南昌大學(xué)繼電保護第六章電網(wǎng)的距離保護

1、第一節(jié)第一節(jié) 距離保護的基本原理距離保護的基本原理 隨著電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展，出現(xiàn)了容量大、電壓高、距離長隨著電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展，出現(xiàn)了容量大、電壓高、距離長、負荷重和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，這時簡單的電流、電壓保護就難于滿、負荷重和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，這時簡單的電流、電壓保護就難于滿足電網(wǎng)對保護的要求。如高壓長距離、重負荷線路，由于負荷電流足電網(wǎng)對保護的要求。如高壓長距離、重負荷線路，由于負荷電流大，線路末端短路時，短路電流數(shù)值與負荷電流相差不大，故電流大，線路末端短路時，短路電流數(shù)值與負荷電流相差不大，故電流保護往往不能滿足靈敏度的要求；對于電流速斷保護，其保護范圍保護往往不能滿足靈敏度的要求；對于

2、電流速斷保護，其保護范圍受電網(wǎng)運行方式的變化而變化，保護范圍不穩(wěn)定，某些情況下甚至受電網(wǎng)運行方式的變化而變化，保護范圍不穩(wěn)定，某些情況下甚至無保護區(qū)，所以不是所有情況下都能采用電流速斷保護的；對于多無保護區(qū)，所以不是所有情況下都能采用電流速斷保護的；對于多電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，方向過電流保護的動作時限往往不能按選擇性的要電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，方向過電流保護的動作時限往往不能按選擇性的要求整定，且動作時限長，難于滿足電力系統(tǒng)對保護快速動作的要求求整定，且動作時限長，難于滿足電力系統(tǒng)對保護快速動作的要求。自適應(yīng)電流保護，是根據(jù)保護安裝處正序電壓、電流的故障分量。自適應(yīng)電流保護，是根據(jù)保護安裝處正序電壓、電流的故障

3、分量，可計算出系統(tǒng)正序等值阻抗，同時通過選相可確定故障類型，取，可計算出系統(tǒng)正序等值阻抗，同時通過選相可確定故障類型，取相應(yīng)的短路類型系數(shù)值，使自適應(yīng)電流保護的整定值隨系統(tǒng)運行方相應(yīng)的短路類型系數(shù)值，使自適應(yīng)電流保護的整定值隨系統(tǒng)運行方式、短路類型而變化，這樣就克服了傳統(tǒng)電流保護的缺點，從而使式、短路類型而變化，這樣就克服了傳統(tǒng)電流保護的缺點，從而使保護區(qū)達到最佳效果。但在高電壓、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電網(wǎng)中，自適應(yīng)電保護區(qū)達到最佳效果。但在高電壓、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電網(wǎng)中，自適應(yīng)電流保護的優(yōu)點還不能得到發(fā)揮。因此，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高壓電網(wǎng)中，流保護的優(yōu)點還不能得到發(fā)揮。因此，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采用性能更加完

4、善的保護裝置，距離保護就是其中的一種。應(yīng)采用性能更加完善的保護裝置，距離保護就是其中的一種。一、一、 距離保護的基本原理距離保護的基本原理1 1。距離保護，就是指反應(yīng)保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近。距離保護，就是指反應(yīng)保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。而確定動作時限的一種保護裝置。短路點越靠近保護安裝處，其測量阻抗就越小，短路點越靠近保護安裝處，其測量阻抗就越小，則保護的時限就越短，反之，短路點越遠，其測量阻抗就越大，則保護動作時限則保護的時限就越短，反之，短路點越遠，其測量阻抗就越大，則保護動作時限就越長就越長。這樣，保證了保護有選擇

5、性地切除故障線路。這樣，保證了保護有選擇性地切除故障線路。 測量保護安裝處至故障點的距離，實際上是測量保護安裝處至故障點之間的阻測量保護安裝處至故障點的距離，實際上是測量保護安裝處至故障點之間的阻抗。該阻抗為保護安裝處的電壓與電流的比值抗。該阻抗為保護安裝處的電壓與電流的比值 ，即。保護裝置的動作時，即。保護裝置的動作時限是距離限是距離(或阻抗或阻抗)的函數(shù)的函數(shù) ； IUZ)(1lZft 如圖所示，當(dāng)K點短路時，保護2的測量阻抗為 ，保護1的測量阻抗是 ，由于保護1的測量阻抗比保護2的測量阻抗大，所以保護l的動作的間比保護2長。這樣，故障將由保護2切除而保護1在故障切除后返問。這時選擇性的配

6、合足適當(dāng)選擇各個保護的動作阻抗和動作時間來實現(xiàn)的。KZKABZZ 二、距離保護的時限特性二、距離保護的時限特性( (見全圖）見全圖） 距離保護的動作時間距離保護的動作時間t t與保護安裝處至故障點之間的距離與保護安裝處至故障點之間的距離 的關(guān)系的關(guān)系 , ,稱稱為距離保護的時限特性為距離保護的時限特性。為滿足速動性、選擇性和靈敏性要求，目前廣泛采用三段動作范圍的階梯時限特性，如圖所示。這三段分別稱為距離保護的I、 、 段，與前面講述的三段式電流保護相似. 距離保護1的I段是瞬時動作，其動作時限為保護本身固有的動作時間，動作阻抗 距離保護 段整定值的選擇相似于限時電流速斷保護，即 段整定值，以使

