《距离保护》课件.ppt

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1、中国电力出版社教材配套电子教案继电保护原理刘学军 编制第六章第六章 电网的距离保护电网的距离保护中国电力出版社第六章电网的距离保护第六章电网的距离保护第一节 距离保护的基本原理（理解）第二节 单相式阻抗继电器的动作特性及构成原理（本章重点，掌握）第三节 阻抗继电器的接线方式(重点理解0及正负30接线)。第五节 距离保护的震荡闭锁（理解）第六节 距离保护电压回路的断线闭锁（理解）第七节 影响距离保护正确动作的因素（掌握）中国电力出版社第六章学习主要内容及学习要点第六章学习主要内容及学习要点本章讲述了距离保护的基本工作原理主要组成元件及动作时限，重点讲述了单相式阻抗继电器的构成原理及其动作特性。应

2、用幅值比较原理和相位比较原理在复平面上分析单相式阻抗继电器的动作特性，以及用这两种原理构成各种单相式阻抗继电器的方法。本章讲述了相间短路保护的基本接线方式及方向阻抗继电器产生死区的原因，消除死区的措施及引入极化电压。分析了过渡电阻、分支电流、系统振荡、电压回路断线对测量阻抗的影响。中国电力出版社第六章学习主要内容及学习要点第六章学习主要内容及学习要点1、要求了解距离保护的工作原理，主要组成元件及动作时限特性2、重点掌握下述内容：（1）常用阻抗继电器名称、特点及动作参数（动作阻抗、返回阻抗、测量阻抗和整定阻抗）的基本概念。（2）熟练掌握用幅值比较原理和相位比较原理，在复平面上分析单相阻抗继电器的

3、动态特性。以及用这两种原理构成常用单相式阻抗继电器的方法。（3）掌握阻抗继电器用于相间短路的基本接线方式；用于接地保护的基本接线方式。（4）掌握方向阻抗继电器产生死区原因及消除死区的措施，并了解由于引入极化电压对阻抗继电器暂态特性的影响。（5）了解过渡电阻、电力系统振荡、电压回路断线，分支电流对距离保护工作的影响及其防止措施。（6）熟练掌握三段式距离保护的整定计算。中国电力出版社第一节第一节 距离保护的基本原理距离保护的基本原理距离保护的作用：电流电压保护，其保护范围随系统运行方式的变化而变化。对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用过电流保护，

4、其灵敏性也常常不能满足要求。在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是其中的一种。中国电力出版社距离保护：是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根距离保护：是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。短路据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。短路点越靠近保护安装处，其测量阻抗就越小，则保护的时限点越靠近保护安装处，其测量阻抗就越小，则保护的时限就越短，反之，短路点越远，其测量阻抗就越大，则保护就越短，反之，短路点越远，其测量阻抗就越大，则保护动作时限就越大。动作时限就越大。测测量量保保护护安安装装处处至至故故障障点点的的

5、距距离离，实实际际上上是是测测量量保保护护安安装装处至故障点之间的阻抗。该阻抗为保护安装处的电压与电处至故障点之间的阻抗。该阻抗为保护安装处的电压与电 流的比值，即流的比值，即 。保护装置的动作时限是距离（或。保护装置的动作时限是距离（或 阻抗）的函数。即阻抗）的函数。即 。一、距离保护的基本原理一、距离保护的基本原理 中国电力出版社二、距离保护的时限特性二、距离保护的时限特性距离保护的动作时间距离保护的动作时间t t与保护安装处到故障点之间的距离与保护安装处到故障点之间的距离l l的关的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯

6、型时限特性。型时限特性。KWL2WL1ZAB+ZKZKABC中国电力出版社三、距离保护的组成三、距离保护的组成1.起动元件起动元件:2.方向元件方向元件:3.距离元件：距离元件：4.时间元件时间元件：其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），一般采用阻抗继电器。一般采用阻抗继电器。作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向继作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向继电器，或方向元件

7、和阻抗元件相结合。电器，或方向元件和阻抗元件相结合。作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。护动作的选择性，一般采用时间继电器。跳闸7645ZZZtt起动元件方向元件出口元件12 238图图62 距离保护原理的组成元件框图距离保护原理的组成元件框图中国电力出版社三、距离保护的组成三、距离保护的组成 正常运行时正常运行时:起动元件起动元件1 1不起动，保护装置处于被闭锁状态。不起动，保护装置处于被闭锁状态。正方向发生故障时正方向发生故障时:起动元件起动元件1 1和方向元件和方向元件2 2动作，距离保护投入

