eda復(fù)習(xí)資料課件

1、第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù)3.1 距離保護(hù)的作用原理3.2 阻抗繼電器3.3 阻抗繼電器的接線方式3.4 距離保護(hù)的整定計(jì)算原則3.5 影響距離保護(hù)工作的因素o 電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及工作可靠；缺點(diǎn)是靈敏性受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，在35KV及以上復(fù)雜電網(wǎng)中難以滿足選擇性、靈敏性、及快速切除故障的要求。o 距離保護(hù)是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置 。3.1.1 距離保護(hù)的基本概念距離繼電器o距離保護(hù)裝置的主要元件是距離繼電器（阻抗繼電器 ）。o距離繼電器根據(jù)其端子上所加的電壓和電流的比值測(cè)知保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)間的阻抗值，這一阻抗稱為繼電器

2、的測(cè)量阻抗。測(cè)量阻抗的特點(diǎn)o 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量阻抗為負(fù)荷阻 抗，數(shù)值較大；o 當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處近時(shí)，測(cè)量阻抗 小，動(dòng)作時(shí)間短；o 當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時(shí)，測(cè)量阻抗 增大，動(dòng)作時(shí)間增長(zhǎng)。距離保護(hù)的動(dòng)作原理o d點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1的測(cè)量阻抗是 ，保護(hù)2的測(cè)量阻抗是 。o 選擇性的滿足，是靠各個(gè)保護(hù)的整定值和動(dòng)作時(shí)限相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 dZABdZZdZ圖3-1 距離保護(hù)的動(dòng)作原理3.1.2 距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限o 距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)安裝地點(diǎn)至短路點(diǎn)之間距離的關(guān)系 ，稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性。 o 廣泛應(yīng)用具有三段動(dòng)作范圍的階梯型時(shí)限特性。 lft 三段式距離保護(hù)的時(shí)限配合主保護(hù)距離段 ：

3、保護(hù)線路全長(zhǎng)的（80-85）% 距離段反應(yīng)本線路末端（15-20）%范圍內(nèi)的故障距離段的后備 后備保護(hù)：距離 段相鄰線路保護(hù)裝置和斷路器拒動(dòng)的遠(yuǎn)后備距離、段的近后備 3.1.3 距離保護(hù)的主要組成元件 mthdcMMM 起動(dòng)元件 o 起動(dòng)元件的作用是在發(fā)生故障的瞬間起動(dòng)整套保護(hù)，并和測(cè)量元件動(dòng)作后組成與門(mén)，起動(dòng)出口回路動(dòng)作于跳閘，以提高保護(hù)裝置的可靠性。o 起動(dòng)元件可選用過(guò)電流繼電器、阻抗繼電器、反應(yīng)于負(fù)序和零序電流的繼電器或反應(yīng)電流突變量的繼電器中的任一種。 測(cè)量元件o 距離保護(hù)中的測(cè)量元件就是三段式的距離繼電器 、 和 Z ，它們的作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離。o 一般要求距離

4、繼電器具有方向性，以保證正方向區(qū)內(nèi)短路時(shí)動(dòng)作，而反方向短路時(shí)不動(dòng)作。ZZ 時(shí)間元件o 時(shí)間元件的作用是讓保護(hù)按照預(yù)定的時(shí)限發(fā)出跳閘脈沖。o 若故障位于第段范圍內(nèi)，則Z動(dòng)作。o 若故障位于距離段保護(hù)范圍外、距離段保護(hù)范圍內(nèi)，則Z不動(dòng)而Z動(dòng)作；時(shí)間元件t，通過(guò)與門(mén)起動(dòng)出口回路動(dòng)作于跳閘。 o故障位于距離段保護(hù)范圍以內(nèi)，則Z動(dòng)作，起動(dòng)t，通過(guò)與門(mén)和出口回路動(dòng)作于跳閘，起到后備保護(hù)的作用。 3.2 阻抗繼電器3.2.1 利用復(fù)數(shù)平面分析不同特性的阻抗繼電器 構(gòu)成阻抗繼電器的基本原則o 阻抗繼電器的主要作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，并與整定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。它是距離保護(hù)

5、裝置的核心元件。o 常用的單相式阻抗繼電器加入的是一個(gè)電壓 和一個(gè)電流 。 可以是相電壓或線電壓； 可以是相電流或兩相電流之差。繼電器的測(cè)量阻抗就是 和 的比值：o 繼電器的動(dòng)作特性可以利用復(fù)數(shù)阻抗平面來(lái)分析(3-1)jXRIUZrrrrUrUrUrUrIrIrIo 將線路的始端 B 置于座標(biāo)的原點(diǎn)，正方向線路的測(cè)量阻抗放在第一象限，反方向線路的測(cè)量阻抗置于第三象限，正方向線路測(cè)量阻抗與 R 軸之間的角度為線路BC 的阻抗角 。k復(fù)數(shù)平面阻抗繼電器的特性圖3-1 用復(fù)數(shù)阻抗平面分析阻抗繼電器的特性o 對(duì)保護(hù)1的距離段，若其保護(hù)范圍為線路全長(zhǎng)的85%時(shí)，則阻抗繼電器的起動(dòng)特性可以用包括 在內(nèi)的陰

6、影線所包括的范圍表示。只要測(cè)量阻抗落入陰影之中，繼電器就動(dòng)作。BCZ85. 0o 考慮到互感器的誤差以及故障點(diǎn)存在過(guò)渡電阻；考慮到便于制造和調(diào)試，通常把阻抗繼電器的動(dòng)作特性擴(kuò)大為一個(gè)圓。o 圓1全阻抗繼電器的動(dòng)作特性，圓2為方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性，圓3為偏移特性的阻抗繼電器的動(dòng)作特性。 o 整定阻抗：圓特性阻抗繼電器，取阻抗角與線路阻抗角相等，繼電器剛好能動(dòng)作的阻抗值為整定阻抗 。o 除了圓特性阻抗繼電器，還有動(dòng)作特性為直線、橢圓、四邊形的繼電器。 setZo 由于阻抗繼電器接于電流互感器和電壓互感器的二次側(cè)，其測(cè)量阻抗與系統(tǒng)一次側(cè)阻抗之間存在下列關(guān)系：TVTAkTVTABCBTABCTVB

7、rrrnnZnnIUnInUIUZ)()()()3.2.1 利用復(fù)數(shù)平面分析不同特性的阻抗 繼電器 o1. 全阻抗繼電器o全阻抗繼電器的特性是以繼電器安裝處B點(diǎn)為圓心，以整定阻抗 為半徑所作的一個(gè)圓。 圖3-2 全阻抗繼電器的動(dòng)作特性setZ1. 全阻抗繼電器o 當(dāng)測(cè)量阻抗位于圓內(nèi)時(shí)繼電器動(dòng)作，即圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)，它沒(méi)有方向性。o 當(dāng)測(cè)量阻抗位于圓周上時(shí)，繼電器剛好動(dòng)作，對(duì)應(yīng)此時(shí)的阻抗就是繼電器的起動(dòng)阻抗 。o 不論加入繼電器電壓與電流之間的角度 為多大，這種特性繼電器的起動(dòng)阻抗的數(shù)值都等于整定阻抗，即 。 actZrsetactZZ比幅式動(dòng)作方程o 測(cè)量阻抗落到圓內(nèi)時(shí)，繼電器就動(dòng)

