电力系统继电保护465方向阻抗继电器实例
电力系统继电保护 ——阻抗继电器的实现方法、距离保护的整定计算与对距离保护的评价
Um UR jUI UmU Im IR jII ImI
Zm
Um Im
UR +jUI IR jII
URIR UIII
I
2 R
I
2 I
j UI IR URII
以各段测量元件均采用圆形动作特 性为例，它们的动作区域可用图3-24 示意。
1. 距离保护第I段的整定 整定原则：距离I段为无延时的速动段，其测量元件的整定阻抗，应该按 躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定，以A处保护为例：
（3-109）
2．距离保护第II段的整定 (1)分支电路对测量阻抗的影响
余弦型相位比较判据
2）动作范围0°~180°： UC UD sin(c D ) UCIUDR UCRUDI 0 正弦型相位比较判据
三、相位比较原理的实现
相位比较的阻抗元件：900
arg
UC UD
900
既可以用阻抗比较的方式，也可以用电压比较的方式。
（2）数字式相位比较阻抗继电器
如图3-25所示,图中K点发生三相短路时， A保护处的测量阻抗为：
（3-110）
式中
—线路AB的正序阻抗；
—母线B与短路点之间线路的正序阻抗；
—分支系数。
1)在图3-25(a)的情况下
2)在图3-25(b)的情况下
大于
小于
(2) II段的整定 1)与相邻线路距离保护I段相配合。保护1 II段的整定阻抗为：
当被保护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离II段的整定阻抗应 分别按上述两种情况计算，取其中的较小者作为整定阻抗。
电力系统继电保护 —— 距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
动作特性：阻抗继电器在阻抗复平面动作 区域的形状。用复数的数学方程来描述， 称为动作方程。
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
Zm
m
Rm
jX m
金属性短路时：Um降低，Im增大，Zm变为短路点与保
护安装处之间的线路阻抗Zk=z1Lk=(r1+jx1)Lk。短路阻抗的 阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大（220kV以上不
低于75°）
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
整定阻抗： Zset z1Lset
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三相短路
三相对称性短路时，故障点处的各相电压相等，且在三相 系统对称 时均为0，此时，任何一相的电压、电流或任何 两相相间的电压、电流均可作为距离保护的测量电压和测 量电流，用来进行故障判断。
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
零序电流补偿系数单相接地短路以a相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路1以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路2以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相不接地短路以ab两相短路为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取三相短路三相对称性短路时故障点处的各相电压相等且在三相系统对称时均为0此时任何一相的电压电流或任何两相相间的电压电流均可作为距离保护的测量电压和测量电流用来进行故障判断
电力系统继电保护实验报告
1电力系统继电保护实验报告一、常规继电器特性实验（一）电磁型电压、电流继电器的特性实验 1．实验目的1）了解继电器基本分类方法及其结构。
2)熟悉几种常用继电器,如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等的构成原理. 3）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数. 4）测量继电器的基本特性。
5）学习和设计多种继电器配合实验。
2．继电器的类型与原理继电器是电力系统常规继电保护的主要元件，它的种类繁多，原理与作用各异. 3．实验内容1)电流继电器特性实验电流继电器动作、返回电流值测试实验. 实验电路原理图如图2—2所示：实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为1。
2A ，使调压器输出指示为0V ，滑线电阻的滑动触头放在中间位置.（2）查线路无误后,先合上三相电源开关（对应指示灯亮)，再合上单相电源开关和直流电源开关。