8、工作。动作，距离保护投入工作。如果故障点位于距离如果故障点位于距离段之外的距离段之外的距离段保护范围内，启动元段保护范围内，启动元件和方向元件启动则阻抗继电器件和方向元件启动则阻抗继电器4 4、6 6启动，由于时间元件启动，由于时间元件t5t5t6t6故由距离保护故由距离保护5 5，IIII段通过出口元件去跳闸。段通过出口元件去跳闸。如果故障点位于距离如果故障点位于距离段之外的距离段之外的距离IIIIII段保护范围内，启动元件段保护范围内，启动元件和方向元件启动和方向元件启动,阻抗继电器阻抗继电器6 6启动，启动，IIIIII段通过出口元件跳闸。段通过出口元件跳闸。如果故障点位于第如果故障点位

9、于第段保护范围内，启动元件和方向元件启动则段保护范围内，启动元件和方向元件启动则阻抗继电器阻抗继电器3 3、4 4、6 6启动，由于时间元件启动，由于时间元件5 5、6 6时限常长。故由距时限常长。故由距离保护离保护3 3，I I段通过出口元件去跳闸。段通过出口元件去跳闸。三段式距离保护动作情况分析三段式距离保护动作情况分析三段式距离保护动作情况分析三段式距离保护动作情况分析中国电力出版社1、距离保护1第I段：瞬时动作，是保护本身固有的动作时间，其保护范围最好能保护线路AB全长，即整定阻抗为ZAB，实际上当线路末端短路和 BC线路出口短路时，电流相差不多，距离保护1的II段会误动。为此，距离保

10、护1的I段的动作阻抗 ZOP.1ZAB，引入一个小于1的可靠系数Krel，使 式中 当为计算值时，取0.8，当为测量值时，取0.85。同理，保护2 的I段一次整定值为：按上述原则整定动作阻抗后，它与瞬时电流速断保护一样，只能保护线路全长的8085。为切除线路末端1520范围内故障，需要设置距离保护II段。2、距离保护II段：II段整定值以使保护范围不超出下一条线路（如有多条线路取最短者）距离保护第I段的保护范围为准则。则保护1的II段一次侧整定值为：三段式距离保护整定计算三段式距离保护整定计算中国电力出版社3、距离保护第、距离保护第III段：动作阻抗应按躲过最大负荷电流时的最小阻抗段：动作阻抗

11、应按躲过最大负荷电流时的最小阻抗整定，其整定值为整定，其整定值为 第第III段动作时限比相邻线路保护第段动作时限比相邻线路保护第III 段动作时限最大者大一个时间阶梯。段动作时限最大者大一个时间阶梯。即即 三段式距离保护的原理框图三段式距离保护的原理框图它由启动回路、测量回路和逻辑回路三部分组成。它由启动回路、测量回路和逻辑回路三部分组成。1、启动回路：、启动回路：启动回路由启动元件组成，启动元件可以采用电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电启动回路由启动元件组成，启动元件可以采用电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或器或负序电流增量继电器。一般采用负序电流继电器。负序电流增量继电器。一般采用

12、负序电流继电器。2、测量回路、测量回路测量回路的作用是通过测量阻抗来判断短路点至保护安装地点之间的距离，测量回路的作用是通过测量阻抗来判断短路点至保护安装地点之间的距离，3、逻辑回路、逻辑回路逻辑回路的作用是对启动、测量回路送来的信号进行分析判断，作出正确的跳闸决定。逻辑回路的作用是对启动、测量回路送来的信号进行分析判断，作出正确的跳闸决定。三段式距离保护整定计算三段式距离保护整定计算中国电力出版社三段式距离保护的原理框图三段式距离保护的原理框图分析下图三段式距离保护原理框图动作情况启动回路 ZIZIIZIIII2“或门”1“与门”出口跳闸测量回路KAN1KR2KR3KRt tII IIt t

13、IIIIII中国电力出版社第二节第二节 单相式阻抗继电器单相式阻抗继电器 单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压（可以是相电（可以是相电压或线电压压或线电压)和一个电流和一个电流 （可以是相电流或两相电流差（可以是相电流或两相电流差)的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流比值称为的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流比值称为继电器的测量阻抗。继电器的测量阻抗。作用是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与整作用是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与整定值进行比较，以确定保护是否动作。定值进行比较，以确定保护是否动作。测量阻抗可表示为：测

14、量阻抗可表示为：中国电力出版社反方向短路时：测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相量，反方向短路时：测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相量，落在向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器落在向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。不动作。阻抗继电器阻抗继电器 正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zr与与R轴轴的夹角为线路的阻抗角的夹角为线路的阻抗角 L；中国电力出版社方向阻抗继电器方向阻抗继电器 阻抗继电器的动作特性为一个圆。如下图所示的阻抗继电器的阻抗继电器的动作特性为一个圆。如下图所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆，圆