8、作，繼電器的起動(dòng)條件可表示為o 上式兩端乘以電流 ，因 ，則式變?yōu)?o o 可以從電壓互感器副邊得到， 表示電流在一個(gè)恒定阻抗 上的壓降。setrZZrIrrrUZIsetrrZIUrUsetrZIsetZ比相式動(dòng)作方程圖3-3 分析相位比較方式的全阻抗繼電器動(dòng)作特性o 測(cè)量阻抗 位于圓周上時(shí)，向量 超前 的角度 o 當(dāng) 位于圓內(nèi)時(shí)， o 當(dāng) 位于圓外時(shí)， o 繼電器的起動(dòng)條件可表示為 90 90 90（3-5）rZsetrZZ setrZZ rZrZ90arg270setrsetrZZZZ o 兩個(gè)向量乘以電流 ：o 繼電器動(dòng)作條件改寫(xiě)成：補(bǔ)償電壓270arg90PUU 極化電壓繼電器的作用

9、是以極化電壓 為參考向量，來(lái)測(cè)定故障時(shí)補(bǔ)償電壓向量 的相位 PUUrIsetrrPZIUUsetrrZIUU90arg270setrrsetrrZIUZIU幅值比較和相位比較之間的相互關(guān)系圖3-4 幅值比較和相位比較之間的關(guān)系o 當(dāng) 時(shí)，兩個(gè)向量組成的平行四邊形是一個(gè)菱形，其兩個(gè)對(duì)角線 和 互相垂直， 是繼電器剛好起動(dòng)的條件。o 當(dāng) ， 和 之間的角度 ，繼電器能夠動(dòng)作。o 當(dāng) 時(shí)， 和 之間的角度 ，繼電器不動(dòng)作。 90 90 90結(jié)論：比幅式動(dòng)作方程中的兩個(gè)電壓和比相式方程中的兩個(gè)電壓是平行四邊形的兩條邊和兩個(gè)對(duì)角線的關(guān)系setrZZsetrZZ setrZZ setrZZsetrZZ s

10、etrZZ setrZZsetrZZ setrZZ o 設(shè)以 和 表示比較幅值的兩個(gè)電壓，動(dòng)作方程： ；又以 和 表示比較相位的兩個(gè)電壓，動(dòng)作方程： ， 它們之間存在如下互換關(guān)系:ABBACD90arg270DCABDABC)(21)(21DCADCB或互換關(guān)系適用范圍o 只適用于 、 、 、 為同一頻率的正弦交流量。對(duì)短路暫態(tài)過(guò)程中出現(xiàn)的非周期分量和諧波分量不成立。o 只適用于相位比較方式動(dòng)作范圍為o 和幅值比較方式動(dòng)作條件為 之間的互換。ABCD90arg270DCBA 2方向阻抗繼電器 o 方向阻抗繼電器的特性是以整定阻抗 為直徑而通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)。se

11、tZ圖3-5 方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性o 死區(qū)：出口短路屬于繼電器的起動(dòng)條件，考慮互感器和繼電器的誤差，實(shí)際出口短路時(shí)繼電器不動(dòng)作，從而產(chǎn)生了動(dòng)作的“死區(qū)” o 繼電器的最大靈敏角 ：加入繼電器的 和 之間的相位差 等于 的阻抗角時(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗達(dá)到最大，等于圓的直徑，此時(shí)，阻抗繼電器的保護(hù)范圍最大，工作最靈敏，因此，這個(gè)角度稱為繼電器的最大靈敏角. senrUrIrsetZo 當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)， （被保護(hù)線路的阻抗角），因此應(yīng)該調(diào)整繼電器的最大靈敏角使 ，以便繼電器工作在最靈敏的條件下. o 當(dāng)反方向發(fā)生短路時(shí)，測(cè)量阻抗 位于第三象限，繼電器不能動(dòng)作，具有方向性。 JdksenrZ方

12、向阻抗繼電器的比幅式動(dòng)作方程o 繼電器測(cè)量阻抗落在圓內(nèi)能夠起動(dòng)的條件是o 等式兩端均以電流 乘之，可得出電壓比較幅值的動(dòng)作方程setsetrZZZ2121setrsetrrZIZIU2121rIrI方向阻抗繼電器的比相式動(dòng)作方程o 當(dāng) 位于圓周上時(shí)，阻抗 與 之間的相位差為 ，類(lèi)似于對(duì)全阻抗繼電器的分析，同樣可以證明 是繼電器能夠起動(dòng)的條件。o 將 與 均以電流 乘之，得： 9090270極化電壓補(bǔ)償電壓rZrZrZsetrZZ setrZZ rIsetrrrPZIUUUU3偏移特性的阻抗繼電器圖3-6 偏移特性的阻抗繼電器 o 正方向的整定阻抗為 時(shí)，同時(shí)向反方向偏移一個(gè) ，通常取 ；特性向

13、反方向偏移是為了消除方向阻抗繼電器的死區(qū)o 圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為不動(dòng)作區(qū)。o 圓的直徑為 ，圓心的坐標(biāo)為 ，圓的半徑為 。o 其起動(dòng)阻抗 與 有關(guān)。2 . 01 . 0setZsetZsetsetZZsetsetZZZ210setsetsetZZZZ210actZr偏移特性的阻抗繼電器的比幅式動(dòng)作方程o 繼電器能夠起動(dòng)的條件為：o 等式兩端均以電流 乘之，即變?yōu)槿缦聝蓚€(gè)電壓的幅值的比較：00ZZZZsetr)(00ZZIZIUsetrrrsetrsetrrZIZIU)1 (21)1 (21rI偏移特性的阻抗繼電器的比相式動(dòng)作方程o 當(dāng) 位于圓周上時(shí)，阻抗 與 之間的相位差為 ，同樣可以證明 是

14、繼電器能夠起動(dòng)的條件。o 將 與 均以電流 乘之，得： 9090270極化電壓補(bǔ)償電壓setrZZsetrZZ rZsetrZZsetrZZ rIzdJJzdJJPZIUUZIUU動(dòng)作角度范圍對(duì)動(dòng)作特性的影響o如果使動(dòng)作范圍小于 ，例如采用 ，則圓特性將變?yōu)殚蠙煨翁匦?，如上圖中的(a)。o如果使動(dòng)作范圍小于 ，例如采用 ，則圓特性將變?yōu)殚蠙煨翁匦?，如上圖中的(b)。180120arg240UUP18070arg290UUP圖3-7 動(dòng)作角度范圍對(duì)動(dòng)作特性的影響4直線特性的阻抗繼電器o 測(cè)量阻抗 位于直線的左側(cè)為動(dòng)作區(qū)，右側(cè)為不動(dòng)作區(qū)。圖3-8 電抗繼電器的特性rZ直線特性的阻抗繼電器比幅式動(dòng)作

15、方程o 繼電器比幅式動(dòng)作方程可表示為 rsetrrUjXIUcos2（3-16） 直線特性的阻抗繼電器比相式動(dòng)作方程o 用相位比較方式分析繼電器的動(dòng)作特性，繼電器能夠起動(dòng)的條件是向量 和 之間的夾角為 。將 和 均以電流 乘之，即可得到用以比較相位的兩個(gè)電壓分別為PrsetrrsetUI jXUUI jX setrjXZ setjXsetjXsetrjXZ rI902705負(fù)荷限制繼電器圖3-9 負(fù)荷限制繼電器的特性o 直線特性的整定值為 ， 與R軸的夾角為 ，其左側(cè)為動(dòng)作區(qū) setR相位比較動(dòng)作條件o 當(dāng)測(cè)量阻抗 在直線上時(shí)， 超前R軸角 ；而 在動(dòng)作區(qū)內(nèi)時(shí)超前角大于 ，因此，繼電器的電壓相

