所示，当保护3的Ⅰ段末端1d 点短路时， 分支系数计算式为 215.112)15.01(B A B B A 12b ???? ? ??++=+?++==X Z X Z Z X X Z X I I K AB BC BC AB 为了得出最小的分支系数min b ?K ,上式中A X 应取可能最小值，即A X 最小，而B X 应取最大可能值，而相邻双回线路应投入，因而 19.12 15.11301220min .b =???? ??++=K 于是 Ω=??+=''02.29)2485.019.112(8.01.dz Z 2)按躲开相邻变压器低压侧出口2d 点短路整定（在此认为变压器装有可保护变压器全部的差动保护，此原则为与该快速差动保护相配合）， )(T min .b rel 1.op Z K Z K Z AB ?+=ⅡⅡ 此处分支系数min b ?K 为在相邻变压器出口2k 点短路时对保护1的最小分支系数，由图3-53可见
线路距离保护的设计Revised on November 25, 2020
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 线路距离保护的设计 初始条件： 原始数据：接线图如图所示， 参数说明：发电机、变压器的参数示于图中，线路正序阻抗为Ω/km，线路长度示于图中，降压变电站变压器差动保护动作时限为0s，过流保护动作时间为1s. 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1.选择并整定1、3、4、5、8、9号保护装置； 2.绘制10km长线路（1DL与5DL所在线路）上保护的原理图； 3.编写设计说明书； 时间安排： 5月21日：领取任务书，分小组学习设计指导书及设计规程； 5月22日：分小组学习电流电压保护、距离保护工作原理和整定方法； 5月23-27日：决定保护整体设计方案； 5月28-29日：进行保护整定计算、设备选型及图纸绘制； 5月30日：对配置结果进行分析并调试修改配置及整定方法； 5月30日：撰写设计说明书； 5月30日：答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月 日
线路距离保护的设计 摘要 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。 这次课程设计以路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。 关键字：继电保护，电流保护，距离保护
距离保护的整定计算 一、距离保护第一段 1.动作阻抗 (１)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取 AB K dz Z k Z '='?1 2．动作时限 0≈'t 秒。 二、距离保护第二段 1．动作阻抗 （1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即 ()BC k fz AB k dz Z K K Z K Z '+''=''?1 式中 fz K 为分支系数 min ???? ??=AB BC fz I I K （2）与相邻变压器的快速保护相配合 ()B fz AB k dz Z K Z K Z +''=''?1 取（1）、（2）计算结果中的小者作为1?''dz Z 。 2. 动作时限 保护第Ⅱ段的动作时限，应比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段，即 12C A B A ' 图3-50 电力系统接线图 A Z 'B A B Z B C Z Z 'Z ''Z ' ''00.5t Z 'Z ''Z ' ''00.5t 3 A Z 12C A B A ' 图3-50 电力系统接线图A Z 'B A B Z B C Z Z 'Z ''Z ' ''00.5t Z 'Z ''Z ' ''00.5t 3 A Z
t t t t ?≈?+'=''21 3.灵敏度校验 5.1≥''= AB dz lm Z Z K 如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即 ()2.dz fz AB k dz Z K Z K Z ''+''='' 这时，第Ⅱ段的动作时限应比下一线路第Ⅱ段的动作时限大一个时限阶段，即 t t t ?+''=''21 三、 距离保护的第三段 1．动作阻抗 按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为 min .1.1 fh zq h k dz Z K K K Z '''=''' 式中 2．动作时限 保护第Ⅲ段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即 t t t ?+'''='''2 3．灵敏度校验 作近后备保护时 5.11.≥'''= ?AB dz lm Z Z K 近 作远后备保护时 2 .1≥+'''= ?BC fz AB dz lm Z K Z Z K 远 式中，K fz 为分支系数，取最大可能值。 思考：灵敏度不能满足要求时，怎么办？ 解决方法：采用方向阻抗继电器，以提高灵敏度 方向阻抗继电器的动作阻抗的整定原则与全阻抗继电器相同。考虑到正常运行时，负荷阻抗的阻抗角 fh ?较小， （约为 25），而短路时，架空线路短路阻抗角d ?较大（一般约为 65~ 85）。如果选取方向阻抗继电器的最大灵敏角d lm ??=，则方向阻抗继电器的动作阻抗为