15、内为动作区，圆外为非动作区。动作特性为方向特性圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。中国电力出版社阻抗阻抗继电器的器的动作特性作特性n由于母线电压由于母线电压U UN N大于残压大于残压U Uresres，负荷电流，负荷电流I IL L小于短路电流小于短路电流I IK K。所以，正常负荷时阻抗所以，正常负荷时阻抗 大于继电器动作阻抗，大于继电器动作阻抗，所以阻抗继电器不动作。所以阻抗继电器不动作。n当保护范围内发生短当保护范围内发生短路故障时，母线电压降路故障时，母线电压降低母线残压大大小于额低母线残压大大小于额定电压，同时线路电流定电压，同时线路电流大大增加，短路电流大大大增加，短路电流大大大于

16、负荷电流。故短大大于负荷电流。故短路阻抗大大小于继电器路阻抗大大小于继电器动作阻抗，阻抗继电器动作阻抗，阻抗继电器动作。动作。图图图图6-36-3阻抗继电器动作特性阻抗继电器动作特性阻抗继电器动作特性阻抗继电器动作特性中国电力出版社按幅值比较原理构成的阻抗继按幅值比较原理构成的阻抗继电器的原理框图电器的原理框图电电压压形形成成回回路路动作量 制动量整流滤波整流滤波幅值比较回路执行执行元件元件跳闸跳闸 图6-4幅值比较原理构成的阻抗继电器继电器的原理框图幅值比较原理构成的阻抗继电器继电器的原理框图中国电力出版社方向阻抗继电器的特性圆是一方向阻抗继电器的特性圆是一个以整定阻抗为直径而通过坐个以整定

17、阻抗为直径而通过坐标原点的圆标原点的圆 ，圆内为动作区，圆内为动作区，圆外为制动区。当正方向短路圆外为制动区。当正方向短路时，测量阻抗时，测量阻抗Z Zr r 在第在第I I象限，象限，如故障在保护范围内，如故障在保护范围内，Z Zr r 落落在园内，继电器动作。反向短在园内，继电器动作。反向短路，测量阻抗在第三象限，继路，测量阻抗在第三象限，继电器不动作。保护动作具有方电器不动作。保护动作具有方向性。其阻抗动作方程为：向性。其阻抗动作方程为：一、比较幅值的圆特性阻抗一、比较幅值的圆特性阻抗继电器继电器 1 1、方向阻抗继电器、方向阻抗继电器 方向阻抗继电器动作特性方向阻抗继电器动作特性中国电

18、力出版社1 1、方向阻抗继电器、方向阻抗继电器n特点：当加入阻抗继电器的电压和电流之间的相位为不同数值时，动作阻抗就不同。n为使继电器工作在最灵敏状态，应选择整定阻抗角Zset等于线路短路阻抗角ZL。1、幅值比较动的作方程、幅值比较动的作方程将电流将电流 乘以上式两边得乘以上式两边得到方向阻抗继电器的动作到方向阻抗继电器的动作电压方程电压方程:l对于对于 电压降可以用电抗变换器电压降可以用电抗变换器UXUX来获得来获得,对于对于U Ur r 可直接从母线电压互感器可直接从母线电压互感器TVTV二次侧获得。二次侧获得。中国电力出版社方向阻抗继电器幅值比较电压方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路形成

19、回路（6-12）将代入上式得出幅值比较形式的电压动作阻抗方程动作量制动量动作与边界条件动作与边界条件 为：为：（6-13）图图6-6电压形成回路电压形成回路中国电力出版社2、偏移特性阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器2、偏移特性阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器它是以它是以 为直径的圆，坐标原点在圆内，正向整定为直径的圆，坐标原点在圆内，正向整定阻抗阻抗 ，偏移第，偏移第III象限的反向阻抗为象限的反向阻抗为 ，圆内为动作，圆内为动作区，特性圆半径为区，特性圆半径为 圆心坐标为圆心坐标为 。中国电力出版社2、偏移特性阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器以电流以电流Ir乘以上式两边，得出偏移乘以上式两边，得出

20、偏移特性阻抗圆继电器动作特性方程为特性阻抗圆继电器动作特性方程为将将代入式（代入式（6-28）得电压动作方程：得电压动作方程：（6-28）（6-27）幅幅值值比比较较形形式式的的动动作作阻阻抗方程为抗方程为：、中国电力出版社2、偏移特性阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器偏移特性阻抗继电器动作特性的偏移情况可用偏偏移特性阻抗继电器动作特性的偏移情况可用偏移度表示：移度表示：动作量：动作量：制动量：制动量：故电压形成回路输出比较幅值两电气量分别为：故电压形成回路输出比较幅值两电气量分别为：中国电力出版社3、全阻抗继电器、全阻抗继电器全阻抗继电器的特性圆是一个以坐标全阻抗继电器的特性圆是一个以坐标原点为