16、位比較動(dòng)作條件為： rZ)(setrRZ rZsetrsetrrRIRIUarg1806四邊形特性的阻抗繼電器o 圓特性和直線特性的阻抗繼電器具有制作簡(jiǎn)單、調(diào)試方便的優(yōu)點(diǎn)；但允許故障點(diǎn)過(guò)渡電阻的能力和躲避負(fù)荷阻抗的能力較差 o 四邊形內(nèi)為繼電器的動(dòng)作區(qū)，四邊形以外為不動(dòng)作區(qū)。圖3-10 四邊形阻抗繼電器o BOC 段特性可以采用動(dòng)作范圍小于 的功率方向繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在與 R 軸夾角成 的直線上找一相量 ，若O-C與 R 軸的夾角記作 ，O-B與 間的夾角為 ，則BOC 這段特性對(duì)應(yīng)的比相式動(dòng)作方程可寫(xiě)為： 式中： 。o 比相式方程兩個(gè)電壓：18023PrrsetUUUI Z zdZ（3-19）

17、ksetZ)(arg23ksetrZZ18032do 直線AB是一個(gè)電抗型繼電器的特性曲線，通常使其特性曲線下傾 ，以防區(qū)外發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻故障時(shí)可能引起的“超范圍”誤動(dòng)，所謂“超范圍”就是指超出保護(hù)范圍的誤動(dòng)o 直線BC屬負(fù)荷限制型繼電器特性，它與R軸的夾角通常取為 ，以躲開(kāi)負(fù)荷阻抗的影響。 5870o 取 ，得出AB、BC段特性對(duì)應(yīng)的比相式動(dòng)作方程：o 由于整定阻抗不同，前者描述的是帶有下傾角的電抗型特性，后者描述的則是電阻性特性o 將上述三個(gè)特性的繼電器組成與門(mén)輸出，即可獲得圖3-10的四邊形特性。 84（3-20）（3-21）82arg262setrsetrrjXIjXIU070arg2

18、50setrsetrrRIRIU各種繼電器的構(gòu)成方式及結(jié)果 AABCABDrsetI ZrUrrzdUI ZrrsetUI Z0()rsetIZZ0rrUI ZrrsetUI ZrrsetUI Z12rsetI Z12rrsetUI ZrrsetUI Z2rsetrI Z UrUrsetI ZrrsetUI Z2()rsetrIjXUrU()rsetIjX()rrsetUIjXBA90arg270DC 所需電壓繼電器特性比較其幅值的兩個(gè)電壓比較其相位的兩個(gè)電壓起動(dòng)特性的圖形全阻抗繼電器圖3-4偏移特性的阻抗繼電器圖3-8方向阻抗繼電器圖3-7直線特性繼電器圖3-103-11電抗繼電器圖3-10

19、起動(dòng)條件BrU6多相補(bǔ)償阻抗繼電器簡(jiǎn)介o 各種圓或直線特性繼電器的補(bǔ)償電壓 都具有相同的形式，即 。設(shè)電流和電壓互感器的變比均為1，則圖3l（a）中的保護(hù)1的測(cè)量電壓 。前以述及，應(yīng)選擇繼電器的最大靈敏角 ，因此發(fā)生金屬性短路時(shí) 與 的阻抗角相同。UkZsetZ)(setrrZZIUkrrZIUkseno 當(dāng)保護(hù)范圍外部發(fā)生金屬性短路時(shí)， ，對(duì)應(yīng)的 與 同相位，繼電器不應(yīng)該動(dòng)作；o 當(dāng)保護(hù)范圍末端發(fā)生金屬性短路時(shí)， ，對(duì)應(yīng)的 ，繼電器應(yīng)處于臨界動(dòng)作的條件；o 當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生金屬性短路時(shí)， ，對(duì)應(yīng)的 與 相位差 ，繼電器應(yīng)該動(dòng)作；UrU0U180UrUsetrZZ setrZZ setrZZ

20、 o 結(jié)論：在單相式阻抗繼電器中， 的作用實(shí)質(zhì)上是用其相位的變化反映短路阻抗 與整定阻抗 的比較，以判斷短路發(fā)生在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外。UrZsetZo 為了判別 相位的變化，必須有個(gè)參考向量作為基準(zhǔn)，這就是所采用的極化電壓 。不同的極化電壓產(chǎn)生不同特性的阻抗繼電器。例如以母線電壓 作為極化量時(shí)，得到的是如圖3-7所示方向性的圓特性；以電流 在一個(gè)阻抗上的壓降作為極化量時(shí)，可得到圖3-10所示的動(dòng)作特性為包括原點(diǎn)在內(nèi)的各種直線。還可以采用非故障相的電壓、其它相的補(bǔ)償電壓、正序電壓、零序電流或負(fù)序電流在一個(gè)阻抗上的壓降等作為極化量，來(lái)構(gòu)成其它特性的各種阻抗繼電器。UPUrUrIo 當(dāng)繼電器的極化量采用的

21、是其它相補(bǔ)償后的電壓時(shí)，繼電器比相式的動(dòng)作方程將變?yōu)閮蓚€(gè)補(bǔ)償后電壓相位的比較，這種繼電器稱為多相補(bǔ)償阻抗繼電器。 o 優(yōu)點(diǎn)：可以反應(yīng)不同相別組合的相間或接地短路 o 缺點(diǎn)：不能利用測(cè)量阻抗的概念來(lái)分析它的特性 3.2.2 阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)方法o 阻抗繼電器由電壓形成回路和幅值比較或相位比較回路組成。 圖3-11 阻抗繼電器構(gòu)成框圖1電壓形成回路o 這一回路的作用就是形成比幅的兩個(gè)電壓 和 或比相的兩個(gè)電壓 和 。 o 四種電壓可歸結(jié)為兩種形式：一種是加于繼電器上的電壓 ；另一種是加入繼電器的電流在某一已知阻抗上的電壓降，如 、 、 等 ABCDJUrsetI Z0rI Z()rsetIjX獲取

22、 ：o 直接從電壓互感器二次側(cè)取得；o 可以再經(jīng)過(guò)一個(gè)小型中間變壓器YB變換。 rU獲取 在一阻抗上的壓降：o 微機(jī)型繼電器是從小型中間變流器LB副邊得到 后，再由單片機(jī)或數(shù)字處理芯片通過(guò)乘以一個(gè)已知阻抗計(jì)算獲得；o 整流型、晶體管型和集成電路型繼電器中，由電抗互感器DKB得到rIrI R電抗互感器的原理o 代表初級(jí)電流繞組， 和 為次級(jí)電壓繞組o 上聯(lián)接一電阻R，用以改變次級(jí)繞組中感應(yīng)的電勢(shì) 的相位。o工作原理和等值電路的形式與電流互感器或中間變流器的相同o鐵芯中帶有空氣隙，這使得它的勵(lì)磁分支磁阻 很大，而勵(lì)磁阻抗 很小，當(dāng)DKB二次側(cè)帶有負(fù)載時(shí)，總的二次阻抗相對(duì)較大，二次側(cè)接近于開(kāi)路工作狀

23、態(tài)1W2W3WR2UDKB圖3-14 電抗互感器的原理接線示意圖1W2W3W3W2ErMZ2E0IrIJIC2I（a）0IJImmZjXRRI2U(b)2URI2UJI22(c)圖3-15 電抗互感器等值電路及向量圖（a） 副邊開(kāi)路； （b） 副邊接有電阻R； （c） 向量圖o 3-15（a）是DKB副邊開(kāi)路時(shí)折算至二次側(cè)的等效電路，副邊輸出電壓： 式中 。相當(dāng)獲得了電流 在某一個(gè)阻抗Z上的電壓降落， 超前 的角度 就代表Z的阻抗角，約為 ，電抗互感器的名字由此得來(lái)。JJJMMMIZIjXIRWjIRWjdtRIWddtdU22022022)(MRWX22JI2UJI290（3-26）o 實(shí)際