7、保護范圍不超出下一條線路(如有多條線路取最短者)距離保護第l段的保護范圍，則保護1的 段一次側(cè)整定值為 距離保護I段與 段聯(lián)合工作，構(gòu)成本線路的主保護。為了作相鄰線路的距離保護和斷路器拒動的遠后備保護，還設(shè)有距離保護皿段，同時也作為本級線路距離保護I段、 段的近后備保護。 距離保護皿段動作阻抗應(yīng)按躲過正常負荷阻抗整定，而動作時限按階梯時限原則整定，)(lftlABrelopZKZ1 距離保護的原理框圖如圖所示，它由啟動問路、測量回路和邏輯回路三部分組成。 1啟動回路啟動回路:啟動回路由啟動元件組啟動回路由啟動元件組成，啟動元件。成，啟動元件。一般采用負序電流繼電器。正常運行時，整套裝置處于未啟

8、動狀態(tài)，即使測量元件動作也不會誤跳閘。啟動部分在短路時啟動整套保護裝置，解除閉鎖，允許阻抗繼電器 通過與門5和6去跳閘。啟動元件同時啟動時間繼電器，在01秒(開放時間)內(nèi)允許距離保護I段跳閘。超過0.1s，1KT動作，一方面通過禁止門4閉鎖距離I段，另一方面啟動切換繼電器KCW,對各段或各相有公用的阻抗繼電器的距離保護裝置，進行段別或相別切換。 2測量回路: 測量回路的l段和 段，由公用阻抗繼電器1、2KR組成，第 段由測量阻抗繼電器3KR組成。測量回路的作用是通過測量阻抗來判斷短路點至保護安裝地點之間的距離，判斷故障處于哪一段保護范圍。 3.邏輯回路:邏輯回路主要由門電路和時間電路構(gòu)成。門電

9、路包括與門(5、6、7、8、9)，非門(12)禁止門(4)和或門(11、13)。時間電路由時間繼電器IKT、2KT、3KT組成。邏輯回路的作用是對啟動、測量回路送來的信號進行分析判斷，作出正確的跳閘決定。三段式距離保護動作情況分析：三段式距離保護動作情況分析：（1）正常運行時，所有元件均無信號輸出，保護裝置不）正常運行時，所有元件均無信號輸出，保護裝置不動作。動作。(2)在在I段保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，出現(xiàn)負序電流，負序電流段保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，出現(xiàn)負序電流，負序電流繼電器繼電器KAN啟動，啟動， I、 、 、 段段 阻抗繼電器阻抗繼電器13KR均均啟動，與門啟動，與門5、6動作，由于動作，由于2

10、KT、3KT時限大，首先由時限大，首先由不帶時限的不帶時限的I段保護通過禁止門段保護通過禁止門4，與門，與門7、信號繼電器、信號繼電器1KS和或門和或門13去跳閘，而后將元件返回。去跳閘，而后將元件返回。(3)當(dāng)在當(dāng)在 段保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，段保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，KAN啟動，啟動，3KR啟動，啟動，但但1KR、2KR不啟動，只有經(jīng)過不啟動，只有經(jīng)過0.1秒秒1kT動作后，一方動作后，一方面啟動切換繼電器面啟動切換繼電器KCW進行段別切換，進行段別切換， 一方而閉鎖禁一方而閉鎖禁止門止門4。當(dāng)動作阻抗定值切換到。當(dāng)動作阻抗定值切換到 段后，段后，1、2KR均動作，均動作，通過與門通過與門5、2K

11、T，與門，與門8、2KS、或門、或門13去跳閘。去跳閘。(4)當(dāng)在保護當(dāng)在保護 段保護范圍內(nèi)發(fā)生短路時，段保護范圍內(nèi)發(fā)生短路時，KAN啟動，啟動，3KR啟動，通過與門啟動，通過與門6動作，啟動動作，啟動3KT，到達，到達3KT整定時整定時限時，通過與門限時，通過與門9、3KS、或門、或門13去跳閘。去跳閘。 (5)當(dāng)發(fā)生電壓互感器二次回路斷線時，或發(fā)生電力系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生電壓互感器二次回路斷線時，或發(fā)生電力系統(tǒng)振蕩時，可通過電壓互感器二次斷線閉鎖元件振蕩時，可通過電壓互感器二次斷線閉鎖元件2或振蕩閉或振蕩閉鎖元件鎖元件3經(jīng)非門經(jīng)非門12閉鎖保護，防止保護誤動作。閉鎖保護，防止保護誤動作。1KS、 2