21、圆心，以整定阻抗的绝对值为原点为圆心，以整定阻抗的绝对值为半径所作的一个圆。圆内为动作区，半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区。不论故障发生在正圆外为非动作区。不论故障发生在正方向短路故障，还是反方向短路故障，方向短路故障，还是反方向短路故障，只要测量阻抗落在圆内，继电器就动只要测量阻抗落在圆内，继电器就动作，所以叫全阻抗继电器。作，所以叫全阻抗继电器。不论加入继电器电压与电流的相位不论加入继电器电压与电流的相位差如何，动作阻抗不变，即全阻抗继差如何，动作阻抗不变，即全阻抗继电器动作不具有方向性。它的幅值比电器动作不具有方向性。它的幅值比较形式阻抗动作方程为：较形式阻抗动作方程为：以

22、电流以电流 Ir乘以上式两边，得出全阻乘以上式两边，得出全阻抗继电器动作方程为：抗继电器动作方程为：（6-24）中国电力出版社3、全阻抗继电器、全阻抗继电器故电压形成回路用于比较幅值的两电气量分别为：故电压形成回路用于比较幅值的两电气量分别为：动作量动作量 ；制动量制动量 上式表明：全阻抗继电器实质是比较两电压的幅值。上式表明：全阻抗继电器实质是比较两电压的幅值。其物其物理意义是：正常运行时，保护安装处测量到的电压是正常理意义是：正常运行时，保护安装处测量到的电压是正常额定电压，电流是负荷电流，阻抗继电器不起动；在保护额定电压，电流是负荷电流，阻抗继电器不起动；在保护区内发生短路故障时，保护测

23、量到的电压为残余电压，电区内发生短路故障时，保护测量到的电压为残余电压，电流是短路电流，阻抗继电器起动。流是短路电流，阻抗继电器起动。将将 代入代入 式（式（6-24）得幅值比较的电压动作方程如下：）得幅值比较的电压动作方程如下：(6-25)中国电力出版社全阻抗继电器的幅值比较电压全阻抗继电器的幅值比较电压形成回路形成回路动作量：制动量：动作及边界条件：图图图图6-106-10全阻抗继电器的全阻抗继电器的幅值比较电压形成回路幅值比较电压形成回路中国电力出版社二、比较相位的圆特性阻抗二、比较相位的圆特性阻抗继电器继电器n若若已已知知比比较较幅幅值值两两电电气气量量UA和和UB，便便可可以以由由U

24、A和和UB转转换换为为比比较较相相位位的两电气量的两电气量UC和和 UD。n根根据据幅幅值值比比较较阻阻抗抗继继电电器器动动作作条条件件 ，可可得得出出比比较较相相位位的的阻阻抗抗继继电电器器的的动作条件为：动作条件为：（6-446-44）（6-436-43）电压电压电压电压形成形成形成形成回路回路回路回路相位相位相位相位比较比较比较比较回路回路回路回路执行执行执行执行元件元件元件元件输出输出图图图图6-17 6-17 相位比较原理阻抗继电器的构成框图相位比较原理阻抗继电器的构成框图相位比较原理阻抗继电器的构成框图相位比较原理阻抗继电器的构成框图中国电力出版社1、方向阻抗继电器、方向阻抗继电器

25、比较相位两个电气量可写成如下形式，并将 代入式中。1、方向阻抗继电器的动作方程、方向阻抗继电器的动作方程或表示为：或表示为：（6-48）（6-496-49）Zset-ZrZset-ZrZset-ZrZrZrZr中国电力出版社2、偏移圆特性阻抗继电器、偏移圆特性阻抗继电器相位比较式两电气量：相位比较式两电气量：偏移特性阻抗继电器动作方程为：偏移特性阻抗继电器动作方程为：中国电力出版社3 3、全阻抗继电器全阻抗继电器相位比较式全阻抗继电器两电气量相位比较式全阻抗继电器两电气量全阻抗继电器的动作方程全阻抗继电器的动作方程为：为：将和和代入上式得：代入上式得：Rjx中国电力出版社全阻抗继电器的相位比较