（3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1亮)时的最小电流值，即为动作值.（4）继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑下降,记下继电器返回时（指示灯XD1灭）的最大电流值，即为返回值。
（5)重复步骤（2）至（4），测三组数据.(6)实验完成后，使调压器输出为0V ，断开所有电源开关。
（7）分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。
（8）计算整定值的误差、变差及返回系数。
误差＝［ 动作最小值－整定值 ］／整定值变差＝［ 动作最大值－动作最小值 ］／动作平均值 ⨯ 100% 返回系数＝返回平均值／动作平均值表2—1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表-220动作信号灯22）电流继电器动作时间测试实验电流继电器动作时间测试实验原理图如图2—3所示:实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的常开触点接在多功能表的“输出2”和“公共端"，将开关BK 的一条支路接在多功能表的“输入1”和“公共端"，使调压器输出为0V ，将电流继电器动作值整定为1.2A ，滑线电阻的滑动触头置于其中间位置。
电力系统继电保护阻抗继电器的接线方式和特性分析(PPT)
3. 带零序电流补偿的相电流接线
(3) 三相短路
U&kA U&kB U&kc 0, I&0 0 U&A U&kA (I&A K3I&0 )z1l (I&A K3I&0 )z1l U&B U&kB (I&B K3I&0 )z1l (I&B K3I&0 )z1l U&C U&kC (I&C K3I&0 )z1l (I&C K 3I&0 )z1l
在任意两相相间短路时，三个继电器的测量阻抗 都不能正确反映故障距离
4. 阻抗继电器接线方式总结（1）
00接线方式
• 在发生相间短路、两相接地和三相短路时，总 是有阻抗继电器能正确反映故障距离
• 在单相接地短路时，三个继电器都不能正确反 映故障距离
• 适用于反映相间短路故障的距离保护
相间距离继电器跳闸三相，三个阻抗继电 器或门输出，可以实现距离保护的目标
电力系统继电保护原理
3 电网的距离保护 3.1 距离保护的作用原理 3.2 各种单相式阻抗继电器的动作特性 3.3 阻抗继电器的接线方式 3.4 方向阻抗继电器的死区和特性分析 3.5 距离保护的整定计算和评价 3.6 影响距离保护正确动作的因素及防止方法 3.7 距离保护装置框图举例
3.3 阻抗继电器的接线方式
4. 阻抗继电器接线方式总结（2）
带零序电流补偿的相电流接线方式
• 在发生单相接地、两相接地和三相短路时，总 是有阻抗继电器能正确反映故障距离
• 在两相相间短路时，三个继电器都不能正确反 映故障距离
电力系统继电保护习题-第二章电网的电流保护
第二章 电网的电流保护2-1．已知：线路L1装设三段式电流保护，保护采用两相不完全星形接线，L1的，max 174L I A ⋅=300/5TA n =，在最大运行方式下及最小运行方式下k1、k2及k3点三相短路电流见下表： 短路点 k1 k2 k3最大运行方式下三相短路电流（A ） 4400 1310 520最小运行方式下三相短路电流（A ） 3945 1200490L2过电流保护的动作时限为：2.5秒。
求：L1线路各段(I,II,III 段)保护的动作电流，继电器的动作电流及动作时限，并校验保护的Ⅱ、Ⅲ段灵敏度（各项系数取：，，，，） 1.3I rel K = 1.1II rel K = 1.2rel K ΙΙΙ= 1.3ss K =0.85re K =图2-12-2．如图所示网络，已知：max 6.7s Z ⋅=Ω，min 5.5s Z ⋅=Ω。
试对保护1进行电流I 段和II 段的整定计算（求：'set I 、、、't %min l ''setI 、、''t ''sen K 、）并画出时限特性曲线（线路阻抗取0.4Ω/kM ，电流I 段的可靠系数，电流II 段的可靠系数，下同）。
注：计算短路电流取E 1.3I rel K = 1.1II rel K =ф=。
图2-22-3．题图2-2中，已知：，取电流III 段可靠系数、返回系数、自起动系数。
max 400L I A ⋅='''1.2rel K =0.85re K =1ss K =（1）对保护1继续进行反应相间短路的电流III 段保护的整定计算（求set I 、t 、sen K （近、远））并确定保护的接线方式。
（2）结合上题计算结果依次求出保护1的电流I 段、II 段和III 段的二次动作电流（I op I 、IIop I 、op I ΙΙΙ）。