24、應(yīng)用中，可借助于在另一個(gè)次級(jí)繞組上接入不同的電阻 ，來(lái)調(diào)整Z的阻抗角 如圖315（b），電阻支路中將產(chǎn)生電流 ，DKB初級(jí)的電流為 ，向量圖如圖315（c）所示。此時(shí)的副邊電壓用 表示，它超前 的角度將較開(kāi)路時(shí)為小，也就是Z的阻抗角變小，故利用改變電阻R即可調(diào)節(jié)Z的阻抗角。RIRJIII02UJIo 電抗互感器副邊的電壓與 中所含的頻率成分有關(guān)。若輸入DKB中的電流是高次諧波，則副邊輸出的電壓數(shù)值就高；反之，若輸入的電流是直流分量，則副邊輸出電壓為零。o 電抗互感器對(duì)短路電流中的非周期分量及低次諧波有削弱的作用，但將增強(qiáng)短路電流中高次諧波的影響 JIo 用YB和DKB實(shí)現(xiàn)的全阻抗繼電器 和 的

25、形成回路o 注意繞組間極性zdJJZIUCzdJJZIUD圖316 全阻抗繼電器比較相位的電壓2幅值比較回路o 幅值比較回路的作用是比較兩個(gè)電氣量 和 的大小，當(dāng) 時(shí)輸出動(dòng)作信號(hào)。ABBA 不同類(lèi)型繼電器的幅值比較回路實(shí)現(xiàn)方式o 在微機(jī)型繼電器中用程序計(jì)算實(shí)現(xiàn)o 在集成電路型繼電器中，將 和 各自進(jìn)行整流和濾波，然后將所得的直流量 和 送入減法器中進(jìn)行比較，當(dāng) 時(shí)使后面的電平檢測(cè)器動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)幅值比較，見(jiàn)圖3-12。o 晶體管型和整流型繼電器中可用圖3-18所示的均壓式和環(huán)流式比較回路中的任一種作為幅值比較回路。執(zhí)行元件選用極化繼電器時(shí)構(gòu)成的繼電器稱為整流型的，選用晶體管直流放大器時(shí)構(gòu)成的繼電器

26、稱為晶體管型的。ABaUbU 0baUU圖3-12 集成電路型幅值比較回路圖318 均壓式和環(huán)流式幅值比較回路o 圖3-18（a）中， 整流后接于 上形成 ， 整流后接于 形成 ，作為執(zhí)行元件 的接于兩個(gè)電壓之差上，反應(yīng) 而動(dòng)作。o 圖3-18（b）中的執(zhí)行元件反應(yīng) 和 整流后的電流之差 而動(dòng)作。A1RaUB2RbUJ0baUUAB0baIIo 圖3-18的兩種接線，當(dāng) 時(shí)，執(zhí)行元件應(yīng)該動(dòng)作；當(dāng) 時(shí)，執(zhí)行元件應(yīng)不動(dòng)作。要求執(zhí)行元件必須具有方向性。o 此外，希望 一出現(xiàn)，執(zhí)行元件隨即就能夠動(dòng)作，這就還要求執(zhí)行元件具有盡量高的靈敏度。 BABABA極化繼電器 o 一種反應(yīng)磁差動(dòng)原理的直流電磁型繼電

27、器。其主要特點(diǎn)在于繼電器的可動(dòng)舌片處于兩個(gè)磁通的作用之下，一個(gè)是由工作線圈的電流產(chǎn)生的工作磁通；另一個(gè)是由永久磁鐵產(chǎn)生的極化磁通，其方向是不變的。 圖319 右側(cè)磁極磁力較強(qiáng)的極化繼電器1、工作線圈2、永久磁鐵、3、可動(dòng)舌片4、觸點(diǎn)5、鐵芯o 極化磁通 自N極流出后分為兩部分； 經(jīng)過(guò)空氣隙 而連通， 經(jīng)過(guò)空氣隙 而連通。正常時(shí)，空氣隙 ，因此 ?？蓜?dòng)舌片在 的作用下被吸向右側(cè)，故稱它為右側(cè)磁極磁力較強(qiáng)的極化繼電器。J1J12J21212JJ12JJo 當(dāng)工作線圈 加入圖3-19中所示方向的直流電流后（假設(shè)工作磁通 全部經(jīng)過(guò)電磁鐵的空氣隙連通，而沒(méi)有分出一部分流經(jīng)永久磁鐵的磁路），在空氣隙 和

28、中的合成磁通將分別為o 當(dāng)時(shí) ，可動(dòng)舌片被吸向左側(cè)磁極，使繼電器的觸點(diǎn)閉合，對(duì)應(yīng)此時(shí)所加入的電流，即為繼電器的起動(dòng)電流。在繼電器動(dòng)作以后，逐漸減小工作電流，則 減小， 增大，當(dāng) 時(shí)，則可動(dòng)舌片又被吸向右側(cè)磁極，繼電器返回。gWg1211Jg22Jg211212，o 如果工作線圈加入相反方向電流，那么磁通 的符號(hào)也要隨之改變，此時(shí)，磁通 更減小、 更增加，繼電器不可能動(dòng)作?？梢?jiàn)這種繼電器的動(dòng)作具有方向性。o 由于工作磁通和極化磁通的作用方向是一致的，繼電器動(dòng)作時(shí)的功率消耗小，具有很高的靈敏度，符合幅值比較回路對(duì)執(zhí)行元件的兩個(gè)要求。g123相位比較回路o 位比較回路的作用就是比較兩個(gè)電壓之間的相位

29、關(guān)系。 o 各種相位比較回路的基本原理都是靠將兩個(gè)電壓相位的比較轉(zhuǎn)化為測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓瞬時(shí)值或微分值的極性來(lái)實(shí)現(xiàn)。 o 微機(jī)保護(hù)中根據(jù) 和 的計(jì)算結(jié)果直接判斷相位是否滿足動(dòng)作方程，即用程序?qū)崿F(xiàn)o 集成電路型、晶體管型等繼電器中的相位比較回路，雖然對(duì)應(yīng)不同的比相動(dòng)作方程其構(gòu)成方法亦不同，但其基本原理都是將相位比較轉(zhuǎn)化為測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓瞬時(shí)值同時(shí)為正合為負(fù)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 CDo 對(duì)于動(dòng)作方程 繼電器，可以將電壓的相位比較轉(zhuǎn)化為電壓瞬時(shí)值同時(shí)為正（同時(shí)為負(fù)）的時(shí)間是否大于5ms。o 對(duì)于動(dòng)作方程 繼電器，可以將電壓的相位比較轉(zhuǎn)化為電壓瞬時(shí)值異極性的時(shí)間是否大于5ms。 90arg90DC90arg270D

30、C 暫態(tài)超越的起因o 實(shí)際電力系統(tǒng)中，在發(fā)生故障以后，由于電流和電壓的突然變化，在電力系統(tǒng)的一次側(cè)以及電流、電壓互感器的二次側(cè)，都要出現(xiàn)一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。在過(guò)渡過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)非周期分量的電流和電壓；對(duì)于超高壓輸電線路，由于分布電容、串聯(lián)電容和并聯(lián)電抗的影響，還可能出現(xiàn)高于和低于工頻50周的諧波分量。這些分量都要影響到相位比較回路的工作。暫態(tài)超越o 就非周期分量的影響而言，最嚴(yán)重的后果將是使繼電器出現(xiàn)“超范圍”動(dòng)作，即在保護(hù)范圍以外故障時(shí)，它可能誤動(dòng)作。圖3-13 非周期分量對(duì)相位比較回路工作的影響o 在圖3-13（a）中，穩(wěn)態(tài)情況下 和 之間的相位差大于，其瞬時(shí)值同時(shí)為正或同時(shí)為負(fù)的時(shí)間均小于5m