26、角及全阻抗继电器的相位比较角及动作特性动作特性中国电力出版社相位比较全阻抗继电器的两电气量相位比较全阻抗继电器的两电气量电压形成回路电压形成回路相位比较的动作及边界相位比较的动作及边界相位比较的动作及边界相位比较的动作及边界条件条件条件条件：图图图图6-236-23相位比较全阻抗继电器的两电气量相位比较全阻抗继电器的两电气量相位比较全阻抗继电器的两电气量相位比较全阻抗继电器的两电气量电压形成回路电压形成回路电压形成回路电压形成回路中国电力出版社总结 1 1）测量阻抗是由加入阻抗继电器的测量电压与测）测量阻抗是由加入阻抗继电器的测量电压与测量电流的比值所确定，测量阻抗角就是测量电量电流的比值所确

27、定，测量阻抗角就是测量电压与测量电流之间的相位差。压与测量电流之间的相位差。2 2）整定阻抗一般取保护安装处到保护区末端的线）整定阻抗一般取保护安装处到保护区末端的线路阻抗作为整定阻抗。路阻抗作为整定阻抗。3 3）动作阻抗是使阻抗继电器起动的最大测量阻抗。）动作阻抗是使阻抗继电器起动的最大测量阻抗。方向、偏移阻抗继电器动作阻抗随阻抗角而变。方向、偏移阻抗继电器动作阻抗随阻抗角而变。4 4）当偏移度等于）当偏移度等于0 0时，为方向阻抗继电器；偏移时，为方向阻抗继电器；偏移度等于度等于1 1时，为全阻抗继电器时，为全阻抗继电器中国电力出版社4.4.直线特性阻抗继电器直线特性阻抗继电器 阻抗圆的半

28、径为无穷大时，圆特性变为直线特性，则阻抗圆的半径为无穷大时，圆特性变为直线特性，则幅值比较的动作与边界条件为幅值比较的动作与边界条件为 两边同乘以测量电流得两边同乘以测量电流得2Z2Zsetset-Z.-Z.r rZ Zr r中国电力出版社相位比较的动作与边界条件为相位比较的动作与边界条件为 上式中分子分母同乘以测量得上式中分子分母同乘以测量得 4 4直线特性阻抗继电器直线特性阻抗继电器 2Zset-Z.r2Zset-Z.rZrZr中国电力出版社由相位比较回路获得两电气量UC和UD后，进入相位比较回路。比相回路用来鉴别被比较电气量UC和UD的相位，满足式6-43时，即比相回路有输出，继电器动作

29、。教材介绍了三种常见的相位比较回路，这里先介绍脉冲比相回路。其原理框图如下：三、相位比较回路三、相位比较回路1 1、脉冲比相回路脉冲比相回路方波方波形成形成方波方波形成形成微分微分电路电路“与门与门”脉冲脉冲展宽展宽UCUDu1u2u3u4u5输出中国电力出版社三、相位比较回路三、相位比较回路由于正脉冲u3是在UD波形由负变正过零时出现，故从上述分析可知，u1与u3同时出现的现象在两电压u1和UD在正半周相重叠的0至180范围内发生，这时比相回路动作，因此，比相回路动作方程为：为满足阻抗继电器的动作条件式（6-43），电压UD应滞后比相电压UD90，即 ，因此，图6-24中UD是比相电压UD经

30、移相90后的输出电压。方波方波形成形成方波方波形成形成微分微分电路电路“与门与门”脉冲脉冲展宽展宽UCUDu1u2u3u4u5输出中国电力出版社脉冲比相回路波形分析UDUCu1u2u3u4u5中国电力出版社2.二极管环形相位比较回路二极管环形相位比较回路二极管环形相位比较回路基于把两个进行二极管环形相位比较回路基于把两个进行比较的电气量的相位变化关系转换为直流比较的电气量的相位变化关系转换为直流输出脉动电压的极性变化。输出脉动电压的极性变化。中国电力出版社2.2.二极管环形相位比较回路二极管环形相位比较回路 假定假定 中国电力出版社(1)(1)当当=0=0 时时 ：输出电压输出电压UmnUmn

31、等于在一周期内电阻等于在一周期内电阻R1R1、R2R2上电压降的代数上电压降的代数和，即和，即 2oUM nt M n.P JUou t =0o1E2E2UoU1i 1 R 12 2 R 1i 2 R 2i 1 R 2i 当相位角当相位角 变化时，比相回路的输出电压变化时，比相回路的输出电压UmnUmn脉冲脉冲宽度及极性相应产生变化宽度及极性相应产生变化 。中国电力出版社(2)(2)当当=180=180 时时:输出电压的平均值为负极性最大值。输出电压的平均值为负极性最大值。E1oE2 tmn U oo1U2U mn.pJU2=180ou ti 1 R 12 2 R 1i 2 R 2i 1 R