2-4．在图2-3所示35KV 单侧电源电网中，已知线路L1的最大负荷电流，电动机的自起动系数，电流互感器变比为200/5，在最小运行方式下，变压器低压侧三相短路归算至线路侧的短路电流max 189L I A ⋅=1.2ss K =(3)min 460k I A ⋅=，线路L1装有相间短路的过电流保护，采用两相星形两继电器式接线。
电力系统距离继电保护例子
第四章 习题与思考题答案3-18 图３-7所示系统中,发电机以发电机－变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机,变压器T ５和T6可能2台也可能1台运行。
其参数为:图3-7 系统示意图3kV E ϕ=; 1.1 2.1 1.2 2.215G G G G X X X X ====Ω; 1.3 2.3 1.4 2.410G G G G X X X X ====Ω,1.1 1.4~10T T X X =Ω，0.10.4~30T T X X =Ω， 1.5 1.620T T X X ==Ω,0.50.640T T X X ==Ω；60km A B L -=，40km B C L -=；线路阻抗120.4/km Z Z ==Ω，0 1.2/km Z =Ω，线路阻抗角均为075，.max .max 300A A B L C B L I I --==，负荷功率因数角为030； 1.2ss K =, 1.2re K =，0.85rel K I=，0.75rel K II=，变压器均装有快速差动保护。
试解答:(1) 为了快速切除线路上的各种短路,线路A-Ｂ、B-C 应在何处配备三段式距离保护,各选用何种接线方式?各选用何种动作特性?答：应该在１,2,3，４处配备三段式距离保护;选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式;它们的I ，II 段选择具有方向特性的距离保护,III 选用具有偏移特性的距离保护。
(2) 整定保护1～4的距离I 段,并按照你选定的动作特性,在一个阻抗复平面上画出各保护的动作区域。
答:线路AB 的正序阻抗 10.46024AB A B Z Z L -==⨯=Ω线路BC 的正序阻抗 10.44016BC B C Z Z L -==⨯=Ω 保护１,2的距离I 段 .1,20.852420.4IIset rel AB Z K Z ==⨯=Ω保护3，4的距离Ｉ段 .3,40.851613.6I Iset rel BC Z K Z ==⨯=Ω保护1～4距离I 段在阻抗复平面上的动作区域如图3－8所示,圆周1、２、3、4分别对应保护1、２、３、4距离I 段的动作特性:图3－8 保护1~4距离I 段的动作特性(3) 分别求出保护1、4接地距离II 段的最大、最小分支系数; 答:对保护1:（I ）当与相邻下级线路距离保护Ｉ段相配合时1max 2.88b K =,1min 1.59b K =（ＩI)当与相邻变压器的快速保护相配合时1max 2.88b K =,1min 2.01b K =对保护4：(I)当与相邻下级线路距离保护I 段相配合时4max 2.26b K =，4min 1.41b K =（ＩI ）当与相邻变压器的快速保护相配合时4max 1.99b K =,4min 1.53b K =详细计算步骤见本章最后面的附录。
方向阻抗继电器的接线和特性分析 继电保护技术
当加入继电器的电流足够大
以后，U0的影响就可以忽略, 继电器的动作特性才与电流
无关。但当短路电流很大时，
如果出现了电抗互感器或中
间变流器的饱和，则继电器
的起动阻抗又将随着电流的
继续增大而减小，这也是不
允许的。
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15
通常考虑对快速动作继电器按（1）选择，因为继电
器动作快，电压之间的相位差变化很小；对动作较
慢的继电器，按（2）选择。
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5
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6
这种方法不能消除三相短路时的死区。
装设辅助保护，也是一项有效措施。辅助保护 主要是电流速断，它可以在方向性保护的死区 范围内，快速动作切除故障。
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3
当外加电压突然由正常运行时的 数值降低到零时，该回路的电流 不是突然消失，而是按50Hz工 频振荡，经几个周波的时间后， 逐渐衰减到零。
既要求正常情况下
同相位，又要求在电压消失后
的过渡过程中，回路电流按
50Hz工频振荡衰减到零，是不
可能同时满足的。
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4
Байду номын сангаас