31、s，相當(dāng)于保護(hù)范圍外部故障，繼電器不應(yīng)該動(dòng)作。o 如果在 中包含有非周期分量，如圖3-13（b）所示，當(dāng)非周期分量為正時(shí)，則 、 瞬時(shí)值同時(shí)為正的時(shí)間就可能大干5ms，此時(shí)繼電器將發(fā)生誤動(dòng)作；如果非周期分量為負(fù)，則當(dāng)瞬時(shí)值同時(shí)為負(fù)時(shí)將發(fā)生誤功作，這種情況就稱為“超范圍”動(dòng)作，或稱為“暫態(tài)超越”。2U1U2U1U2U防止發(fā)生“超范圍”動(dòng)作措施o 對(duì) 和 進(jìn)行濾波；o 采用正、負(fù)半周比相與門(mén)輸出的方式，只有當(dāng)兩個(gè)電壓瞬時(shí)值同時(shí)為正和同時(shí)為負(fù)的時(shí)間都大于5ms時(shí)，才允許保護(hù)裝置動(dòng)作 1U2U3.2.3阻抗繼電器的精確工作電流o 對(duì)理想的單相式阻抗繼電器來(lái)說(shuō)，當(dāng)它的整定阻抗一經(jīng)確定后，則其動(dòng)作特性只與

32、加入繼電器的電壓和電流的比值（即測(cè)量阻抗）有關(guān)，而與電流的大小無(wú)關(guān)。o 實(shí)際的阻抗繼電器在動(dòng)作時(shí)都必須消耗一定的功率 o 幅值比較式的全阻抗繼電器，其實(shí)際動(dòng)作條件應(yīng)為 式中 表示 必須比 高出 這個(gè)數(shù)值時(shí)，才能使幅值比較回路中的執(zhí)行元件動(dòng)作。rsetrI ZU0U0UrsetI ZrU0U（3-22）o 當(dāng)被保護(hù)范圍末端發(fā)生金屬性短路時(shí)， ，（322）式中各向量相位相同，可得臨界動(dòng)作方程 o 將上式兩端以 除之， 是繼電器剛好能起動(dòng)時(shí)的電壓與電流之比，即繼電器的實(shí)際起動(dòng)阻抗 ， 可得rIactZ（3-23）rsenk0.rsetact rI ZUU./act rrUI0actsetrUZZIo

33、 當(dāng)加入繼電器的電流較小時(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗將下降，使阻抗繼電器的實(shí)際保護(hù)范圍縮短 ，影響到與相鄰線路阻抗元件的配合，甚至引起非選擇性動(dòng)作 圖3-14 方向阻抗繼電器的曲線精確工作電流 o 指繼電器的起動(dòng)阻抗時(shí)對(duì)應(yīng)加入繼電器中的電流，用 表示 o 曲線上，繼電器起動(dòng)阻抗 時(shí)對(duì)應(yīng)繼電器的兩個(gè)電流，分別稱為“最小精確工作電流 ”和“最大精確工作電流 ”。 JgI()actrZf I0.9actsetZZ.minacI.maxacIo 在實(shí)際應(yīng)用中，要求通過(guò)阻抗繼電器的電流應(yīng)滿足 ，這時(shí) ，繼電器的動(dòng)作特性基本與 無(wú)關(guān)。actsetZZrI.min.maxacracIII3.2.4方向性繼電器的死區(qū)

34、及消除死區(qū)的方法o 當(dāng)在保護(hù)安裝地點(diǎn)正方向出口的一定范圍內(nèi)發(fā)生金屬性相間短路時(shí)，保護(hù)安裝處即母線上的故障相間電壓降為零或近似為零，從而使加入繼電器上的電壓 或者小于繼電器動(dòng)作所需要的最小電壓時(shí)，任何具有方向性的繼電器將不能動(dòng)作，從而出現(xiàn)保護(hù)裝置的“死區(qū)”。0rU o 對(duì)幅值比較式的方向阻抗繼電器，當(dāng) 的情況出現(xiàn)時(shí)，被比較的兩個(gè)電壓 和 相等，考慮到幅值比較回路中的執(zhí)行元件動(dòng)作需要一定的電壓，因此，繼電器是不能起動(dòng)的。o 對(duì)相位比較式方向阻抗繼電器， 的情況出現(xiàn)，則因極化電壓變?yōu)榱?，從而失去了比較相位的依據(jù)，因而也不能起動(dòng)動(dòng)。0rU 12rsetAI Z12rrsetBUI Z0rU 減小和消除

35、死區(qū)的方法：o1.利用故障前母線電壓的“記憶作用”o由于短路前后保護(hù)安裝處即母線上的電壓只是數(shù)值上發(fā)生變化，而相位不變，因此可以借用故障前母線電壓相位來(lái)替代極化電壓 的相位進(jìn)行與 的比相，決定保護(hù)是否應(yīng)該跳閘。這種借用故障前母線上電壓的方法就稱為“記憶作用”，它可以有效地消除段動(dòng)作的“死區(qū)”。pU/Uo 微機(jī)保護(hù)具有存儲(chǔ)記憶功能，可以保存故障前若干周波的母線電壓采樣數(shù)據(jù)，故在母線出口附近發(fā)生短路，判段出母線電壓接近于零時(shí)，可以將故障前母線電壓的采樣數(shù)據(jù)調(diào)出來(lái)，算出它的相位，這就是極化電壓 的相位pUo 在集成電路方向型繼電器中，可以采用“記憶回路”實(shí)現(xiàn)“記憶作用”?！坝洃浕芈贰钡淖饔迷谟冢寒?dāng)外

36、加電壓突然由正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值降低到零時(shí)，該回路的電流不是突然消失，而是按50Hz工頻振蕩，經(jīng)幾個(gè)周波的時(shí)間后，逐漸衰減到零。圖3-15 用帶通有源濾器消除電壓死區(qū) o 圖315就是“記憶回路”的一個(gè)例子，極化回路的電壓經(jīng)一高Q值的50Hz帶通有源濾波器之后再形成方波，接入比相回路。利用濾波器響應(yīng)特性的時(shí)間延遲（Q值越高，延遲時(shí)間越長(zhǎng)），起到“記憶回路”的作用。由于方波形成回路的靈敏度很高，一般采用Q5左右，即可達(dá)到記憶45個(gè)周波的要求，保證繼電器的可靠動(dòng)作。o 對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)而言，極化電壓的記憶回路是由R、L、C元件組成的串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振回路。o 當(dāng)采用串聯(lián)諧振回路時(shí)，如圖所示的接線，設(shè)短路前加

37、入電壓oUPoU(t)|0|sin( t+ u)PmpU 回路總阻抗為Zp（一般略呈電容性）： 則正常運(yùn)行情況下的回路電流Ip|0|為： 超前 的相角為Zp的阻抗角 ，即： 取最不利的情況，設(shè)短路后 ，則記憶回路中電流ip的穩(wěn)態(tài)分量為零，而只有逐漸衰減的暫態(tài)分量，現(xiàn)分析如下。在暫態(tài)過(guò)程中， ip與up的一般關(guān)系式為： 1()pZRiLComoo(t)sin()Isin()|mpppipUititzoIPoUPp11iupLCtgR0pu 1( )0pdiputLRipipdtdtC此微分方程的特征根為：式中， -記憶回路的衰減時(shí)間常數(shù)： -記憶回路的自由振蕩角頻率。當(dāng)up(t)由up|0|突然