32、2i中国电力出版社(3)(3)当当=90=90 时时:3tuom nUot234U mn.pJ =0=901E2EU1i2R1i2R22R2i1R2i234i1R21R1iiR112R1iU22U 从波形图可知，从波形图可知，UmnUmn为正、负脉冲，其脉冲宽度均为正、负脉冲，其脉冲宽度均为为9 90 0 。显然，这时输出电压的平均值是零。显然，这时输出电压的平均值是零。中国电力出版社 当当 为其它任意角度时，同样可得到相应的输出电压为其它任意角度时，同样可得到相应的输出电压UmnUmn的正、负脉冲的宽度及其幅值，从而可绘出如下图所示的的正、负脉冲的宽度及其幅值，从而可绘出如下图所示的Umn.

33、pj=f(Umn.pj=f()关系曲线。关系曲线。由图可知，仅当相位角的变化在由图可知，仅当相位角的变化在-90-909090 范围范围的条件下，输出电压平均值为正值，这就保证了阻抗继电的条件下，输出电压平均值为正值，这就保证了阻抗继电器动作条件。器动作条件。中国电力出版社四、具有多边形动作特性的阻抗继电器四、具有多边形动作特性的阻抗继电器 1.1.四边形特性阻抗继电器的动作特性四边形特性阻抗继电器的动作特性oD RCBA 四边形以内为动作区，以外为不动作区，即测量四边形以内为动作区，以外为不动作区，即测量阻抗末端位于四条边上为动作边界。阻抗末端位于四条边上为动作边界。中国电力出版社二、具有多

34、边形动作特性的阻抗继电器二、具有多边形动作特性的阻抗继电器 若测量阻抗落在四边形以内，则阻抗：若测量阻抗落在四边形以内，则阻抗：，四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角小于四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角小于180180，要求继电器，要求继电器动作。若测量阻抗落在四边形之外，则阻抗：动作。若测量阻抗落在四边形之外，则阻抗：ZIZI、Z2Z2、Z3Z3、Z4Z4四个四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角大于阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角大于180180要求继电器不动作。要求继电器不动作。中国电力出版社五、方向阻抗继电器的死区及死区的消五、方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法除方法 思考：对于方

35、向阻抗继电器，当保护出口短思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时路时 ，会不会有死区？为什么？，会不会有死区？为什么？对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为 对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为 ，无法进行比相，因而继电器也不动作。无法进行比相，因而继电器也不动作。,继电器不动作。继电器不动作。当保护出口短路时：当保护出口短路时：中国电力出版社1.1.记忆回路记忆回路 思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时路时 ，采用什么措施消除死区？，采用什么措施消除死区？

36、对瞬时动作的距离对瞬时动作的距离I I段方向阻抗继电器，采用记忆回路，段方向阻抗继电器，采用记忆回路，将电压回路作成是一个对将电压回路作成是一个对50HZ50HZ工频交流的串联谐振回路。工频交流的串联谐振回路。结结论论：在在电电阻阻RrRr上上的的压压降降 与与外外加加电电压压同同相相位位，记记忆忆电压电压 通过记忆变压器与通过记忆变压器与 同相位。同相位。中国电力出版社引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：1.1.记忆回路记忆回路 在出口短路时，极化电压在出口短路时，极化电压 在衰减到零之前存在，在衰减到零之前存在，与与 同相位，故方向阻抗继电器消除

37、了死区。同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。中国电力出版社2.2.引入第三相电压引入第三相电压 思考：记忆回路只能保证思考：记忆回路只能保证方向阻抗继电器在暂态过程中方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，但它的作用时间有正确动作，但它的作用时间有限。限。解决方法：引入非故障相电压。解决方法：引入非故障相电压。第三相电压为第三相电压为C C相，它通过相，它通过高阻值的电阻高阻值的电阻R R接到记忆回路中接到记忆回路中 CrCr和和RrRr的连接点上。的连接点上。正常时正常时 ：电压：电压 较高且较高且LrLr、CrCr处于工频谐振状态，而处于工频谐振状态，而R R值又值又很大，第三相电压很大，第三

38、相电压 基本上不起作用。基本上不起作用。中国电力出版社当系统中当系统中ABAB相发生突然短路时：相发生突然短路时：2.2.引入第三相电压引入第三相电压 中国电力出版社结结论论：超超前前 近近9090，电电阻阻RrRr上上电电压压降降 超超前前 9090，即即极极化化电电压压与与故故障障前前电电压压 同同相相位位。因因此此，当当出出口口两两相相短短路路时时，第第三三相相电电压压可可以以保保证证方方向向阻阻抗抗继电器正确动作，即能消除死区。继电器正确动作，即能消除死区。2 2引入第三相电压引入第三相电压 中国电力出版社 四、阻抗继电器的精工电流四、阻抗继电器的精工电流和精工电压和精工电压 实际上方