12、KS 、3KS為距離為距離I、 、 段保護的信號元件，當(dāng)相應(yīng)段保段保護的信號元件，當(dāng)相應(yīng)段保護動作時，相應(yīng)段的信號繼電器動作，發(fā)出保護裝置動作護動作時，相應(yīng)段的信號繼電器動作，發(fā)出保護裝置動作報警信號。報警信號。三段式距離保護與三段式電流保護主要差別表現(xiàn)在以下三三段式距離保護與三段式電流保護主要差別表現(xiàn)在以下三個方面：個方面：(1)測量元件采用阻抗元件，而不是電流元件。測量元件采用阻抗元件，而不是電流元件。 (2)增加了兩個閉鎖元件。增加了兩個閉鎖元件。(3)整套保護中每相均有啟動元整套保護中每相均有啟動元件，可以提高保護的可靠性。件，可以提高保護的可靠性。 第二節(jié)第二節(jié) 單相式阻抗繼電器的動

13、作特性及構(gòu)成原理單相式阻抗繼電器的動作特性及構(gòu)成原理 一、阻抗繼電器的分類 1.阻抗繼電器按其構(gòu)造原理不同，分為電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、集成電路型和微機型：根據(jù)比較原理不同，可分為幅值比較式和相位比較式兩大類，根據(jù)輸入量的不同，分為單相式、多相補償式阻抗繼電器兩大類。 2.單相式阻抗繼電器只輸入一個電壓單相式阻抗繼電器只輸入一個電壓 和一個電流和一個電流 ,電壓與電流的比值稱為測量阻抗電壓與電流的比值稱為測量阻抗,即即 繼電器動作決定于測量阻抗與整定阻抗相比較；繼電器的整定阻抗是保護安裝處至保護末端之間的模擬阻抗。當(dāng)測量阻抗小于 整定阻抗時，阻抗繼電器KR動作；相反,KR不動作。 r

14、UrIKTVTArrrZKKIUZ3. 正常運行時，阻抗繼電器的測量阻抗是負荷阻抗的正常運行時，阻抗繼電器的測量阻抗是負荷阻抗的二次值，即二次值，即 由于母線電壓小大于母線殘壓由于母線電壓小大于母線殘壓,負荷電流小于短路電負荷電流小于短路電流流,所以阻抗繼電器不動作所以阻抗繼電器不動作.LTVTArrrLZKKIUZ單相式阻抗繼電器可用復(fù)數(shù)平面分析 阻抗繼電器的動作特性.如圖線路端B端置于平面原點，并以線路阻抗角 將線路AB、BC繪于復(fù)平面上，其長度按二次阻抗值繪制 。 距 離 I 段 阻 抗 繼 電 器 的 整 定 阻 ,即 ,幅角為 的直線BZ。 當(dāng)在被保護線路上發(fā)生短路時，阻抗繼電器的正

15、向測量阻抗在第1象限的直線Bc上變化；當(dāng)在反方向非保護線路上短路時，繼電器的測量阻抗在第3象限的直線BA上變化。當(dāng)短路發(fā)生在線路BZ范圍內(nèi)，阻抗繼電器的測量阻抗的末端落在以幅角為 的BZ直線上，則阻抗繼電器動作.為消除過渡電阻及互感器誤差的影響。盡量簡化繼電器的接線，以便制造和調(diào)試， BCsetZZ85. 02LL將阻抗繼電器動作范圍擴大為一個圓，如圖所示。圓1為方向阻抗繼電器的動作特性圓，它是以整定阻抗z成為直徑的圓；圓2為偏移特性阻抗繼電器的特性圓，它是坐標(biāo)原點在圓內(nèi)的偏移圓，整定阻抗是圓直徑中的一部分；圓3是全阻抗繼電器特性圓，它是以整定阻抗z以為半徑的圓。當(dāng)測量阻抗位于圓內(nèi)時，阻抗繼電

16、器動作，故圓內(nèi)為動作區(qū)，當(dāng)測量阻抗在圓外時阻抗繼電器不動作，故圓外為不動作區(qū)，當(dāng)測量阻抗位于圓周上時阻抗繼電器處于臨界狀態(tài)。 L二、比較兩電氣量幅值二、比較兩電氣量幅值原理阻抗繼電器的構(gòu)成原理阻抗繼電器的構(gòu)成 按比較兩電氣幅值原按比較兩電氣幅值原理構(gòu)成的阻抗繼電器的理構(gòu)成的阻抗繼電器的原理框圖如圖所示原理框圖如圖所示c測測量電壓和測量電流通過量電壓和測量電流通過電壓形成回路得出阻抗電壓形成回路得出阻抗繼電器的兩個幅值比較繼電器的兩個幅值比較電氣量電氣量 和和 , 是動作量，是動作量， 是制動是制動量，它們經(jīng)整流濾波后量，它們經(jīng)整流濾波后接入幅值比較回路，由接入幅值比較回路，由執(zhí)行元件輸出跳閘。