题1．有—方向阻抗继电器，其整定阻抗Ω?∠=605.7zd Z ，若测量阻抗为Ω?∠=302.7J Z ，试问该继电器能否动作?为什么? 解：如图1所示 Ω<Ω=?=?-?=2.75.6866.05.7)3060cos(.zd j dz Z Z 故该继电器不能动作。 题2．有一方向阻抗继电器，若正常运行时的测量阻抗为Ω?∠=305.3J Z ， 要使该方向阻抗继电器在正常运行时不动作，则整定阻抗最大不能超过多少(?=75d ?)? 解：参照图1。若在300方向上的动作阻抗小于Ω5.3， 图1 则保护不动作。即在750方向上： Ω== ?-?< 95.441 .15 .3) 3075cos(.j dz zd Z Z 故整定阻抗最大不能超过4.95Ω。 题3．如图2所示电网，已知线路的正序阻抗km Z /4.01Ω=，?=70d ?，线路L1 、L2上装有三段式距离保护，测量元件均采用方向阻抗继电器，且为00接线，线路L1的最大负 荷电流A I f 350max .=，负荷功率因数9.0cos =f ?，85.0='k K ，8.0=''k K ，2.1=k K ，K h =1.15，K zq =1.3，线路L2距离Ⅲ段的动作时限为2s ，试求距离保护1的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的动作阻抗， 整定阻抗及动作时限。 图2 解：1．计算线路阻抗 Ω=?=14354.0AB Z Ω=?=16404.0BC Z 2．距离保护Ⅰ段的动作阻抗 Ω=?='='9.111485.01AB k dz Z K Z s 01 ='t Ω ? Ω ?∠30.j dz
3．距离保护Ⅱ段的动作阻抗 Ω=?='='6.131685.02BC k dz Z K Z Ω=+='+''=''1.22)6.1314(80.0)(21dz AB k dz Z Z K Z 灵敏系数：5.158.114 1.221>==''=''AB dz lm Z Z K ，满足要求 s 5.01 =''t 4．距离保护Ⅲ段的动作阻抗 最小负荷阻抗：Ω=?= = 3.16335 .03 /1109.0max .min .min .f f f I U Z Ω=???== 913.16315 .13.12.11 1min .1f h zq k dz Z K K K Z s 5.25.0221=+=?+=t t t 5．各段整定阻抗 Ω?∠=?∠'='709.11701.1.dz zd Z Z Ω?∠=?∠''=''701.22701.1.dz zd Z Z ?==8.259.0arccos f ? Ω?∠=?∠=?∠?-?= 709.1267072 .091 70)8.2570cos(1.1.dz zd Z Z 题 4. 在图3所示网络中，各线路首端均装设有距离保护装置，线路的正序阻抗 km Z /4.01Ω=，试计算距离保护1的Ⅰ、Ⅱ段的动作阻抗，Ⅱ段的动作时限。并检验Ⅱ段的 灵敏系数。85.0='k K ，8.0=''k K 。 图3
姓名：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分 为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式 和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响 大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。 （A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。
2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。 3、距离保护中阻抗继电器，需采用记忆回路和引入第三相电压的 是。 （A）全阻抗继电器；（B）方向阻抗继电器；（C）偏移特性的阻抗继电器；（D）偏移特性和方向阻抗继电器。 4、距离保护是以距离元件作为基础构成的保护装置。 (A)测量；（B）启动；（C）振荡闭锁；（D）逻辑。 5、从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的有。 (A)零序电流保护；（B）负序电流保护；（C）相间距离保护；（D）相间过流保护。 6、单侧电源供电系统短路点的过渡电阻对距离保护的影响是。 (A)使保护范围伸长；（B）使保护范围缩短；（C）保护范围不变；（D）保护范围不定。 7、方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是。 （A）提高灵敏度；（B）消除正向出口三相短路的死区；（C）防止反向出口短路动作；（D）提高选择性。 8、阻抗继电器常用的接线方式除了00接线方式外，还有。 （A）900接线方式? （B）600接线方式? （C）300接线方式? （D）200接线方式 三、判断题： 1、距离保护就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。（） 2、距离Ⅱ段可以保护线路全长。( ) 3、距离保护的测量阻抗的数值随运行方式的变化而变化。（） 4、方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。（） 5、阻抗继电器的最小精确工作电压，就是最小精确工作电流与电抗变压器转移阻抗值的乘积。（）
