1、继 电 保 护 3.2 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 1 继 电 保 护 3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念 j发生短路 测量故障环 路上的Zm Zm与整定阻 抗Zset比较 确定故障区 段 区内故障时动作 前提：Zm 与Zset在同 一直线上 2 继 电 保 护 3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念 j 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Zm的值一般不会严格落在于Zset相同的直线上，而是 落在该直线附近的某个区域内。 阻抗继电器的临界动作边界为保证区 内故障情况
2、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 一个包括Zset对应线段在内，但在Zset方向 上不超过Zset的区域。该区域的边界即为 临界动作区。 j 动作 不动作 3 继 电 保 护 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。 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？ （）各形状的动作区域在动作特性方面有和特点？ 4 继 电 保 护 3.2.2 阻抗继电器动作区域和动作方程 动作特性阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状。 圆特性动作区域为圆形； 四边形特性动作区域为四边形。 动作方程描
3、述动作特性的复数数学方程。 绝对值（幅值）比较动作方程比较两个量大小的绝对值比 较原理表达式。 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。 5 继 电 保 护 （1）偏移圆特性 （2）方向圆特性 （3）全阻抗圆特性 （4）上抛圆与下抛圆特性 （5）特性圆的偏移 1.圆特性阻抗继电器 6 （1）偏移圆特性 圆心位置： 半径： 动作方程： 绝对值比较原理 相位比较原理 j 7 继 电 保 护 当Zm的阻抗角和Zset1的阻抗角相等时，阻抗继电器最灵敏，所以Zset1的阻 抗角也称为最灵敏角，一般取为被保护线路的阻抗角。 最灵敏角（阻抗角） 偏移特性的阻抗继电器在反方向 故障时有一定的动作
4、区，因此通常 用作距离保护的后备段（III段）。 8 （2）方向圆特性 圆心位置： 半径： 动作方程： 绝对值比较原理 相位比较原理 方向圆在反方向故障（第3相限）时 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， 一般用于距离保护的主保护（I段、II 段）中。 9 （3）全阻抗圆特性 半径： 动作方程： 绝对值比较原理 相位比较原理 具有全阻抗全特性的阻抗器件本身不具备方向 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。 圆心位置：原点 10 （4）上抛圆与下抛圆特性（以上抛圆为例） 圆心位置： 半径： 动作方程： 绝对值比较原理 相位比较原理
5、 下抛圆特性的阻抗元件通常应用 于发电机失磁保护中。 11 （5）特性圆的偏转 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90，动作范围为180，现在以偏移圆为例，讨论临界边界不是-90和90 ，动作范围仍为180的情况。 特性圆偏转后，直径变大， 此时要特别防止故障区外 的误动作。 12 继 电 保 护 在前述的相位比较方程中，若动作的范围不等于180，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 ，即 相位比较方程变为： 则动作区域的形状就会发生变化。 2.苹果形特性和橄榄形特性 13 j 苹果形特性 橄榄形特性 14 苹果形特性的优点 j 苹果形特
6、性 金属性短路时 苹果特性的阻抗元件在R轴方向上 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， 有较高的耐过渡电阻能力。 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 易误动作。 有过渡电阻时 过负荷时 正常负荷时 R 15 橄榄形特性的优点和缺点 优点：有较高的耐过负荷的能力 缺点：耐过渡电阻的能力差 16 继 电 保 护 （1）电抗特性 （2）电阻特性 （3）方向特性 3.直线特性的阻抗元件 17 继 电 保 护 （1）电抗特性 动作区 不动作区 动作方程： 绝对值比较原理 相位比较原理 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
7、不单独使用，而是与其它特性复合使用。 18 继 电 保 护 实际电抗特性曲线及动作方程： 19 继 电 保 护 （2）电阻特性 动作区 不动作区 动作方程： 绝对值比较原理 相位比较原理 20 继 电 保 护 （2）电阻特性 动作区 不动作区 实际常用电阻特性动作方程： 21 继 电 保 护 （3）方向特性 动作方程： 绝对值比较原理 相位比较原理 动作区 不动作区 22 继 电 保 护 4.多边形特性的阻抗元件 （1）四边形特性 （2）准四边形特性 23 继 电 保 护 (1) 四边形特性 1 准电抗线 2 准电阻线 a z b 折线azb 24 继 电 保 护 1 2 a z b 如果系统
8、过负荷，此时若采用偏移圆 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 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 好的躲负荷的能力。 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 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 ，相比圆特性，四边形特性具有 更好的耐过渡电阻的能力。 25 继 电 保 护 3.2.3 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 ，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 式之间的转换关系。 （1）绝对值比较的一般表达式 （2）相位比较的一般表达式 26 继 电 保 护 当相位动作方程满足时，绝对值动作方程也满足 27 继 电 保 护 4个量之间的关系 28
