阻抗继电器及其动作特性

1、编辑课件13.2 3.2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器的动作特性和动作方程阻抗继电器的动作特性和动作方程绝对值比较和相位比较的相互转换绝对值比较和相位比较的相互转换编辑课件23.2.1 3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器动作区域的概念jLZsetZ1kZ2kZ3kZsetZ发生短路测量故障环路上的ZmZm与整定阻抗Zset比较确定故障区段区内故障时动作前提：前提：Zm与与Zset在同在同一直线上一直线上编辑课件33.2.1 阻抗继电器动作区域的概念jsetZ1kZ2kZ 实际中，考虑到短路点可能有过渡电阻、互

2、感器可能存在误差等因素，实际中，考虑到短路点可能有过渡电阻、互感器可能存在误差等因素，测量得到的阻抗测量得到的阻抗Zm的值一般不会严格落在于的值一般不会严格落在于Zset相同的直线上，而是落相同的直线上，而是落在该直线附近的某个区域内。在该直线附近的某个区域内。阻抗继电器的临界动作边界阻抗继电器的临界动作边界为保证区为保证区内故障情况下阻抗继电器都能够可靠动作，内故障情况下阻抗继电器都能够可靠动作，在阻抗复平面上，其动作的范围应该是一在阻抗复平面上，其动作的范围应该是一个包括个包括Zset对应线段在内，但在对应线段在内，但在Zset方向上方向上不超过不超过Zset的区域。该区域的边界即为临的区

3、域。该区域的边界即为临界动作区。界动作区。jsetZ动作动作 不动作不动作 编辑课件4 根据要求和侧重点的不同，阻抗继电器的动作区域有多种形状，例如根据要求和侧重点的不同，阻抗继电器的动作区域有多种形状，例如圆形区、四边形区域、苹果型区域、橄榄型区域等。圆形区、四边形区域、苹果型区域、橄榄型区域等。本小节的主要研究的问题是：本小节的主要研究的问题是：（）（）各种形状的动作区域如何描述各种形状的动作区域如何描述？（）（）各形状的动作区域在动作特性方面有和特点？各形状的动作区域在动作特性方面有和特点？编辑课件53.2.2 3.2.2 阻抗继电器动作区域和动作方程阻抗继电器动作区域和动作方程动作特性

4、动作特性阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状。阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状。圆特性圆特性动作区域为圆形；动作区域为圆形；四边形特性四边形特性动作区域为四边形。动作区域为四边形。动作方程动作方程描述动作特性的复数数学方程。描述动作特性的复数数学方程。绝对值（幅值）比较动作方程绝对值（幅值）比较动作方程比较两个量大小的绝对值比比较两个量大小的绝对值比 较原理表达式。较原理表达式。相位比较动作方程相位比较动作方程比较两个量相位的相位比较原理表达式。比较两个量相位的相位比较原理表达式。编辑课件6（1 1）偏移圆特性）偏移圆特性（2 2）方向圆特性）方向圆特性（3 3）全阻抗圆特性）全阻抗圆特性

5、（4 4）上抛圆与下抛圆特性）上抛圆与下抛圆特性（5 5）特性圆的偏移）特性圆的偏移1.1.圆特性阻抗继电器圆特性阻抗继电器（1 1）偏移圆特性）偏移圆特性1setZ2setZmZ圆心位置：圆心位置：2/ )(21setsetZZ半径：半径：)(2121setsetZZ动作方程：动作方程：绝对值比较原理绝对值比较原理)(21)(212121setsetsetsetmZZZZZ相位比较原理相位比较原理msetZZ12setmZZ90arg9021setmmsetZZZZ1setZ2setZmZmsetZZ12setmZZj编辑课件8 当当Zm的阻抗角和的阻抗角和Zset1的阻抗角相等时，阻抗继电

