距离保护实验.docx

距离保护实验.docx

《距离保护实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《距离保护实验.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

距离保护实验

继电保护专题实验报告

一、实验目的

本实验以研究过渡电阻对距离保护的影响为目的，通过实验数据观察过渡电阻增加时保护的动作状况，最后得出过渡电阻对距离保护影响的结论。

二、实验内容

实验分为单电源和双电源两部分，包含单侧电源三相短路、单侧电源单项接地短路，双电源空载线路上三相短路，保护安装在送电测的的线路上三相短路与保护安装在受电侧的线路上三相短路这五种故障形式，其中，对于接地故障设置过渡电阻从0.01欧姆~300欧姆变化，相间短路过渡电阻变化为0.01~16欧姆，并研究故障点位于保护范围的10%、50%、90%处时保护的动作情况。

三、实验理论分析

（一）单端电源时过渡电阻对阻抗继电器的影响

如图所示，若线路首端故障经电弧，则距离保护的测量阻抗分别为

，

。

本段线路出口发生经过渡电阻短路故障时，若过渡电阻较大，本段距离保护I可能拒动，前一级距离保护II段可能越级跳闸，使距离保护失去选择性。

保护装置距离短路点越近，受过渡电阻的影响越大；保护定值越小，则相对受电阻的影响越大。

单端电源经过渡电阻短路

（二）双电源时过渡电阻对阻抗继电器的影响

如图所示，在双电源系统线路上发生经过渡电阻短路时，由两侧电源系统提供短路电流，

双电源时经过渡电阻短路

安装在M侧的阻抗继电器测得的阻抗为

，其中附加阻抗

，

为

超前

的相角，

为

超前

的相角。

由于对侧电源的助增作用使得过渡电阻产生的影响要复杂的多：

1）若

超前于

，则

>0，附加阻抗呈容性；2）若

滞后于

，则

<0，附加阻抗呈感性；

若故障前M侧为送电测，N为受电侧，则

超前于

；故障发生初期两侧电源相位关系不变，则

超前于

，M侧的附加阻抗呈容性，将造成阻抗继电器保护范围的伸长，M侧距离保护可能超越。

若故障前M侧为受电测，N为送电侧，则

滞后于

；故障发生初期两侧电源相位关系不变，则

滞后于

，M侧的附加阻抗呈感性，将造成阻抗继电器保护范围的缩短，M侧距离保护可能拒动。

四、实验结果分析

（一）单侧电源

1、三相短路

故障相测量阻抗的计算值为：

，其中

利用上式分别计算故障点位于保护范围的10%、50%、90%且过渡电阻依次为0.01Ω、0.5Ω、2Ω、4Ω、8Ω、16Ω时的测量阻抗理论值，并与实际测量值进行对比，其结果如表1所示。

就故障相进行作图，所列出的图形为所有过渡电阻情况下阻抗平面图中的一部分。

图中，点的变化代表故障位置的变化。

表1

故障点过渡阻抗

0.01Ω

0.5Ω

2Ω

4Ω

8Ω

16Ω

10%

理论值

0.072+j1.042

0.322+j1.042

1.072+j1042

2.072+j1.042

4.072+j1.042

8.072+j1.042

测量值

0.098+j1.038

0.320+j1.031

1.062+j1.037

2.055+j1.034

4.026+j1.049

8.068+j1.053

50%

理论值

0.36+j5.22

0.61+j5.22

1.36+j5.22

2.36+j5.22

4.36+j5.22

8.36+j5.22

测量值

0.357+j5.196

0.609+j5.206

1.348+j5.193

2.361+j5.200

4.337+j5.206

8.244+j5.231

90%

理论值

0.648+j9.396

0.898+j9.936

1.648+j9.396

2.648+j9.396

4.648+j9.396

8.648+j0.396

测量值

0.641+j9.375

0.886+j9.368

1.649+j9.383

2.652+j9.390

4.659+j9.442

8.585+j9.419

0.01Ω

0.5Ω

2Ω

4Ω

16Ω

8Ω

从图中可以看出，随着故障点位置从10%到90%变化，测量阻抗随之向虚轴正方向增长，随着过渡电阻的增大，测量阻抗逐渐向实轴正方向移动，由此可以推断，随着过渡电阻的增加，当故障点持续接近线路末端时,容易引起保护拒动。