38、降低到零時(shí)，考慮到實(shí)際回路中的R不大，且 ，則式的近似解為： 由此可見(jiàn)，它“記憶”了短路以前極化回路中電壓的相位，而幅值則以時(shí)間常數(shù) 按 的角頻率振蕩衰減到零。因此，記憶的作用不會(huì)太長(zhǎng)。21.211()22pRRpjjLLCLT 2pLTR21()2RLCL2LRCo(t)Imsin()ptTippti epT采用記憶回路后繼電器動(dòng)作特性的變化o 當(dāng)不采用記憶回路時(shí)，極化電壓即母線電壓，當(dāng)采用記憶回路后，極化電壓將記憶短路前母線電壓的相位，而短路前母線電壓的相位受負(fù)載的影響，故繼電器的動(dòng)作特性將發(fā)生變化。o 設(shè)短路前母線電壓為 ，先假設(shè)短路后極化電壓一直保持 的相位，則繼電器的動(dòng)作條件為： 對(duì)

39、正方向和反方向短路分別進(jìn)行分析，為了簡(jiǎn)化，假設(shè)是三相短路 （兩相短路故障相繼電器的特性與此相同）。1 0 1yU2 7 0rg9 0UIAZoUoUo （1）正方向短路 o 設(shè)以Z= 表示母線M處繼電器的測(cè)量 阻抗，則 式中，Zs為M至S之間的系統(tǒng)電源阻抗。 將上述公式代入上面的繼電器動(dòng)作條件中，得繼電器動(dòng)作條件為：UIZsEI Z+Z/yysZZUU IZEZZ101yU270rg90EsZZAZZUIo 因?yàn)?、 不隨短路情況而變化，可以把它們作為參變量移到不等式的兩側(cè)，設(shè)以 代入，則得： 于是繼電器的動(dòng)作條件僅為變量Z的函數(shù)，這里Z是短路時(shí)故障相電壓與故障相電流之比，即為故障相測(cè)量阻抗。

40、 EoU101EUArgy270rg90sZZAZZo 若短路前線路為空載 ，則于是繼電器的動(dòng)作特性將是以Zy矢量末端y點(diǎn)-Zs矢量末端S點(diǎn)之連線SY為直徑所作之圓，如右圖所示，圖中Zs為系統(tǒng)電抗。oE,0U 完全記憶作用下正方向短路時(shí)方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性圓o 當(dāng)Z落在此園內(nèi)時(shí)繼電器動(dòng)作。正方向短路時(shí)，一般Z只可能落在第I象限My線之右邊。o 一般情況下短路前線路不是空載的，此時(shí) ， 繼電器的動(dòng)作特性是以Sy為弦作之園，上圖中還給出了 （圓2）和-30（圓3）兩種情況下的特性圓。 030o 當(dāng)線路送出有功功率時(shí)（即保護(hù)裝于送電側(cè)）， ，因此繼電器的動(dòng)作區(qū)將縮小o 當(dāng)有功功率自線路向母線傳送

41、時(shí)（即保護(hù)裝于受電側(cè)），則繼電器的動(dòng)作區(qū)擴(kuò)大 o 這里的動(dòng)作區(qū)是指內(nèi)部短路時(shí)允許的過(guò)渡電阻Rg的大小而言 0o 動(dòng)作特性 是針對(duì)正方向短路導(dǎo)出的，對(duì)反方向短路不適用。o 動(dòng)作特性圓沒(méi)有失去方向性o 該動(dòng)作特性圓稱為正方向短路的動(dòng)作特性圓 y270rg90sZZAZZo （2）反方向短路o 仍以 表示母線M處繼電器的測(cè)量阻抗，且電流的正方向?yàn)閺哪妇€流向被保護(hù)線路。則UIZyyyUIEU II()UU II() UsssZZZZZZZZZZZ o 上述公式帶入繼電器的起動(dòng)條件 ，得反向短路時(shí)繼電器的動(dòng)作條件為：o 以 代入，則得： 1 0 1yU2 7 0rg9 0UIAZ101yU27090Es

42、ZZArgZZ101EUArgy27090sZZArgZZo 若短路前為空載， ，則繼電器的動(dòng)作特性將是以 矢量末端y點(diǎn)和 矢量末端點(diǎn) 之連線 為直徑所作之圓，如上圖所示，由于 必然大于 ，因此是位于第I象限的拋球圓。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。o 反方向短路時(shí)，如無(wú)串補(bǔ)電容，則測(cè)量阻抗一般位于第III象限，不會(huì)落入圓內(nèi)，繼電器具有明確的方向性 oE ,0UsZSS y sZyZyZ2引入非故障相電壓o 對(duì)于動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)的方向性阻抗繼電器如第段，采用“記憶回路”消除“死區(qū)”的辦法行不通o 兩相短路時(shí)，只有故障相間的電壓降低至零，而非故障相間的電壓仍然很高。因此，可以在極化電壓 中引入非故障相的電壓來(lái)消除兩相

43、短路時(shí)的“死區(qū)”。 PUo 引入第三相電壓應(yīng)遵循的原則是不改變繼電器的原有動(dòng)作特性 o 例如，對(duì)于常用的 接線的相間短路方向阻抗繼電器，由于 超前于 ，故必須將 后移 才能接入AB相繼電器的極化回路中，其動(dòng)作方程可以寫(xiě)為 式中 為 取用的百分?jǐn)?shù)，約為10右右。0CUABU90CU9090270arg90()jABCABABzdUU eUIIZCUo 這種方法無(wú)法消除三相短路時(shí)的“死區(qū)”，因?yàn)榇藭r(shí)三個(gè)相電壓和相間電壓均為零。 其它消除死區(qū)方法：o 采用電流速斷作為輔助保護(hù)與距離段組成或門(mén)以彌補(bǔ)方向性阻抗繼電器距離段的“死區(qū)”；o 采用偏移特性的阻抗繼電器取代方向性阻抗繼電器作為第段來(lái)消除“死區(qū)”

44、。 3.3 阻抗繼電器的接線方式 3.3.1 對(duì)接線方式的基本要求 3.3.2 相間短路阻抗繼電器的 接線方式0 3.3.3 接地短路阻抗繼電器的零序電流補(bǔ)償接線 方式3.3.1 對(duì)接線方式的基本要求 為了使阻抗繼電器能正確測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，加入其中的電壓 和電流 應(yīng)該滿足以下要求： ( 1 ) 繼電器的測(cè)量阻抗正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離； ( 2 ) 繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類(lèi)型無(wú)關(guān)，也就是保護(hù)范圍不隨故障類(lèi)型而變化。rUrI3.3.2 相間短路阻抗繼電器的 接線方式o 在三相系統(tǒng)中用三個(gè)阻抗繼電器，引入的電壓和電流如表3-1所示o 由于引入的是相間電壓和相應(yīng)相的相電流

45、之差，當(dāng) 時(shí) 和 同相位，所以稱為 接線。 0rI1rABUBAII2rBCUCBII3rCAUACII表3-1 接線引入的電壓和電流繼電器標(biāo)號(hào)1cosrU00rUrI1.三相短路o三個(gè)繼電器的工作情況完全相同，以 為例分析。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離為l km，線路每公里的正序阻抗為 歐姆，則繼電器 的測(cè)量阻抗為圖3-16 三相短路時(shí)測(cè)量阻抗的分析 (3)1111ABABrABABUI Z lI Z lZZ lIIII1r1Z1ro三個(gè)繼電器的測(cè)量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗；三個(gè)繼電器均能動(dòng)作o 正確反應(yīng)了短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離， 能正確動(dòng)作2兩相短路o 以AB相間短路為

