距离保护的整定计算的概念部分(完成1)

一、 距离保护的整定计算

1. 距离保护整定计算

与电流保护类似，距离保护装置也采用阶梯延时配合的三段式配置方式。距离保护的整定计算，就是根据被保护电力系统的实际情况，计算出距离I段、II段、III段测量元件的整定阻抗以及II段和III段的动作延时。

JX 3 2 1 4 D JX A B C R R 当距离保护用于双侧电源的电力系统时，为便于配合，一般要求I、II段的测量元件都要具有明确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。第III段为后备段，包括对本线路I、II段保护的近后备、相邻下一级线路保护的远后备和反向母线保护的后备，所以第III段通常采用带有偏移特性的测量元件，用较大的延时保证其选择性。以各段测量元件均采用园特性为例，它们的动作区域可用图3.24示意。在该图中，复平面坐标的方向做了旋转，以使各测量元件整定阻抗方向与线路阻抗方向一致，圆周1、2、3分别为线路A—B的A处保护I、II、

III段动作的特性圆，4为线路B—C的B处保护I段的动作特性圆。 下面讨论各段具体的整定原则 (1)距离保护第I段的整定

距离保护I段为无延时的速动段，它应该只反应本线路的故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作。所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本线路末端短路时的测量阻抗的来整定。以A处保护为例，测量元件的整定阻抗为

ZIset=KIrelLA-Bz1 （3.106） 式中 ZIset——距离I段的整定阻抗； LA-B——被保护线路的长度；

z1——被保护线路单位长度的正序阻抗；

KIrel——可靠系数，由于距离保护为欠量动作，所以KIrel<1，考虑到继电器误差、互感器误差和参数测量误差等因数，一般取0.8～0.85.

(2) 距离保护的第II段整定

① 分支电路对测量阻抗的影响。在距离保护II段整定时，类同于电流保护，应考虑分支电路对测量阻抗的影响，如图3.25所示。

A 1 B 2 K I1 I2 (a)

A 1 B 2 K I2 I1 I3 (b)

图3.25 分支电路对测量阻抗的影响 （a） 助增分支；（b）外汲分支

图3.25中k点发生三相短路时，保护1处的测量阻抗为 Zm1=UA/I1=(I1ZA-B+I2Zk )/I1=ZA-B+I2Zk/I1=ZA-B+KbZk (3.107) 式中 ZA-B——线路A—B的正序阻抗； ZK——母线B与短路点之间的线路阻抗； Kb——分支系数。

在图3.25（a）的情况下，Kb= I2/I1= （I1+I3）/I1=1+I3/I1，其值大于1，使得保护1测量到的阻抗Zm1大于从A母线处保护1到故障点之间的阻抗

ZA-B+ ZK。这种使测量阻抗变小的分支称为汲分支，对应的电流I3称为助增电流。

在图3.25（b）的情况下，Kb= I2/I1= （I1-I3）/I1=1-I3/I1，其值小于1，使得保护1测量到的阻抗Zm1从保护1到故障点的阻抗ZAB+ZK这种使测量阻抗变调的分支称为外汲分支，对应的电流I3称为外汲电流。 （2）II段的整定阻抗。距离保护II的整定阻抗，应按以下两个原则进行计算。

1）与相邻线路距离保护I段相配合。为了保证在下级线路上发生故障时，商机线路保护处的保护II段不至于越级跳闸，其II段的动作范围不应该超出保护2 I段的动作范围。若保护2 I段的整定阻抗为ZIset。1，则保护1 II段的整定阻抗为

ZIIset。1=KIIrel（ZA—B+Kb。minZIset。2） （3.108）

式中，KIIrel为可靠系数，一般取0.8；为确保在各种运行方式下保护1的II段范围不超过保护2的I段范围，分支系数Kb。min取各种情况下最小值。

2）与相邻变压器的快速保护相配合。当被保护线路的末端母线皆有变压器时，距离II段应与变压器的快速保护（一般是变压器的差动保护）相配合，其动作范围不应超出变压器快速保护的范围。设变压器的阻抗Zt，则距离保护II段的整定值应为