17、繼執(zhí)行元件輸出跳閘。繼電器的動作方程為電器的動作方程為 AUBUAUBUAUBUAUAUBU(一一)方向阻抗繼電器方向阻抗繼電器 1. 動作特性動作特性:動作特性動作特性為一個圓為一個圓,如圖所示，園如圖所示，園的直徑為整定阻抗的直徑為整定阻抗,其圓其圓周經(jīng)過原點，動作區(qū)在周經(jīng)過原點，動作區(qū)在圓內(nèi)。當(dāng)正方向短路時，圓內(nèi)。當(dāng)正方向短路時，測量阻抗測量阻抗Zr在第在第1象限，象限，如故障在保護范圍內(nèi)，如故障在保護范圍內(nèi)， Zr 落在圓內(nèi)，繼電器落在圓內(nèi)，繼電器動作。反方向短路時，動作。反方向短路時，測量阻抗在第測量阻抗在第3象限，象限，繼電器不動作。因此這繼電器不動作。因此這種繼電器具有方向性種繼

18、電器具有方向性. 2.動作方程:3.方向阻抗繼電器的動作阻抗方程: 4.將電流乘以上式兩邊得到方向阻抗繼電器的動作電壓方程:5.方向阻抗繼電器幅值比較電壓形成回路6.方向阻抗繼電器的動作方程:7.電壓形成回路輸出的用于比較幅值的兩電氣量是 8.整定阻抗: 方向阻抗繼電器動作具有方向性，它不僅能方向阻抗繼電器動作具有方向性，它不僅能測量阻抗的數(shù)值而且同時又能判別短路故障的方測量阻抗的數(shù)值而且同時又能判別短路故障的方向，因此在距離保護中廣泛作為測量元件。向，因此在距離保護中廣泛作為測量元件。(二二)偏移特性阻抗繼電器偏移特性阻抗繼電器 1.偏移特性阻抗繼電器的動作特性如圖偏移特性阻抗繼電器的動作特

19、性如圖6-7所示。所示。它是由它是由 為直徑的圓，坐標(biāo)原點在圓內(nèi)，為直徑的圓，坐標(biāo)原點在圓內(nèi)，正向整定阻抗正向整定阻抗 ,偏移第偏移第3象限的反向阻抗象限的反向阻抗為為 , 圓 內(nèi) 為 動 作 區(qū) ， 特 性 圓 半 徑圓 內(nèi) 為 動 作 區(qū) ， 特 性 圓 半 徑為為 ,圓心坐標(biāo)圓心坐標(biāo) 。1setZ2setZ21setsetZZ2121setsetZZ21021setsetZZZ6-7 偏移特性阻抗繼電器的動作特性偏移特性阻抗繼電器的動作特性以電流以電流Ir乘以上式兩邊，得出偏移乘以上式兩邊，得出偏移特性阻抗圓繼電器動作特性方程為特性阻抗圓繼電器動作特性方程為21212121setsetr

20、setsetZZZZZrsetsetrrsetsetIZZUIZZ21212121UIsetKKZ11UIsetKKZ22rIIrUrIIIKKUKIKK21212121將代入上式得電壓動作方程：幅值比較形式的動作阻抗方程為 ： 偏移特性阻抗繼電器動作特性的偏移情況可用偏偏移特性阻抗繼電器動作特性的偏移情況可用偏移度表示：移度表示： %10012setsetZZa動作量：制動量：故電壓形成回路輸出比較幅值兩電氣量分別為：rIIAIKKU2121rIIrUBIKKUKU2121其偏移度一般取10%20%。3.偏移特性阻抗繼電器偏移特性阻抗繼電器的比較幅值兩電氣量的的比較幅值兩電氣量的電壓形成回路

21、，如圖所電壓形成回路，如圖所示。示。 (三三)全阻抗繼電器全阻抗繼電器1. 全阻抗繼電器動作特性如圖所示，全阻抗繼電器動作特性如圖所示，它是以整定阻抗為半徑的圓，圓心它是以整定阻抗為半徑的圓，圓心在原點，動作區(qū)在圓內(nèi)，測量阻抗在原點，動作區(qū)在圓內(nèi)，測量阻抗在圓內(nèi)任何象限時，繼電器都能動在圓內(nèi)任何象限時，繼電器都能動作：它沒有方向性，故稱全阻抗繼作：它沒有方向性，故稱全阻抗繼電器。電器。2.幅值比較形式阻抗動作方程為幅值比較形式阻抗動作方程為rsetZZ3。以電流 Ir乘以上式兩邊，得出全阻抗繼電器動作方程為：rrsetUIZ故電壓形成回路用于比較幅值的兩電氣量分別為：故電壓形成回路用于比較幅值