46、例，則故障環(huán)路的電壓 為o 繼電器 的測(cè)量阻抗為 ABUlZIIlZIlZIUBABAAB111)(1r(2)11ABrABUZZ lII圖3-17 A-B兩相短路時(shí)測(cè)量阻抗的分析 1ro 其余兩個(gè)繼電器，由于所加電壓為非故障相間的電壓，數(shù)值較 為高；而電流又只有一個(gè)故障相的電流，數(shù)值較（ ）為小。因此，其測(cè)量阻抗很大，不能起動(dòng)。o 三個(gè)阻抗繼電器是通過(guò)“或”門(mén)控制出口跳閘回路的，只要有一個(gè)繼電器動(dòng)作，就能保證距離保護(hù)正確動(dòng)作。ABUBAII3中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的兩相接地短路o以AB兩相故障為例，把A相和B相看成兩個(gè)“導(dǎo)線地”的送電線路并有互感耦合在一起。設(shè)用 表示輸電線每公里的自感阻抗，

47、表示每公里的互感阻抗，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的故障相電壓應(yīng)為:o繼電器 的測(cè)量阻抗為 lZIlZIUMBLAAlZIlZIUMALBB(1.1)11()()()ABABLMrLMABABUIIZZlZZZlZ lIIII，繼電器能夠正確動(dòng)作。，1r圖3-18 A-B兩相接地短路時(shí)測(cè)量阻抗的分析LZMZ3.3.3 接地短路阻抗繼電器的零序電流補(bǔ)償接線方式o 在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，當(dāng)零序電流保護(hù)作為接地短路的保護(hù)不能滿足靈敏性要求時(shí)，一般考慮采用接地距離保護(hù)。 o 單相接地時(shí)，將故障點(diǎn)的電壓 和 電流分解為對(duì)稱分量為 在保護(hù)安裝地點(diǎn)即母線上的各對(duì)稱分量電壓與短路點(diǎn)的對(duì)稱分量電壓之間，應(yīng)具有如下的關(guān)系d

48、AUAI（3-28）（3-29）120120AkAkkkIIIIUUUU111122210000kkkUUI Z lUUI Z lUUI Z l 因此，保護(hù)安裝地點(diǎn)母線上的A相電壓即應(yīng)為 式中， 稱為零序電流補(bǔ)償系數(shù) o 為了使A相接地距離繼電器 在A相發(fā)生接地時(shí)能正確反應(yīng)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離，則應(yīng)取 ， 。o 為了反應(yīng)任一相的單相接地短路，接地繼電器也采用三個(gè) （330）1103ZZZKrAAUU03rAAIIK IAr1201112210000011201100110110101()()()(3 )AAAAkkkAAUUUUUI Z lUI Z lUI Z lZZZ l IIIZ l

49、IIIZZZZZ l IIZ l IK IZ o 以上接線方式稱為零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式。它除了能正確反應(yīng)單相接地短路時(shí)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離外，還能夠反應(yīng)于兩相接地短路和三相短路，此時(shí)接于故障相的阻抗繼電器的測(cè)量阻抗亦為 。 lZ13.4 距離保護(hù)的整定計(jì)算原則o 1距離段圖3-20 選擇整定阻抗的網(wǎng)絡(luò)接線o 距離段采用方向阻抗特性。為了保證動(dòng)作的選擇性，距離段的整定值應(yīng)按躲開(kāi)下一條線路出口處短路的原則來(lái)確定 ，其整定值應(yīng)為：o 可靠系數(shù)取0.80.85。因此距離段在理想情況下只能保護(hù)線路全長(zhǎng)的8085%，動(dòng)作時(shí)限為保護(hù)的固有動(dòng)作時(shí)間。 （331） .2.1oprelABoprelBCZK

50、ZZKZ2距離段o 距離保護(hù)段亦采用方向阻抗特性，應(yīng)該能保護(hù)線路全長(zhǎng)，并與相鄰元件配合，按以下兩原則來(lái)確定起動(dòng)阻抗： （1）與相鄰線路距離段配合，并考慮分支系數(shù) 的影響，即 可靠系數(shù) 取0.80.85； 為保護(hù)1第段末端短路時(shí)可能出現(xiàn)的最小數(shù)值bK.minbK（3-32）.2.min.1()oprelABbopZKZKZrelK （2）與相鄰變壓器的瞬動(dòng)保護(hù)配合，并考慮分支系數(shù) 的影響。設(shè)變壓器的阻抗為 ，則起動(dòng)阻抗應(yīng)整定為 考慮到 的誤差較大，可靠系數(shù)一般用 ； 則應(yīng)采用當(dāng)k點(diǎn)短路時(shí)可能出現(xiàn)的最小數(shù)值。o 取以上兩式中數(shù)值較小的作為定值，動(dòng)作時(shí)限與相鄰線路的段相配合，一般取為0.5s。bKT

51、ZbZ.minbK（3-33）.2.min()oprelABbTZKZKZ0.7relKo （3）靈敏性校驗(yàn)o 距離保護(hù)是反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的，靈敏系數(shù)為o 距離段的靈敏系數(shù)用起動(dòng)阻抗與本線路末端短路時(shí)的測(cè)量阻抗之比求得，以保護(hù)2為例o 一般要求 1.25 senK保護(hù)裝置的動(dòng)作阻抗保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)故障阻抗的計(jì)算值senK（3-34）（3-35）.2opsenABZKZo 當(dāng)校驗(yàn)靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步延伸保護(hù)范圍，使之與下一條線路的距離段相配合，時(shí)限整定為11.2s，考慮原則與限時(shí)電流速斷保護(hù)相同。3距離段 o （1）保護(hù)裝置的起動(dòng)阻抗應(yīng)按躲開(kāi)正常時(shí)的最小負(fù)荷阻抗 來(lái)整定

52、 當(dāng)線路上流過(guò)最大負(fù)荷電流 且母線上電壓最低時(shí)（用 表示），在線路始端所測(cè)量到的阻抗為 .minLZ.maxLI.minLU（3-36）.min.min.maxLLLUZI 考慮到外部故障切除后，在電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的條件下，保護(hù)第段必須立即返回的要求，應(yīng)采用 式中可靠系數(shù) 取1.151.25、返回系數(shù) 取1.17；自起動(dòng)系數(shù) 為大于1的數(shù)值，由網(wǎng)絡(luò)具體接線和負(fù)荷性質(zhì)確定。（3-37）reKMsK.min1opLrelMsreZZKKKrelKo （2）繼電器的起動(dòng)阻抗為o （3）繼電器的整定阻抗應(yīng)根據(jù) 和所采用的阻抗繼電器動(dòng)作特性來(lái)確定 （3-38）TAactopTVnZZnactZo以輸電線路的

53、送電端為例，繼電器感受到的負(fù)荷阻抗反應(yīng)在復(fù)數(shù)阻抗平面上是一個(gè)與R軸夾角為負(fù)荷功率因數(shù)角 的測(cè)量阻抗。而當(dāng)被保護(hù)線路金屬性短路時(shí)，繼電器的測(cè)量阻抗為短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的短路阻抗 ，它與R軸的夾角為線路的阻抗角 ，在高壓輸電線上一般為 kZk6085圖3-21 線路始端測(cè)量阻抗的向量圖圖3-22 第III段起動(dòng)阻抗的整定o 當(dāng)距離段采用全阻抗繼電器時(shí)，由于它的起動(dòng)阻抗與角度 無(wú)關(guān)，因此，以(3-38)式的計(jì)算結(jié)果為半徑作圓，此圓即為它的動(dòng)作特性，如圖3-22中的圓1所示。在此情況下，全阻抗繼電器的整定阻抗在數(shù)值上與起動(dòng)阻抗相等，即r（3-39）setactZZo 當(dāng)距離段采用方向阻抗繼電器時(shí)