可见，两种参数选择方法均影响继电器的动作特性，
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9
记忆回路作用下的动态特性圆，扩大
了动作范围，而又不失去方向性，对
消除死区和减小过渡电阻的影响都是
有利的。
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电力系统继电保护原理课后答案
第一章填空题:1.电力系统继电保护应满足（选择性）（速动性)（灵敏性) ( 可靠性)四个基本要求.2.电力系统发生骨子后，总伴随有电流（增大）电压（降低）线路始端测量阻抗的（减小）电压与电流之间相位角（变大）3.电力系统发生故障时，继电保护装置应（切除故障设备），继电保护装置一般应（发出信号）4.电力系统切除故障时的时间包括（继电保护动作）时间和（断路器跳闸）的时间5.继电保护灵敏性指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能力6.继电保护装置一般由测量部分，逻辑环节和执行输出组成.7.继电保护装置的测量部分是由被保护原件的(某些运行参数）与保护的整定值进行比较。
选择题：8我国继电保护技术发展过了五个阶段，其发展顺序是CA机电型晶体管型整流型集成电路型微机型B机电型整流型集成电路型晶体管型微机型C机电型整流型晶体管型集成电路型微机型9电力系统最危险的故障CA单相接地 B两相短路 C 三相短路10电力系统短路时最严重的后果是CA电弧使故障设备损坏 B使用户的正常工作遭到破坏C破坏电力系统运行的稳定性11.继电保护的灵敏度系数K1m要求（C）（A)K1m〈1 （B)K1m=1 (C）K1m〉112.线路保护一般装设两套，它们是（B）（A）主保护(B）一套为主保护，另一套为后备保护（C)后备保护判断题：13.电气设备过负荷时,继电保护应将过负荷保护设备切除. (错)14.电力系统继电保护装置通常应在保护选择性的前提下，使其快速动作。
（对）15.电力系统在不正常工作状态时，继电保护不但发出信号，同时也把不正常工作的设备切除(错）16.能使电流继电器从释放状态改变至动作状态的最大电流称为继电器的动作电流。
（错)第二章1.瞬时电流速断保护的保护范围随运行方式和故障类型而变。
2.瞬时电流速断保护的保护范围在被保护线路始端,在最小运行方式下，保护范围最小。
3。
本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超过相邻下一条线路的电流速断保护的保护范围，故只需带 0。
继电保护实验报告
电力系统继电保护实验报告姓 名学 号指导教师专业班级学 院 信息工程学院实验二：方向阻抗继电器特性实验一、实验目的1. 熟悉整流型LZ-21型方向阻抗继电器的原理接线图，了解其动作特性；2. 测量方向阻抗继电器的静态()ϕf Z pu =特性，求取最大灵敏角；3. 测量方向阻抗继电器的静态()r pu I f Z =特性，求取最小精工电流；4. 研究方向阻抗继电器记忆回路和引入第三相电压的作用。
二、实验内容1．整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整前述可知，当方向阻抗继电器处在临界动作状态时，推证的整定阻抗表达式如式4-3所示，显然，阻抗继电器的整定与LZ-21中的电抗变压器DKB 的模拟阻抗Z I 、电压变换器YB 的变比n YB 、电压互感器变比n PT 和电流互感器n CT 有关。
例如，若要求整定阻抗为Zset =15Ω，当n PT =100，n CT =20，Z I =2Ω（即DKB 原方匝数为20匝时），则1015=yb n ，即YB n 1=0.67。
也就是说电压变换器YB 副方线圈匝数是原方匝数的67%，这时插头应插入60、5、2三个位置，如图4-10所示。
（1，检查电抗变压器DKB 原方匝数应为16（2）计算电压变换器YB 的变比6.15=yb n ，YB 副方线圈对应的匝数为原方匝数的32%。
（3）在参考图4-10阻抗继电器面板上选择20匝、10匝，2匝插孔插入螺钉。
表4-3 DKB 最小整定阻抗范围与原方线圈对应接线（4）改变DKB原方匝数为20匝（Z I=2Ω）重复步骤（1）、（2），在阻抗继电器面板上选择40匝、0匝，0匝插孔插入螺钉。
（5）上述步骤完成后，保持整定值不变，继续做下一个实验。
2．方向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（ϕ）测试实验实验步骤如下：（1）熟悉LZ-21方向阻抗继电器和ZNB-Ⅱ智能电秒表的操作接线及实验原理。
认真阅读LZ-21方向阻抗继电器原理接线图4-2和实验原理接线图（图4-11）（2）按实验原理图接线，具体接线方法可参阅LG-11功率方向继电器实验中所介绍的内容。
大学课件 电力系统继电保护 第三章第二节 阻抗继电器及其动作特性
90 arg Zm Rset 90