22、的兩電氣量分別為： 動作量動作量 ； 制動量制動量 上式表明：全阻抗繼電器實質(zhì)是比較兩電壓的幅值。上式表明：全阻抗繼電器實質(zhì)是比較兩電壓的幅值。 其物理意義是：正常運行時，保護安裝處測量到的電其物理意義是：正常運行時，保護安裝處測量到的電壓是正常額定電壓，電流是負荷電流，阻抗繼電器不壓是正常額定電壓，電流是負荷電流，阻抗繼電器不起動；在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時，保護測量到的電起動；在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時，保護測量到的電壓為殘余電壓，電流是短路電流，阻抗繼電器起動。壓為殘余電壓，電流是短路電流，阻抗繼電器起動。rUrIUKIKrIAIKUrUBUKU4。將 代入上 式得幅值比較的電壓動作方程如下

23、：IsetUKZK 5.全阻抗繼電器幅值比較兩電氣量及其電壓形成回路如全阻抗繼電器幅值比較兩電氣量及其電壓形成回路如 圖圖n 若已知比較幅值兩電氣量若已知比較幅值兩電氣量UA和和UB，便可以由，便可以由UA和和UB轉(zhuǎn)換為比較相位的兩電轉(zhuǎn)換為比較相位的兩電氣量氣量UC和和 UD 。n 根據(jù)幅值比較阻抗繼電器動作條件根據(jù)幅值比較阻抗繼電器動作條件 ， 可得出比較相位的阻抗可得出比較相位的阻抗繼電器的動作條件為：繼電器的動作條件為： )(21)(21BADBACUUUUUU0cos90arg90CDUUrUrICUDUBAUU（一）單相式阻抗繼電器比較相位的兩電氣量及（一）單相式阻抗繼電器比較相位的

24、兩電氣量及其電壓形成回路其電壓形成回路 1。方向阻抗繼電器。方向阻抗繼電器將式將式(614) 中兩電氣量中兩電氣量代入可得比較相位的方向阻抗繼電器的兩電氣量：代入可得比較相位的方向阻抗繼電器的兩電氣量：BADBAcUUUUUUrIAIKU21rIrUBIKUKU21rUDrUrICUKUUKIKU,IrsetrUrKUZZKI將 （6-48）（6-48），可得方向阻抗繼電器的動作方程為000090arg9090arg90rrsetrrrsetZZZUUIZZset-ZrZset-ZrZset-ZrZrZrZr000090arg9090arg90rrsetrrrsetZZZUUIZ解釋P140一

25、段話，因為同學(xué)喜歡看書，這時看書學(xué)習(xí)這段話，有個總結(jié)和歸納。 2偏移圓特性阻抗繼電器偏移圓特性阻抗繼電器 (1)將式將式(621)中兩電氣量代入式中可得出相位比較偏移中兩電氣量代入式中可得出相位比較偏移特性阻抗繼電器的相位比較式兩電氣量：特性阻抗繼電器的相位比較式兩電氣量： (2)偏移特性阻抗繼電器動作方程：偏移特性阻抗繼電器動作方程： rUrICUKIKU1rUrIDUKIKU2rrrIUZUIsetKKZ11UIsetKKZ221290arg90setrsetrZZZZ1.相位比較式全阻抗繼電器兩電氣量rUrICUKIKUrUrIDUKIKUrrrIUZUIsetKKZ2.全阻抗繼電器的動

26、作方程為：將和90arg90rsetrsetZZZZ代入上式得：90setrZZsetrZZsetZsetZrZRjx3.偏移特性阻抗繼電器動作特性：4.電壓形成回路原理接線圖90setrZZsetrZZsetZsetZrZRjx90setrZZ90setrZZsetrZZrZrZsetrZZjXjXRR（4）比較式全阻抗繼電器兩電氣量電壓）比較式全阻抗繼電器兩電氣量電壓形成回形成回路。路。 繼電器的測量阻抗，由加入繼電器中電壓與電流繼電器的測量阻抗，由加入繼電器中電壓與電流的比值確定，阻抗角就是電壓和電流之間的相位的比值確定，阻抗角就是電壓和電流之間的相位差差. 繼電器的整定阻抗，一般取繼電

27、器安裝點到保護繼電器的整定阻抗，一般取繼電器安裝點到保護范圍末端的線路阻抗作為整定阻抗。對全阻抗繼范圍末端的線路阻抗作為整定阻抗。對全阻抗繼電器而言，就是園的半徑，對方向阻抗繼電器而電器而言，就是園的半徑，對方向阻抗繼電器而言、就是在最大靈敏角方向上的圓的直徑，而對言、就是在最大靈敏角方向上的圓的直徑，而對偏移特性阻抗繼電器則是在最大靈敏角方向上偏移特性阻抗繼電器則是在最大靈敏角方向上由原點到圓周上的長度；由原點到圓周上的長度； 繼電器的起動阻抗，它表示當(dāng)繼電器剛好動作時，繼電器的起動阻抗，它表示當(dāng)繼電器剛好動作時，加入繼電器中電壓與電流的比，除全阻抗繼電器加入繼電器中電壓與電流的比，除全阻抗