39、向阻抗继电器的临界动作方程为实际上方向阻抗继电器的临界动作方程为:假设上式中各向量均为同相位，则上列方程可写为假设上式中各向量均为同相位，则上列方程可写为（6-696-69）由上式令由上式令由上式令由上式令U Ur r=0,Z=0,Zop.rop.r=0=0可得继电器最小动作电流可得继电器最小动作电流可得继电器最小动作电流可得继电器最小动作电流I Iop.minop.min为：为：为：为：I Iop.minop.min=U=U0 0/K/KI I中国电力出版社考虑考虑U U0 0的影响后，给出的影响后，给出 的关系曲线如下图所示。的关系曲线如下图所示。当当加加入入继继电电器器的的电电流流较较小

40、小时时，继继电电器器的的动动作作阻阻抗抗将将下下降降，使使阻阻抗抗继继电电器器的的实实际际保保护护范范围围缩缩短短。这这将将影影响响到到与与相相邻邻线线路路阻阻抗抗元元件件的的配配合合，甚甚至至引引起起非非选选择择性性动动作作。为为了了把把动作阻抗的误差限制在一定的范围内，规定了精工电流。动作阻抗的误差限制在一定的范围内，规定了精工电流。四、阻抗继电器的精工电流和精工电压四、阻抗继电器的精工电流和精工电压 中国电力出版社精工电流：就是当精工电流：就是当 时，继电器的动作阻抗时，继电器的动作阻抗 ，即比整定阻抗缩小了，即比整定阻抗缩小了10%10%。四、阻抗继电器的精工电流和精工电压四、阻抗继电

41、器的精工电流和精工电压 因此，当因此，当 时，就可以保证起动阻抗的误时，就可以保证起动阻抗的误差在差在10%10%以内，而这个误差在选择可靠系数时，已经被考以内，而这个误差在选择可靠系数时，已经被考虑进去了。虑进去了。中国电力出版社在继电器通以精工电流的条件下，其动作方程在继电器通以精工电流的条件下，其动作方程 ：代入上式代入上式 将结论：精工电流与反应元件的灵敏性（结论：精工电流与反应元件的灵敏性（U U）及电抗变换）及电抗变换器的整定阻抗有关。器的整定阻抗有关。四、阻抗继电器的精工电流和四、阻抗继电器的精工电流和精工电压精工电压 得：得：同理可得：同理可得：中国电力出版社 为了便于衡量阻抗

42、继电器的灵敏度，有时应用精工为了便于衡量阻抗继电器的灵敏度，有时应用精工电压作为继电器的质量指标。电压作为继电器的质量指标。精工电压：就是精工电流和整定阻抗的乘积，即精工电压：就是精工电流和整定阻抗的乘积，即结结论论：它它不不随随继继电电器器的的整整定定阻阻抗抗而而变变，对对某某指指定定的的继继电电器器而而言言，它它是是常常数数。在在整整定定阻阻抗抗一一定定的的情情况况下下，U U0 0越越小小，I Iac.minac.min越小，即越小，即U Uacac越小，继电器性能越好越小，继电器性能越好 。四、阻抗继电器的精工电流和精工电压四、阻抗继电器的精工电流和精工电压 中国电力出版社第三节第三节

43、 阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式 一、对距离保护接线方式的要求及接线种类一、对距离保护接线方式的要求及接线种类 根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电流应满足如下要求：流应满足如下要求：1 1、继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障、继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保障安装处的距离成正比点至保障安装处的距离成正比。2 2、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。故障类型而变化。中国电力出版社 阻抗继电器常用的接线方式有四类，如下表所示。

44、表中阻抗继电器常用的接线方式有四类，如下表所示。表中“”表示按相间电压或相电流差，表示按相间电压或相电流差，“Y”Y”表示按相电压或相表示按相电压或相电流。、电流。、接线方式；、接线方式；、接线方式接线方式 ；、反应接；、反应接地故障的接线方式。地故障的接线方式。一、对距离保护接线方式的要求及接线种类一、对距离保护接线方式的要求及接线种类 中国电力出版社 二、反应相间短路故障阻抗继电器的接线二、反应相间短路故障阻抗继电器的接线（一）阻抗继电器的（一）阻抗继电器的0 0 接线接线 以以K K点为例分析之。设短路点至保护安装地点之间的距离为点为例分析之。设短路点至保护安装地点之间的距离为L L千米