54、，由于（3-48）式所決定的繼電器起動(dòng)阻抗與整定阻抗不在同一相角上，所以取整定阻抗時(shí)一般是以 為弧作出方向阻抗繼電器的特性圖，則圓的直徑即第段繼電器整定阻抗應(yīng) 如圖3-22中的圓2所示。（3-40）actZcos()actsetkZZo （4）動(dòng)作時(shí)限較相鄰與之配合的保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè) 。o （5）靈敏性校驗(yàn) 距離段作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，其靈敏系數(shù)應(yīng)按相鄰元件末端短路的條件來(lái)校驗(yàn)，并考慮分支系數(shù)為最大的運(yùn)行方式，要求 1.2；當(dāng)作為近后備保護(hù)時(shí)，則按本線路末端短路的條件來(lái)校驗(yàn)，要求 1.5。tsenKsenK 4阻抗繼電器的精確工作電流的校驗(yàn) o 應(yīng)按各段保護(hù)范圍末端短路時(shí)的最小短路電流校驗(yàn)各

55、段阻抗繼電器的精確工作電流，按照要求，此最小短路電流與繼電器精確工作電流之比應(yīng)為1.5以上。3.5 影響距離保護(hù)工作的因素 3.5.1 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響 3.5.2 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉 鎖回路影響因素o 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻o 電力系統(tǒng)振蕩o 保護(hù)裝置電壓回路斷線o 輸電線路的串聯(lián)電容補(bǔ)償o 電流互感器和電壓互感器的過(guò)渡過(guò)程o 短路電流中的暫態(tài)分量o 輸電線路的非全相運(yùn)行等 3.5.1 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響o 短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻Rg是指當(dāng)相間短路或接地短路時(shí)，短路電流從一相流到另一相或從相導(dǎo)線流入地的途徑中所通過(guò)的物質(zhì)的電阻，這包括電弧、中間物質(zhì)的電阻，相導(dǎo)線

56、與地之間的接觸電阻，金屬桿塔的接地電阻等。o 在相間短路時(shí)，過(guò)渡電阻主要由電弧電阻構(gòu)成。短路初瞬間，電弧電流 最大，弧長(zhǎng) 最短，弧阻Rg 最小。幾個(gè)周期后，在風(fēng)吹、空氣對(duì)流和電動(dòng)力等作用下，電弧逐漸伸長(zhǎng)，弧阻Rg迅速增大，因此電弧電阻屬于非線性電阻。o 目前我國(guó)對(duì)500kV線路接地短路的最大過(guò)渡電阻按300 估計(jì)；對(duì)220kV線路，則按100 估計(jì)。gIgl單側(cè)電源經(jīng)過(guò)渡電阻短路圖3-23 單側(cè)電源線路經(jīng)過(guò)渡電阻Rg短路的等效圖圖3-24 過(guò)渡電阻對(duì)不同安裝地點(diǎn)距離保護(hù)影響的分析o 圖323所示的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)線路BC的出口經(jīng) 短路時(shí)，保護(hù)l的測(cè)量阻抗為 ，測(cè)量阻抗增大的數(shù)值就是 ； o 保

57、護(hù)2的測(cè)量阻抗為 ，由于 是 與 的向量和，由圖324可知其數(shù)值比無(wú) 時(shí)增大不多。 gR.1kgZR.2kABgZZRgR.2kZABZgRgR 結(jié)論：保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)渡電阻的影響越大；同時(shí)，保護(hù)裝置的整定值越小，受過(guò)渡電阻的影響也越大 o 當(dāng) 較大使 落在保護(hù)1的第段范圍內(nèi)，而 仍落在保護(hù)2的第段范圍內(nèi)時(shí)，兩個(gè)保護(hù)將同時(shí)以第段時(shí)限動(dòng)作，從而失去選擇性。gR2 .JZ.1kZ雙側(cè)電源經(jīng)過(guò)渡電阻短路o 短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻可能使測(cè)量阻抗增大，也可能使測(cè)量阻抗減小。 圖3-25 雙側(cè)電源通過(guò) 短路的接線圖gRo 設(shè)線路BC的出口經(jīng)過(guò)渡電阻 三相短路， 和 分別為兩側(cè)電源供給的短路電流，流經(jīng)

58、 的電流為 保護(hù)1的測(cè)量阻抗為： 保護(hù)2的測(cè)量阻抗為： gRkIgRkkkIII(3-41)(3-42)kIjgkkgkkkBkeRIIRIIIUZ1 .jgkkABkABkgkkAkeRIIZIZIRIIUZ2 . 式中 表示 超前于 的角度。當(dāng) 為正時(shí)，測(cè)量阻抗的電抗部分增大；當(dāng) 為負(fù)時(shí)，測(cè)量阻抗的電抗部分減小，也可能引起某些保護(hù)的無(wú)選擇性“超越”誤動(dòng)作。kIkI防止過(guò)渡電阻影響采取的措施 o 采用在+R軸方向上有較大面積的動(dòng)作特性，如偏移圓特性、四邊形特性；o 采用瞬時(shí)測(cè)量裝置 。瞬時(shí)測(cè)量裝置o 相間短路時(shí)，過(guò)渡電阻主要是電弧電阻，其數(shù)值在短路瞬間最小，大約經(jīng)過(guò) 后迅速增大。根據(jù)的上述特

59、點(diǎn)，距離段可采用瞬時(shí)測(cè)量裝置，將短路瞬間的測(cè)量阻抗值 固定下來(lái)，使 的影響減至最小。 s15. 01 . 0gRgR圖3-26 瞬時(shí)測(cè)量裝置框圖o 在發(fā)生短路瞬間，起動(dòng)元件和距離段阻抗元件動(dòng)作，或門(mén)有輸出信號(hào)，并且通過(guò)與門(mén)的輸入實(shí)現(xiàn)自保持。這樣，只要起動(dòng)元件不返回，與門(mén)就一直有輸出；當(dāng)段的整定時(shí)限到達(dá)時(shí)可以去跳閘。在此期間，即使由于電弧電阻增大而使第段的阻抗元件返回，保護(hù)也能正確動(dòng)作。3.5.2 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路o 電力系統(tǒng)中發(fā)生振蕩時(shí)，各點(diǎn)的電壓、電流和功率的幅值和相位都將發(fā)生周期性地變化。電壓與電流之比所代表的阻抗繼電器的測(cè)量阻抗也將周期性地變化，當(dāng)測(cè)量阻抗進(jìn)入動(dòng)

60、作區(qū)域時(shí)，距離保護(hù)將發(fā)生誤動(dòng)作。 1. 電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓電流的變化規(guī)律圖3-27 雙側(cè)電源系統(tǒng)中的振蕩o 圖327(a)為一雙側(cè)電源系統(tǒng)接線圖 ，圖中標(biāo)出了系統(tǒng)和線路的參數(shù)以及電壓電流的規(guī)定正方向 o 以 電勢(shì)為參考，使其相位角為零，則 ；在系統(tǒng)振蕩時(shí)，可認(rèn)為N側(cè)系統(tǒng)等值電勢(shì) 圍繞 旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)， 落后于 之角度 在 到 之間變化，即 振蕩電流為：MEMMEENENEMEME0360jNNeEEMNlMjMNNlMNMEZZZeEEZZZEEI1（3-43） 此電流落后于電勢(shì)差 的角度為系統(tǒng)總阻抗角 ： 令 表示兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)幅值之比， 為全系統(tǒng)總阻抗。則NMEEzNlMNlMzRRRXXXar