28、繼電器以外，是隨著阻抗角的不同而改變的，在最大靈以外，是隨著阻抗角的不同而改變的，在最大靈敏角時，起動阻抗的數(shù)值最大，等于整定阻抗。敏角時，起動阻抗的數(shù)值最大，等于整定阻抗?？偨Y(jié) 1 1）測量阻抗是由加入阻抗繼電器的測量電壓與測）測量阻抗是由加入阻抗繼電器的測量電壓與測量電流的比值所確定，測量阻抗角就是測量電壓量電流的比值所確定，測量阻抗角就是測量電壓與測量電流之間的相位差。與測量電流之間的相位差。 2 2）整定阻抗一般取保護安裝處到保護區(qū)末端的線）整定阻抗一般取保護安裝處到保護區(qū)末端的線路阻抗作為整定阻抗。路阻抗作為整定阻抗。 3 3）動作阻抗是使阻抗繼電器起動的最大測量阻抗。）動作阻抗是使

29、阻抗繼電器起動的最大測量阻抗。方向、偏移阻抗繼電器動作阻抗隨阻抗角而變。方向、偏移阻抗繼電器動作阻抗隨阻抗角而變。 4 4）當(dāng)偏移度等于）當(dāng)偏移度等于0 0時，為方向阻抗繼電器；偏移時，為方向阻抗繼電器；偏移度等于度等于1 1時，為全阻抗繼電器時，為全阻抗繼電器 （二）相位比較回路由相位比較電壓形成回路獲得兩電氣量后，進入相位比較回路。比相回路用來鑒別被比較電氣量的相位，當(dāng)滿足式(643)時，比相回路有輸出，繼電器動作。下面介紹一種相位比較回路。1。脈沖比相回路 由相位比較回路獲得兩電氣量UC和UD后，進入相位比較回路。比相回路用來鑒別被比較電氣量UC和UD的相位，滿足式6-43時，即比相回路

30、有輸出，繼電器動作。教材介紹了三種常見的相位比較回路，這里先介紹脈沖比相回路。其原理框圖如下：90arg90CDUU方波形成方波形成微分電路“與門”脈沖展寬UCUDu1u2u3u4u5輸出脈沖比相回路波形分析tttUDUCu1u2u3u4u5tt180三、相位比較回路三、相位比較回路 由于正脈沖由于正脈沖u3是在是在UD波形由負變正過零時出現(xiàn)，故從波形由負變正過零時出現(xiàn)，故從上述分析可知，上述分析可知，u1與與u3同時出現(xiàn)的現(xiàn)象在兩電壓同時出現(xiàn)的現(xiàn)象在兩電壓uc和和UD在正半周相重疊的在正半周相重疊的0至至180范圍內(nèi)發(fā)生，這時比范圍內(nèi)發(fā)生，這時比相回路動作，因此，比相回路動作方程為：相回路動

31、作，因此，比相回路動作方程為： 為滿足阻抗繼電器的動作條件式（為滿足阻抗繼電器的動作條件式（6-43），電壓），電壓UD應(yīng)應(yīng)滯后比相電壓滯后比相電壓UD90，即，即 ， 因此，圖因此，圖6-24 中中UD是比相電壓是比相電壓UD經(jīng)移相經(jīng)移相90后的輸出電壓。后的輸出電壓。0arg180CDUUargarg90CCDDUUUU方波形成方波形成微分電路“與門”脈沖展寬UCUDu1u2u3u4u5輸出90DDUU e 四、方向阻抗繼電器的插入電壓及極化電壓四、方向阻抗繼電器的插入電壓及極化電壓思考：對于方向阻抗繼電器，當(dāng)保護出口思考：對于方向阻抗繼電器，當(dāng)保護出口短路時短路時 ，會不會有死區(qū)？為什么

32、？，會不會有死區(qū)？為什么？對幅值比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為 對于相位比較的方向阻抗繼電器，其動作條件為 ，無法進行比相，因而繼電器也不動作。 , 繼電器不動作。11,22IrUrIrK IK UK I 0rU 0rU 90arg90IrUrUrK IK UK U 四、方向阻抗繼電器的插入電壓和極化電壓四、方向阻抗繼電器的插入電壓和極化電壓 (一一) )插入電壓及極化電壓的作用：當(dāng)在保護安裝處正方向出口發(fā)插入電壓及極化電壓的作用：當(dāng)在保護安裝處正方向出口發(fā)生金屬性短路時其測量電壓生金屬性短路時其測量電壓 ，幅值比較原理方向阻抗繼，幅值比較原理方向阻抗繼電器的動作方程根據(jù)式電器的動作方程根

33、據(jù)式(6-13(6-13）則動作量等于制動量，所以繼電器）則動作量等于制動量，所以繼電器不動作；對于相位比較原理的方向阻抗繼電器其測量電壓不動作；對于相位比較原理的方向阻抗繼電器其測量電壓 ，則則 ，失去進行相位比較的參考電壓，因此方向阻抗繼電器無，失去進行相位比較的參考電壓，因此方向阻抗繼電器無法工作。從而出現(xiàn)法工作。從而出現(xiàn)方向阻抗繼電器的死區(qū)方向阻抗繼電器的死區(qū)；為減小和消除為減小和消除死區(qū)，常死區(qū)，常采用在動作量和制動量中各引入采用在動作量和制動量中各引入個與個與 同相位的極化電壓或同相位的極化電壓或插入插入電壓。所以，電壓。所以，為減小和消除為減小和消除死區(qū)的方法主要有：死區(qū)的方法主

