距离保护例题

3.4.3　距离保护例题

【例3.1】　如图3.22所示网络，各线路均装有距离保护。试对其中保护1的相间短路保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段进行整定计算。已知线路AB的最大负荷电流I_fhmax＝350A，功率因数cosφ＝0.9。各线路每公里阻抗Z₁＝0.4∠70°（Ω），电动机自起动系数K_zq＝1，正常时母线最低电压U_fhmin取0.9Ue（Ue＝110kV）。

解：

1）各元件阻抗值的计算

AB线路的正序阻抗：Z_AB＝Z₁l_AB＝0.4∠70°×30＝12∠70°Ω

图3.22　图例3.1

2）距离Ⅰ段的整定

（1）动作阻抗

Z′_dz1＝K_kZ_AB＝0.85×12∠70°＝10.2∠70°Ω

（2）动作时限t′₁＝0s

3）距离Ⅱ段的整定

（1）动作阻抗以下两个条件中取较小的一个。

①与相邻线路BC的保护3（或5）的Ⅰ段相配合

Z″_dz1＝0.8（Z_AB＋K_fzminZ′_dz3）

K_fz是在保护3的Ⅰ段末端发生短路时的最小分支系数。

图3.23　图例3.1　距离Ⅱ段与相邻线路BC距离Ⅰ段相配合等效电路

式中I_AB应取最大，而I_BC取最小，即电源M在最大方式下，电源N在最小方式下。

∴Z″_dz1＝0.8（12∠70°＋1.19×0.85×24∠70°）＝29.02∠70°Ω

②按照躲开相邻变压器低压侧出口短路整定

Z″_dz1＝K_KB（Z_AB＋K_fzZ_Bmin）

图3.24　按照躲开相邻变压器低压侧出口短路整定等效电路

取以上两个中较小的一个数，故

Z″_dz1＝29.02∠70°Ω

（2）动作时限：与相邻保护3的Ⅰ段配合，则t″₁＝t′₃＋Δt＝0.5 s

4）距离Ⅲ段的整定

（1）动作阻抗：

取K_k＝1.2，K_h＝1.15，K_zq＝1，φ_zd＝70°，cosφ＝0.9

∴φ_fh＝arccos0.9＝25.8°，φ_f≈25.8°

（2）动作时限：t″₁＝t″₈＋3Δt（或t″₁＝t″₁₀＋2Δt）

取其中较长者t″₁＝0.5＋3×0.5＝2.0s

①与线路配合：

K_fzmax取最大值，电源M在最小方式下，电源N在最大方式下，线路BC其中一路停用

【例3.2】　如图3.25所示，已知（1）线路的正序阻抗Z₁＝0.4Ω／km，线路阻抗角φ_d＝70°；

（2）线路AB及BC均装设三段式距离保护，各段测量元件均采用方向阻抗继电器，而且均采用0°接线方式，保护用电压互感器变比为110／0.1，电流互感器变比为600／5；

（3）线路AB、BC的最大负荷电流I_fhmax＝450A，负荷的功率因数为cosφ＝0.8，负荷自起动系数K_zq＝1.5。

（4）保护2距离Ⅲ段的动作时限t″₂＝1.5s。

图3.25　图例3.2

求：保护1距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的动作阻抗、灵敏系数与动作时限及阻抗继电器的动作阻抗。

解：

1）距离Ⅰ段：

Z′_dz1＝0.85Z_AB＝0.85×0.4∠70°×35＝11.9∠70°Ω

2）距离Ⅱ段：

（1）与保护2距离Ⅰ段配合

Z′_dz2＝0.85Z_BC＝0.85×0.4∠70°×40＝13.6∠70°Ω

Z″_dz1＝0.8（Z_AB＋K_fzBCZ′_dz2）

本题K_fz最小的情况是X_Bmax＝∞，即电源B的机组已全停，此时K _fz＝1。否则K_fz必大于1，有助增。

Z″_dz1＝0.8×（0.4∠70°×35＋1×13.6∠70°）＝22.1∠70°Ω

（2）与变压器的速动保护配合

一种是把两台变压器并联，一种看成两个并联支路

∴Z″_dz1＝0.7（0.4∠70°×35＋1×42.35∠70°）＝39.4∠70°Ω

为保持选择性，取较小者为距离Ⅱ段的动作阻抗，则

Z″_dz1＝22.1∠70°Ω

校验灵敏系数：满足要求。

3）距离Ⅲ段

按躲过最小负荷阻抗求正常运行时的动作阻抗，即对应于φ_fh＝37°时的动作阻抗。

距离Ⅲ段采用方向阻抗继电器时对应于φ_d＝70°时的动作阻抗

校验灵敏系数

（1）做线路AB的近后备时

（2）做相邻线路BC的远后备时：

，这时考虑助增电流对线路BC的影响的分支系数，应取可能的最大值，即

图3.26　作相邻线路BC远后备时的等效电路

X_B＝X_Bmin＝30Ω

作为变压器的远后备时，考虑其中一台停用。

①动作时限：t′₁＝0s（固有动作时间）

t″₁＝t′₂＋Δt＝0＋0.5＝0.5s

t″₁＝t″₂＋Δt＝1.5＋0.5＝2.0s

②继电器的动作阻抗：