6、器最灵敏，所以的阻抗角相等时，阻抗继电器最灵敏，所以Zset1的阻的阻抗角也称为抗角也称为最灵敏角最灵敏角，一般取为，一般取为被保护线路的阻抗角被保护线路的阻抗角。1setZ2setZ最灵敏角（阻抗角最灵敏角（阻抗角） 偏移特性的阻抗继电器在反方向偏移特性的阻抗继电器在反方向故障时有一定的动作区，因此通常故障时有一定的动作区，因此通常用作距离保护的后备段（用作距离保护的后备段（III段）。段）。（2 2）方向圆特性）方向圆特性setZmZ圆心位置：圆心位置：2/setZ半径：半径：setZ21动作方程：动作方程：绝对值比较原理绝对值比较原理setsetmZZZ2121相位比较原理相位比较原理m

7、setZZ90arg90mmsetZZZ2/setZ方向圆在反方向故障（第方向圆在反方向故障（第3 3相限）时相限）时不动作，所以具有方向圆动作特性的不动作，所以具有方向圆动作特性的阻抗元件其自身动作就带有方向性，阻抗元件其自身动作就带有方向性，一般用于距离保护的主保护（一般用于距离保护的主保护（I I段、段、IIII段）中。段）中。（3 3）全阻抗圆特性）全阻抗圆特性setZmZ半径：半径：setZ动作方程：动作方程：绝对值比较原理绝对值比较原理setmZZ相位比较原理相位比较原理90arg90msetmsetZZZZ具有全阻抗全特性的阻抗器件本身不具备方向具有全阻抗全特性的阻抗器件本身不具

8、备方向性，可以应用于单侧电源的系统中，用于多重性，可以应用于单侧电源的系统中，用于多重电源系统时，应配合方向元件使用。电源系统时，应配合方向元件使用。圆心位置：圆心位置：原点原点 setZmsetZZmsetZZ（4 4）上抛圆与下抛圆特性（以上抛圆为例）上抛圆与下抛圆特性（以上抛圆为例）1setZ2setZmZ圆心位置：圆心位置：2/ )(21setsetZZ半径：半径：)(2121setsetZZ动作方程：动作方程：绝对值比较原理绝对值比较原理)(21)(212121setsetsetsetmZZZZZ相位比较原理相位比较原理90arg9021setmmsetZZZZ2setmZZ mse

9、tZZ1下抛圆特性的阻抗元件通常应用下抛圆特性的阻抗元件通常应用于发电机失磁保护中。于发电机失磁保护中。（5 5）特性圆的偏转）特性圆的偏转1setZ2setZ 上述圆特性阻抗元件的相位比较动作方程中，临界动作的边界都是上述圆特性阻抗元件的相位比较动作方程中，临界动作的边界都是-90和和90，动作范围为，动作范围为180，现在以偏移圆为例，讨论临界边界不是，现在以偏移圆为例，讨论临界边界不是-90和和90，动作范围仍为，动作范围仍为180的情况。的情况。90arg9021setmmsetZZZZ00特性圆偏转后，直径变大，特性圆偏转后，直径变大，此时要特别防止故障区外此时要特别防止故障区外的误

10、动作。的误动作。编辑课件13 在前述的相位比较方程中，若动作的范围不等于在前述的相位比较方程中，若动作的范围不等于180180，对应的特，对应的特性就不是一个圆。以方向圆特性为例，若动作边界变为性就不是一个圆。以方向圆特性为例，若动作边界变为 ，即，即相位比较方程变为：相位比较方程变为：则动作区域的形状就会发生变化。则动作区域的形状就会发生变化。,mmsetZZZ1arg2.2.苹果形特性和橄榄形特性苹果形特性和橄榄形特性setZsetZj1setZ苹果形特性橄榄形特性 90 90 90苹果形特性的优点setZj苹果形特性金属性短路时苹果特性的阻抗元件在苹果特性的阻抗元件在R轴方向上轴方向上的