34、要有： (1)采用記憶電路。圖采用記憶電路。圖631(a)所示為記憶回路接線圖，所示為記憶回路接線圖，0rU0rU0DU0rU“記憶回路記憶回路”的作用主要在于：的作用主要在于：當(dāng)外加電壓突然當(dāng)外加電壓突然由正常運行時的數(shù)值降低到零時，該回路的電流由正常運行時的數(shù)值降低到零時，該回路的電流不是突然消失，而是按不是突然消失，而是按50Hz的工頻振蕩，經(jīng)幾個的工頻振蕩，經(jīng)幾個周波的時間后，逐漸衰減到零，如圖周波的時間后，逐漸衰減到零，如圖6-26。由于這。由于這個電流和故障以前的電壓基本上同相位，故稱為個電流和故障以前的電壓基本上同相位，故稱為“記憶回路記憶回路”。利用這個電流在電阻上的壓降，。利

35、用這個電流在電阻上的壓降，即可進行幅值或相位的比較。如果正方向出口短即可進行幅值或相位的比較。如果正方向出口短路就可以消除死區(qū)而動作，如果反方向出口處短路就可以消除死區(qū)而動作，如果反方向出口處短路就可以仍然不動作而保證其方向性。路就可以仍然不動作而保證其方向性。1.記憶回路 思考：對于方向阻抗繼電器，當(dāng)保護出口短路時 ，采用什么措施消除死區(qū)？ 對瞬時動作的距離I段方向阻抗繼電器，采用記憶回路后，電壓形成回路如下圖。將電壓回路作成是一個對50HZ工頻交流的串聯(lián)諧振回路。 結(jié)論：結(jié)論：在電阻Rr上的壓降 與外加電壓 同相位，記憶電壓 （即 ） 通過記憶變壓器 與 同相位。 RUrUthUrIrIr

36、IrUrUrUrUthUpU引入記憶電壓以后，幅值比較的動邊條件為： 1.記憶回路 prIrUprIUIKUKUIK2121 在出口短路時，極化電壓 在衰減到零之前存在， 與 同相位，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。 pUmUrIrIrUrUrUrI（2 2）. .引入非故障相電壓引入非故障相電壓思考：記憶回路只能保證思考：記憶回路只能保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中正確動作，但它的作用時間有正確動作，但它的作用時間有限。限。解決方法：引入非故障相電壓。 第三相電壓為C相，它通過高阻值的電阻R接到記憶回路中 Cr和Rr的連接點上。 正常時 ：電壓 較高且Lr、Cr處于工頻諧

37、振狀態(tài)，而R值又很大，第三相電壓 基本上不起作用。 ABUCU.Up.Up.2UVCr.RrLrABUm.CR.Up.Up.CrRrIc.ABLrIr.IR.CEB.EA.UB=UA. .IR.UAC=UBC. .Um=IrRr. .rU)21(21rIrUthrIthIKUKUIKU當(dāng)引入插入電壓后，幅值比較方向阻抗繼電器動作方程可當(dāng)引入插入電壓后，幅值比較方向阻抗繼電器動作方程可表示為：表示為：rIthrIthIKUIKU21210rU所以，可以動作，消除死區(qū)。在繼電器相位比較電氣量中引人與在繼電器相位比較電氣量中引人與同同 相位的帶有記憶作相位的帶有記憶作用的極化電壓用的極化電壓 后，相

38、位比較原理方向阻抗繼電器的后，相位比較原理方向阻抗繼電器的動作方程為動作方程為 rUpU此處不分析2.2.引入第三相電壓引入第三相電壓 思考：記憶回路只能保證思考：記憶回路只能保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中正確動作，但它的作用時間有正確動作，但它的作用時間有限。限。解決方法：引入非故障相電壓。 第三相電壓為C相，它通過高阻值的電阻R接到記憶回路中 Cr和Rr的連接點上。 正常時 ：電壓 較高且Lr、Cr處于工頻諧振狀態(tài)，而R值又很大，第三相電壓 基本上不起作用。 ABUCU.Up.Up.2UVCr.RrLrABUm.CR.Up.Up.CrRrIc.ABLrIr.IR.