ZIIset。1=KIIrel（ZA—B+Kb。minZt） （3.109）

式中，KIIrel为可靠系数，考虑变压器阻抗误差较大，一般取0。7-0.75。

当被保护线路末段母线上既有出线又有变压器时，距离II段的整定阻抗应分别按上述两种情况计算，取其中的较小者作为整定阻抗。

此外，当被保护线路末端母线上的出线或变压器采用电流速断保护时，应将电流保护的动作范围换算成阻抗，然后用上述公式进行计算。

（3）灵敏度校验。距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏度系数应满足

Ksen= ZIIset/ ZAB≥1.25 （3.110）

如果Ksen不满足要求，则距离保护I的II段应改为与相邻元件的保护II段相配合，计算的方法与上面类似，此外不再赘述。

（4）动作延时的整定。距离保护II段的动作延时，应比与之相配合的相邻元件保护动作延时大一个时间级差，即

t1II= t2（X）+△t （3.111）

式中t2（X）——与本保护配合的相邻元件保护段（x为I段或II段）最大的动作延时。

时间级差△t 的选取方法与阶段式电流保护中时间级差选取方法一样。

3. 距离保护第III段的整定

（1） III段的整定阻抗。距离保护第III段的整定值，按以下几个原则

计算：

1） 按与相邻下级线路保护II或III段配合整定。

在与相邻下级线路距离保护II段配合时，III段的整定阻抗为

ZIIIset。1=KIIIrel（ZAB+Kb。minZIIset。2） （3.112）

可靠系数KIIIrel的取法与II段整定类似，分支系数Kb应取各种情况下的最小值。

如果与相邻下级线路距离保护II段配合灵敏系数不满足要求，则应改为与相邻下级线路距离保护的III段相配合。 2） 按与相邻下级变压器的电流、电压保护配合整定。 定值计算为

ZIIIset。1=KIIIrel（ZAB+Kb。minZmin） （3.113）

式中，Zmin——电流、电压保护的最小保护范围对应的阻抗值。 3） 按躲过正常运行时的最小符合阻抗整定

当线路上的符合最大且母线电压最低时，符合阻抗最小，其指为 ZL。min=UL。min /IL。min =（0.9-0.95）UN / IL。max （3.114） 式中，UL。min ——正常运行母线电压的最低值； IL。max——被保护线路最大负荷电流； UN ——母线额定相电压；

考虑到电动机自启动情况下，保护III段必须立即返回的要求，若采用全阻抗特性，则定制为

ZIIIset。1= Krel ZL。min/（KssKre） （3.115）

式中，Krel ——可靠系数；一般取0.8—0.85； Kss——电机自启动系数；取1.15—1.25

Kre——阻抗测量元件（欠量动作）的返回系数，取1.15—1.25。

若采用方向圆特性阻抗继电器，由躲开的负荷阻抗换算成整定阻抗值，整定阻抗可由下式给出

ZIIIset。1= Krel ZL。min/[KssKrecos（Φset—ΦL）] （3.116） 式中，Φset—整定阻抗的阻抗角； ΦL—负荷阻抗的阻抗角；

按上述三个原则进行计算，取其中的较小者作为距离III段的整定阻抗。

当第III段采用偏移特性时，反向动作区的大小通常用偏移率来

整定，一般情况下，偏移率取5%左右。

（2）灵敏度校验。距离保护的III段，既作为本线路I、II段保护的近后备，又作为相邻下级设备保护的远后备，灵敏度应分别进行校验。

作为近后备时，按本线路末端短路校验，计算式为

Ksen（1）= ZIIset/ ZAB≥1.5 （3.117）

作为远后背，安相邻设备末端短路校验，计算式为

Ksen= ZIIset（/ ZAB+Kb。≥1.2 （3.118） （1）maxZnext）

式中，Znext——相邻设备（线路、变压器等）的阻抗；

Kb。max——分值系数最大值，以保证在各种运行方式下保护动作的灵敏性。

（3）动作延时的整定，距离保护III段的动作延时，应比与之配合的相邻设备保护动作延时大一个时间级差△t，但考虑到距离III段一般不经振荡闭锁（见3.5节），其动作延时不应小于最大的振荡周期（1.5—2s）。

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