11、动作区域大，测量阻抗含有较大的动作区域大，测量阻抗含有较大过渡电阻短路时也能够动作，即，过渡电阻短路时也能够动作，即，有有较高的耐过渡电阻能力较高的耐过渡电阻能力。但是，负荷阻抗中含有较大的电阻但是，负荷阻抗中含有较大的电阻成分，因而，在过负荷的情况下容成分，因而，在过负荷的情况下容易误动作。易误动作。有过渡电阻时过负荷时正常负荷时R橄榄形特性的优点和缺点1setZ优点：有较高的耐过负荷的能力优点：有较高的耐过负荷的能力 缺点：耐过渡电阻的能力差缺点：耐过渡电阻的能力差编辑课件17（1 1）电抗特性）电抗特性（2 2）电阻特性）电阻特性（3 3）方向特性）方向特性3.3.直线特性的阻抗元件直线

12、特性的阻抗元件编辑课件18（1 1）电抗特性）电抗特性jXRsetjXsetXj2setmXjZ2mZ动作区不动作区动作方程：动作方程：绝对值比较原理绝对值比较原理setmmXjZZ2相位比较原理相位比较原理90arg90setsetmjXjXZ特点：有很强的耐过渡电阻能力，但可能在负荷阻抗的情况下动作。一特点：有很强的耐过渡电阻能力，但可能在负荷阻抗的情况下动作。一般不单独使用，而是与其它特性复合使用。般不单独使用，而是与其它特性复合使用。编辑课件19jXRsetjX实际电抗特性曲线及动作方程：实际电抗特性曲线及动作方程：90arg90setsetmjXjXZ编辑课件20（2 2）电阻特性）

13、电阻特性jXRmZ动作区不动作区动作方程：动作方程：绝对值比较原理绝对值比较原理setmmRZZ2相位比较原理相位比较原理90arg90setsetmRRZsetRsetR2setmRZ2setmRZsetRmZ编辑课件21（2 2）电阻特性）电阻特性jXR动作区不动作区实际常用电阻特性动作方程：实际常用电阻特性动作方程：90arg90setsetmRRZsetR编辑课件22（3 3）方向特性）方向特性jX动作方程：动作方程：绝对值比较原理绝对值比较原理setmsetmZZZZ相位比较原理相位比较原理90arg90setmZZmZsetZ动作区动作区不动作区不动作区setZsetmZZsetm

14、ZZ 编辑课件234.4.多边形特性的阻抗元件多边形特性的阻抗元件（1 1）四边形特性）四边形特性（2 2）准四边形特性）准四边形特性编辑课件24(1) (1) 四边形特性四边形特性14setX准电抗线准电抗线23setR准电阻线准电阻线azb122setZ折线折线azb编辑课件2512azbsetRsetX如果系统如果系统过负荷过负荷，此时若采用偏移圆，此时若采用偏移圆特性，测量阻抗可能进入偏移圆而误特性，测量阻抗可能进入偏移圆而误动作；若采用四边形特性，则测量阻动作；若采用四边形特性，则测量阻抗进入动作区的可能性大为减小，可抗进入动作区的可能性大为减小，可见，相比圆特性，四边形特性具有更见

15、，相比圆特性，四边形特性具有更好的好的躲负荷的能力躲负荷的能力。如果短路点有较大过渡电阻，此如果短路点有较大过渡电阻，此时若采用偏移圆特性，则保护有时若采用偏移圆特性，则保护有可能拒动，若采用四边形特性，可能拒动，若采用四边形特性，则降低了保护拒动的可能，可见，则降低了保护拒动的可能，可见，相比圆特性，四边形特性具有更相比圆特性，四边形特性具有更好的好的耐过渡电阻的能力耐过渡电阻的能力。编辑课件263.2.3 3.2.3 绝对值比较与相位比较的转换绝对值比较与相位比较的转换 各种圆特性和直线特性既可以通过比较两个阻抗量的绝对值得到，各种圆特性和直线特性既可以通过比较两个阻抗量的绝对值得到，又可以通过比较另外两个阻抗量的相位得到。下面讨论两种比较方式又可以通过比较另外两个阻抗量的相位得到。下面讨论两种比较方式之间的转换