2.A相接地短路

故障相测量阻抗的计算值为：

，其中

。

表2

0.01Ω

4Ω

16Ω

64Ω

100

300

10%

理论值

0.075+j1.043

1.222+j1.165

4.338+j1.564

测量值

0.074+j1.038

1.221+j1.168

4.638+j1.559

不动作

不动作

不动作

50%

理论值

0365+j5.212

1.512+j5.350

4.917+j5.754

18.418+j7.342

测量值

0.364+j5.198

1.522+j5.338

4.975+j5.751

18.413+j7.417

不动作

不动作

90%

理论值

0.653+j9.385

1.850+j9.499

3.396+j9.743

19.077+j11.682

测量值

0.651+j9.384

1.849+j9.510

5.358+9.974

19.056+j11.744

不动作

不动作

4Ω

0.01Ω

64Ω

16Ω

从图中可以看出，随着故障点位置从10%到90%变化，测量阻抗逐渐向虚轴的正方向移动，同时，随着过渡电阻的增加，测量阻抗逐渐向实轴正方向移动，当过渡电阻达到100以上时，保护将不再动作。

（一）双侧电源

故障相测量阻抗的计算值为：

1、空载线路三相短路

表3

故障点过渡阻抗

0.01Ω

0.5Ω

2Ω

4Ω

8Ω

16Ω

10%

理论值

0.056+j1.047

0.344+j1.047

1.156+j1.047

2.257+j1.047

4.420+j1.047

8.536+j1.047

测量值

0.039+j1.076

0.362+j1.074

1.230+j1.079

2.386+j1.069

4.695+j1.077

8.541+j1.072

50%

理论值

0.370+j5.217

0.781+j5.217

2.028+j5.217

3.645+j5.217

7.028+j5.217

13.202+j5.217

测量值

0.373+j5.200

0.769+j5.202

1.922+j5.202

3.618+j5.194

6.877+j5.188

13.403+j5.141

90%

理论值

0.664+j9.385

1.044+j9.385

3.415+j9.385

6.288+j9.385

14.702+j9.385

29.445+j9.385

测量值

0.694+j9.405

1.360+j9.408

3.412+j9.389

6.149+j9.315

14.672+j9.362

29.705+j9.182

0.5Ω

0.01Ω

2Ω

4Ω

16Ω

8Ω

从图中可以看出，随着故障点位置的增加，测量阻抗向虚轴正方向移动；随着过渡电阻的增长，测量阻抗不断向实轴正方向移动，与单电源线路不同的是，此时随着故障点位置的增加，向右侧平移的距离越大，在图上体现为其斜率变小，这点的主要原因是此时测量阻抗有：

随着故障点位置的增加，M端供给的短路电流减小，电流分配系数减少，因此呈现出测量阻抗增加的趋势，出现如图所示的斜率减小现象。

2.三相短路（保护安装在送电侧）

表4

故障点过渡阻抗

0.01Ω

0.5Ω

2Ω

4Ω

8Ω

16Ω

10%

测量值

0.036+j0.524

0.314+j0.473

1.092+j0.401

1.994+j0.342

3.436+j0.322

5.411+j0.444

50%

测量值

0.209+j2.622

0.534+j2.483

1.473+j2.232

2.531+j2.001

4.154+j1.754

6.223+j1.614

90%

测量值

0.299+j4.691

0.772+j4.428

2.057+j3.888

3.351+j3.411

5.234+j2.871

7.351+j2.482

0.5Ω

0.01Ω

4Ω

2Ω

8Ω

16Ω

3.三相短路（保护安装在受电侧）

表5

故障点过渡阻抗

0.01Ω

0.5Ω

2Ω

4Ω

8Ω

16Ω

10%

测量值

0.038+j0.521

0.337+j0.562

1.281+j0.737

2.745+j1.141

6.445+j2.927

13.226+j16.932

50%

测量值

0.190+j2.540

0.542+j2.705

1.761+j3.181

3.671+j4.192

8.345+j8.799

-1.201+j31.608

90%

测量值

0.337+j4.676

0.824+j4.939

2.599+j6.080

5.356+j8.819

7.624+j23.167

-21.499+j19.703

0.5Ω

0.01Ω

2Ω

4Ω

16Ω

8Ω

从图中可以看出，随着过渡电阻的增大，测量阻抗根据供电侧的不同，发生相应不同的移动，当左侧为供电侧时，测量阻抗向右移动，而为受电测时则相反；此外，从图中可看出，当左端为供电侧时，测量阻抗逐渐接近正实轴，而当其为受电侧之时，却离开了负实轴。

五、实验结论

通过本次实验，可以发现，在单侧电源线路中，短路点的过渡电阻使继电器的测量阻抗增大，保护范围缩短，很可能使保护拒动。

在双侧电源线路中，保护安装在送电侧时过渡电阻使测量阻抗的电抗部分减小，使得保护范围延长，有可能引起保护误动作，导致距离保护的稳态超越；保护安装在受电侧时过渡电阻使测量阻抗的电抗部分增大，从而使保护范围缩短，有可能造成保护误动。

电力系统中的短路一般都不是金属性的，在短路点存在过渡电阻，因此需要采取措施来防止或减小过渡电阻的影响，是距离保护可以可靠动作。