45、，千米，线路每千米的正序阻抗为线路每千米的正序阻抗为Z Z1 1，则保护安装地点的电压应为：，则保护安装地点的电压应为：此时，阻抗继电器的测量阻抗为此时，阻抗继电器的测量阻抗为 结论：在三相短路时，三个结论：在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点之间的路点到保护安装地点之间的正序阻抗，三个继电器均能正序阻抗，三个继电器均能正确动作。正确动作。1.三相短路三相短路采用线电压和两相电流差的接线方式，为反应各种相间故采用线电压和两相电流差的接线方式，为反应各种相间故障，在、相各接入一只阻抗继电器。障，在、相各接入一只阻抗继电器。中国电力出版社2.2.两相

46、短路两相短路 设设ABAB两相短路，对两相短路，对K1K1而言而言则则 结论：与三相短路时的测量结论：与三相短路时的测量阻抗相同。因此，阻抗相同。因此，K K1 1能正能正确动作。确动作。K K2 2、K K3 3不会动不会动作作。同理，在同理，在BCBC或或CACA两相短路时，相应地分别有两相短路时，相应地分别有K K2 2和和K K3 3能准确测量而正确动作。能准确测量而正确动作。中国电力出版社3.3.中性点直接接地电网中两相接地短路中性点直接接地电网中两相接地短路 设设故故障障发发生生在在ABAB相相，。设设Z ZL L表表示示每每千千米米的的自自感感阻阻抗抗，Z ZM M表表示示每每千

47、千米米的的互互感感阻阻抗抗，则则保保护护安安装装地地点点的的故故障障相电压应为：相电压应为：中国电力出版社继电器的测量阻抗为继电器的测量阻抗为 ：其值与三相短路时相同，其值与三相短路时相同，保护能够正确的动作。保护能够正确的动作。3.3.中性点直接接地电网中两相接地短路中性点直接接地电网中两相接地短路 中国电力出版社 （二）反应相间短路阻抗继电器的（二）反应相间短路阻抗继电器的3030 接线接线 采用线电压相电流的接线方式。采用线电压相电流的接线方式。这种接线方式有这种接线方式有和和两两种种接接线线。在在三三相相和和ABAB两两相相短短路路时时，其测量阻抗为其测量阻抗为将以上两式合并写成将以上

48、两式合并写成中国电力出版社1.1.正常运行情况正常运行情况 测量阻抗的数值为每相负荷阻抗的测量阻抗的数值为每相负荷阻抗的 倍，阻抗角则较倍，阻抗角则较负荷阻抗的角度偏移负荷阻抗的角度偏移 3030 ，当采用，当采用+30+30 接线时，测量阻抗接线时，测量阻抗的阻抗角向超前于每相负荷阻抗的方向移动的阻抗角向超前于每相负荷阻抗的方向移动3030，而当采，而当采用用-30-30 接线时，则向滞后方向移动接线时，则向滞后方向移动3030。中国电力出版社2.2.三相短路三相短路 三相短路与正常运行时相似，只是三相短路与正常运行时相似，只是Z Z1 1L L为短路点到为短路点到保护安装地点之间每相的正序

49、阻抗，因此保护安装地点之间每相的正序阻抗，因此 即测量阻抗的数值为每相线路阻抗的即测量阻抗的数值为每相线路阻抗的 倍，相倍，相位则比线路阻抗角偏离位则比线路阻抗角偏离 3030 。中国电力出版社3.3.两相短路两相短路 以以ABAB两相短路为例，超前于两相短路为例，超前于 的角度的角度180180，因，因此此 即测量阻抗的数值为每相短路阻抗的即测量阻抗的数值为每相短路阻抗的2 2倍，倍，相位则等于线路的阻抗角。相位则等于线路的阻抗角。对于对于对于对于 接线接线接线接线对于对于对于对于 接线接线接线接线中国电力出版社 采用采用3030 接线方式的阻抗继电器在不同故障类型时，其测接线方式的阻抗继电

50、器在不同故障类型时，其测量阻抗的数值与相位均不相同，这种接线方式可应用于圆特性量阻抗的数值与相位均不相同，这种接线方式可应用于圆特性方向阻抗继电器。如下图所示，实际上三相短路与两相短路时方向阻抗继电器。如下图所示，实际上三相短路与两相短路时的保护范围一样。的保护范围一样。这这种种接接线线方方式式还还可可用用于于全全阻阻抗抗继电器。继电器。在在输输电电线线路路的的送送电电端端，采采用用-3030接线。接线。在在输输电电线线路路的的受受电电端端采采用用+30+30接线时。接线时。3.3.两相短路两相短路 中国电力出版社四、反应接地短路阻抗继电器的接线四、反应接地短路阻抗继电器的接线、单单相相接接地