2. 对0o接线的相间方向阻抗继电器， 1）说明其接线方式； 2）写出其相位比较式动作方程； 3）画出动作特性； 4）当加入继电器的电压和电流相位差m m I U arg 为65o和85o时，测得的动作阻 抗均为12.5Ω。计算该阻抗继电器的整定阻抗和最大灵敏角。 解： (1) 0°接线的相间方向阻抗继电器的接线方式为：U I ? ? ，三个相间阻抗继电器接线分别为： AB AB A B U Z I I = -；BC BC B C U Z I I =-；CA CA C A U Z I I =- (2)其相位比较式动作方程为： 0090270m m m set U arg U I Z ≤≤- 或 0090arg 90m set m m I Z U U --≤≤ 或 0090270m m set Z arg Z Z ≤≤-或 0090arg 90set m m Z Z Z --≤≤ (3)动作特性如下： (4) 0008565752sen ?+==； 00 12.512.7cos(7565) set Z ==Ω-
4. 如图所示，各线路均装有距离保护，单位长度阻抗为km 1/4.0Ω=z ，试对保 护1的距离II 段进行整定计算，并校验灵敏系数。（85.0=I rel K ，8.0=II rel K ） 解： 20.85900.430.6set Z I =??=Ω 保护1的Ⅱ段与保护1的Ⅰ段配合时，最小分支系数为： min 0.5b k = 所以： 10.8(600.40.530.6)31.44set Z =??+?=Ω 131.44 1.310.460 sen k = =? 6. 图示系统，保护1装有0o接线的相间方向阻抗继电器。 1 2 M E δj e E E -=M N 20∠80oΩ 12∠80oΩ22∠80oΩ 1）计算保护1的距离I 段的定值（85.0=I rel K ）； 2）画出系统振荡时，保护1的阻抗继电器测量阻抗变化轨迹； 3）计算当 180=δ时，保护1的阻抗继电器的测量阻抗； 4）保护1的距离I 段在系统振荡情况下是否会误动？ 5）设 0=δ，在线路出口发生经过渡电阻Ω=4g R 的三相短路，计算保护1的阻抗继电器的测量阻抗。 解： (1)保护1的距离Ⅰ段定值为： 10.8520set rel L Z K Z I I ==?＝17 Ω
第一章 1、测量部分、逻辑部分、执行部分；选择性、速动性、灵敏性、可靠性。 2、单端测量保护不能；双端测量保护能。 3、近后备：某设备主保护安装处配置的另一套保护作为该设备主保护的后备； 远后备：某设备主保护前一级设备上配置的一套保护作为该设备主保护的后备。 4、主保护对快速性要求更高；后备保护对灵敏性要求更高。 5、大型贵重设备的保护更注重于防拒动；两个大系统间穿越功率较大的弱联系线路上的保护更注重于防误动。 第二章 1、无论起动或返回，继电器的动作都是明确干脆的，不会停留在某个中间位置，这种特性称为“继电特性”；继电器返回量与动作量的比称为返回系数。 2、过电流继电器的动作电流大于返回电流；低量继电器的返回系数大于1 3、电流互感器的二次侧严禁开路；电压互感器的二次侧严禁短路。TA 二次额定电流为5A 或1A ；TV 二次额定电压为100V 。 4、电流继电器的内阻很小；电压继电器的内阻很大。 5、电流I 段是靠整定动作电流来保证动作的选择性；电流III 段是靠各级保护动作时限的配合来保证动作的选择性。 6、电流I 段主要缺点是不能保护本线路全长；电流III 段的主要缺点是动作延时较长，尤其是越靠近电源短路，保护的动作时限反而越长。 7、电流I 段是按系统最大运行方式下三相短路来进行动作电流的整定；电流II 段是按系统最小运行方式下两相短路来进行灵敏度的校验。 8、电流III 段作为远后备校验灵敏度时，检验点应选在下条线路的末端。 9、电流I 段的动作速度最快；电流III 段的动作灵敏度最高。 10、正常运行时： I 1LJ = I A / n TA = 80/(100/5)=4(A)； I 2LJ = I C / n TA = 80/(100/5)=4(A) I 3LJ = |C A I I -| / n TA = 803/(100/5)=43(A) A 、C 两相短路时： I 1LJ = I A / n TA = 800/(100/5)=40(A)； I 2LJ = I C / n TA = 800/(100/5)=40(A) I 3LJ = |C A I I -| / n TA = 2×800/(100/5)=80 (A) 11、解： (1) I I dz.1=K k ·I (3)d.B.max /n TA = K k 30 5.05.23/1102.13/min .1?+?=?+AB s l z Z E = 4.355 (kA) 二次值：I I dz.1.二次= I I dz.1 /n TA = 4355 / ( 5500)=43.55(A) 由：I I dz.1=min max .13/23l z Z E s ?+? 即： 4.355=min 5.053/11023l ?+? 得：l min =15.26km (2) I (3)d.C.max = 605.010//)305.05.2(3/110//)(3/min .2min .1?+?+=?+?+BC s AB s l z Z l z Z E =1.7465(kA) I I dz.2=K k ·I (3)d.C.max =1.2×1.7465=2.0958 (kA) I II dz.1=K k ·I I dz.2/K fz.min =1.2×2.0958/1= 2.515 (kA) （E2退出时，K fz.min =1）