Rset
电阻特性通常也是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗 元件。
方向特性阻抗形式的绝对值比较动 作方程为：
Zm Zset Zm Zset
方向特性阻抗形式的相位比较方 程为：
90 arg Zm 90 Z set
方向特性的动作边界如图所示。动作边界直线经过坐标 原点，且与整定阻抗Zset方向垂直，直线的右下方（即 Zset一侧）为动作区
1 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 全阻抗圆特性
方向圆特性 上抛圆特性
正方向整定阻抗
动作阻抗Zop——使阻抗元件处 于临界动作状态对应的阻抗。
最灵敏角——当测量阻抗的阻 抗角与正向整定阻抗的阻抗角 相等时，阻抗继电器动作阻抗 最大，此时继电器最为灵敏， 所以正向整定阻抗的阻抗角又 称最灵敏角。最灵敏角一般取 为被保护线路的阻抗角。
Xmtg2 Rm Rset Xm ctg3 Rm tg1 X m X set Rm tg4
Xm
0( Xm
Xm 0) ( Xm 0)
Rm R0m((RRmm00))
若取1 2 14 ,3 45 ,4 7.1 , 则
tg1
tg2
0.249
0.25
1 4
, ctg3
1,tg4
0.1245
0.125
1 8
则动作特性又可以表示为：
1 4
Xm
Rm
Rset
Xm
1 4
Rm
Xm
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X set
1 8
Rm
5 复合特性阻抗元件
复合特性——将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。
大学课件 电力系统继电保护 第三章第三节 阻抗继电器的实现方法
它对应下图从母线M到整定点Z的线路阻抗。
正常运行：按照上图所示的参考方向，系统正常运行时， 补偿电压Uop就是线路上Z点的运行电压，它在量值上接近 额定电压，相位上基本与Um同相位。 k1点短路：正方向区内k1点短路时，Um=ImZk1为M侧电源 在母线M处的残余电压；Uop Im (Zk1 Zset ) Im (Zset Zk1) 系统中没有任何一点的实际电压与Uop相对应，可看作是Um 与0V之间连线的延长线在Z点的值。此时Uop与Um相位相反
对于不同类型和相别的故障，应取故障环路上的电压、电 流作为继电器的测量电压Um和测量电流Im。同样，构成参 考电压的正序电压，也应取故障环路上的电压。
（1）不同故障情况下正序参考电压的变化分析
A相单相接地短路
出口A相单相接地短路时，保护安装处的三相电压为：
UA 0
UB
U
[0] B
UC
U
[0 C
]
系统故障时，微机保护装置首先应用傅氏算法等计算方法， 求出保护安装处的测量电压Um和测量电流Im，然后根据动 作特性的要求求出相量UC和UD。
在复平面上，UC和UD既可用幅值和相角表示为极坐标的形式，也可用 实部和虚部表示为直角坐标的形式，即：
UC UCC UCR jUCI (3 57)
UD UDD UDR jUDI
上式为电压形式相位比较方程。
90 arg UC 90 UD
• 1 模拟式保护中相位比较的实现
模拟式保护的相位比较原理也是以电压比较的形式实现的。
电压的形成依靠回路串联连接。以圆特性的方向阻抗元件
为例，比较电压可由图3-19所示的回路连接形成。
电力系统继电保护原理算例实例
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这是《电力系统继电保护原理算例实例》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
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阅读感受
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在这篇读后感中，我将分享我阅读《电力系统继电保护原理算例实例》这本书的体验和感想。这 本书由张教授主编，于2022年，主要介绍了电力系统继电保护的基本原理和实际应用案例。通过 阅读这本书，我对电力系统继电保护有了更深入的了解，也收获了许多有益的启示。
这本书的主题和内容非常明确，主要围绕电力系统继电保护展开。作者通过简洁明了的语言，系 统地介绍了继电保护的基本原理、组成结构、运行维护等方面的知识。在阅读过程中，我发现这 本书注重理论与实践相结合，提供了很多算例和实例，让我能够更好地理解继电保护在实际电力 系统中的应用。
电力系统继电保护原理算例实例
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