39、CEB.EA.UB=UA. .IR.UAC=UBC. .Um=IrRr. .rU當(dāng)系統(tǒng)中當(dāng)系統(tǒng)中ABAB相發(fā)生突然短路時：相發(fā)生突然短路時： 2.引入第三相電壓 rrLRrLrCrrLRrRjXIjXjXRjXII55rLRrrcthPXI jRIUU5.Up.Up.2UVCr.RrLrABUm.CR.Up.Up.CrRrIc.ABLrIr.IR.CEB.EA.UB=UA. .IR.UAC=UBC. .Um=IrRr. .rUrU結(jié)論： 超前 近90，電阻Rr上電壓降 超前 90，即極化電壓與故障前電壓 同相位。因此，當(dāng)出口兩相短路時，第三相電壓可以保證方向阻抗繼電器正確動作，即能消除死區(qū)。5

40、RIACUABU2引入第三相電壓 .Up.Up.2UVCr.RrLrABUm.CR.Up.Up.CrRrIc.ABLrIr.IR.CEB.EA.UB=UA. .IR.UAC=UBC. .Um=IrRr. .rIRUrrrUI R5RI5RI5RI 實際上方向阻抗繼電器的臨界動作方程為實際上方向阻抗繼電器的臨界動作方程為:假設(shè)上式中各向量均為同相位，則上列方程可寫為01122IrUrIrK IK UK IU 0UIK UK IU rr0op rsetUrUZZK I02121UIKUKUIKUrIrUthrIth 考慮U0的影響后，給出 的關(guān)系曲線如下圖所示。 當(dāng)加入繼電器的電流較小時，繼電器的

41、動作阻抗將下降，使阻抗繼電器的實際保護范圍縮短。這將影響到與相鄰線路阻抗元件的配合，甚至引起非選擇性動作。為了把動作阻抗的誤差限制在一定的范圍內(nèi)，規(guī)定了精工電流。 四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓 ()op rrZf Iop rZsetZ0.9setZrIminopImaxacIminacI為了使阻抗元件保護范圍為了使阻抗元件保護范圍(整定阻抗整定阻抗)的誤差不至于太大，規(guī)定了加的誤差不至于太大，規(guī)定了加入阻抗元件的電流必須使保護范圍不超過入阻抗元件的電流必須使保護范圍不超過10。當(dāng)阻抗元件動作阻。當(dāng)阻抗元件動作阻抗抗 時，使時，使 時所對應(yīng)的最小測量電流稱為阻抗時所對應(yīng)的最小測量電流稱為阻

42、抗元件的最小精確工作電流元件的最小精確工作電流(簡稱精工電流簡稱精工電流)，用，用 表示。使表示。使 時的最大測量電流稱為最大精確工作電流，用時的最大測量電流稱為最大精確工作電流，用 表表示。示。mrsetropZZ9.0.min.acIsetropZZ9.0.max.acI在繼電器通以精工電流的條件下，其動作方程 ：代入上式 將結(jié)論：精工電流與反應(yīng)元件的靈敏性（U）及電抗變換器的整定阻抗有關(guān)。 四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓 0minop rsetUopUZZK Imin0.9,op rsetsetIUracZZZKKII0min0.1acIUIK00.1acUUUK 為了便于衡量阻抗繼

43、電器的靈敏度，有時應(yīng)用精工電壓作為繼電器的質(zhì)量指標(biāo)。精工電壓：就是精工電流和整定阻抗的乘積，即結(jié)論：它不隨繼電器的整定阻抗而變，對某指定的繼電器而言，它是常數(shù)。在整定阻抗一定的情況下，U0越小，Iac.min越小，即Uac越小，繼電器性能越好 。 四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓四、阻抗繼電器的精工電流和精工電壓 0m inm in0.1acacsetUUUIZK第三節(jié)第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式 一、對阻抗繼電器接線方式的要求一、對阻抗繼電器接線方式的要求 阻抗繼電器的接線方式是指接入阻抗繼電器的阻抗繼電器的接線方式是指接入阻抗繼電器的一定相別電壓和一定相別電流的組合。

44、不問的接一定相別電壓和一定相別電流的組合。不問的接線方式將影響繼電器端子的測量阻抗，因此，阻線方式將影響繼電器端子的測量阻抗，因此，阻抗繼電器的接線方式必須滿足下列要求：抗繼電器的接線方式必須滿足下列要求： (1)阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)與保護安裝地點到阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)與保護安裝地點到短路點的距離成正比，而與電網(wǎng)的運行方式無關(guān)短路點的距離成正比，而與電網(wǎng)的運行方式無關(guān) (2)阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)與短路類型無關(guān)，阻抗繼電器的測量阻抗應(yīng)與短路類型無關(guān)，即保護范圍不隨故障類型改變而改變，以保證在即保護范圍不隨故障類型改變而改變，以保證在不同類型故障時，保護裝置都能正確動作。不同類型故障時，保護裝置都能正確動作。 常用的接線方式有兩種，一種是反應(yīng)相間短路故常用的接線方式有兩種，一種是反應(yīng)相間短路故障的接線方式，它在各種相間短路情況下能滿足障的接線方式，它在各種相間短路情況下能滿足上述要求：另一種是反應(yīng)接地故障的接線方式，上述要求：另一種是反應(yīng)接地故障的接線方式，它在各類接地故障時和三相接地短路情況下能滿它在各類接地故障時和三相接地短路情況下能滿足上述要求。足上述要求。二、反應(yīng)相