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02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
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内容摘要
内容摘要
本书旨在为读者提供《电力系统继电保护原理算例实例》一书的内容摘要。本书旨在通过详细的 算例实例，深入浅出地讲解电力系统继电保护原理和应用，帮助读者更好地理解和应用相关知识。 以下是本书的主要内容摘要。 本书共分为六章。第一章为绪论，介绍了继电保护的基本概念和发展历程。第二章至第六章分别 围绕不同种类的继电保护设备展开，包括电流保护、电压保护、距离保护、方向保护和差动保护 等。各章内容均结合具体算例实例进行讲解，使读者能够更好地理解并掌握相关知识。 在第一章绪论中，本书首先介绍了继电保护的基本概念，包括继电器的种类、用途和基本原理等。 还对电力系统继电保护技术的发展历程进行了简要回顾。 在第二章电流保护中，本书讲解了电流保护的基本原理和组成，并介绍了常规电流互感器和电流 继电器的特点和使用方法。
继电保护计算实例
继电保护计算实例目录前言1 继电保护整定计算1.1 继电保护整定计算的基本任务和要求1.1.1 继电保护整定计算的目的1.1.2 继电保护整定计算的基本任务1.1.3 继电保护整定计算的要求及特点1.2 整定计算的步骤和方法1.2.1 采用标么制计算时的参数换算1.2.2 必须使用实测值的参数1.2.3 三相短路电流计算实例1.3 整定系数的分析与应用1.3.1 可靠系数1.3.2 返回系数1.3.3 分支系数1.3.4 灵敏系数.1.3.5 自启动系数1.3.6 非周期分量系数1.4 整定配合的基本原则1.4.1 各种保护的通用整定方法1.4.2 阶段式保护的整定1.4.3 时间级差的计算与选择1.4.4 继电保护的二次定值计算1.5 整定计算运行方式的选择原则1.5.1 继电保护整定计算的运行方式依据1.5.2 发电机、变压器运行变化限度的选择原则1.5.3 中性点直接接地系统中变压器中性点1.5.4 线路运行变化限度的选择1.5.5 流过保护的最大、最小短路电流计算1.5.6 流过保护的最大负荷电流的选取2 变压器保护整定计算2.1 变压器保护的配置原则.2.2 变压器差动保护整定计算2.3 变压器后备保护的整定计算2.3.1 相间短路的后备保护2.3.2 过负荷保护( 信号)2.4 非电量保护的整定2.5 其他保护3 线路电流、电压保护装置的整定计算3.1 电流电压保护装置概述3.2 瞬时电流速断保护整定计算3.3 瞬时电流闭锁电压速断保护整定计算3.4 延时电流速断保护整定计算3.4.1 与相邻线瞬时电流速断保护配合整定3.4.2 与相邻线瞬时电流闭锁电压速断保护配合整定3.4.3 按保证本线路末端故障灵敏度整定3.5 过电流保护整定计算3.5.1 按躲开本线路最大负荷电流整定.3.5.2 对于单电源线咱或双电源有“T”接变压器的线路3.5.3 保护灵敏度计算3.5.4 定时限过电流保护动作时间整定值3.6 线路保护计算实例3.6.1 35kV 线路保护计算实例3.6.2 10kV 线路保护计算实例附录A 架空线路每千米的电抗、电阻值附录B 三芯电力电缆每千米的电抗、电阻值附录C 各电压等级基准值表附录D 常用电缆载流量本文中涉及的常用下脚标号名称符号名称符号.平均值av 可靠rel 最大值Max 动作op 最小值Min 保护p 基准值 b 返回r 标幺值pu 分支br 额定值N 自起动ast 灵敏sen 启动st 接线con继电保护整定计算1.1 继电保护整定计算的基本任务和要求.1.1.1 继电保护整定计算的基本任务和要求继电保护装置属于二次系统，它是电力系统中的一个重要组成部分，它对电力系统安全稳定运行起着极为重要的作用，没有继电保护的电力系统是不能运行的。
继电保护阻抗继电器
圆的半径为： Zset Z0
其中
Z 0 0.5(Z set Z set )
动作方程可表示为：
Zm 0.5(1 )Zset 0.5(1 )Zset
Zm 0.5(1 )Zset 0.5(1 )Zset
当 1时 ，方程为；
Z m Z set
当 0时 ，方程为：
Z m 0.5Z set 0.5Z set
偏移特性阻抗继电器比相形式动作方程：
jX
Z set
Zm
C
R
D
Z set
Z Z C set m
Z Z D m set
以电压形式表示动作方程为：
K I K U C ur m uv m
动作 阻抗 特点
当加入继电器电压与电流之间 的相位差为不同数值时，动作 阻抗也随之而变。 动作阻抗具有最大值， 保护区最长。
灵 敏 角
当测量阻抗角等于整定阻抗 角时，此时动作阻抗具有最大 值，将此角度称为灵敏角。
3、偏移特性阻抗继电器
jX
Z set
Z0
Z m Z0
Zm
Z set
R
动作方程： Zm Z0 Zset Z0
方向判别的动作方程为： U r 15 arg 90 15 I r
3、零序电抗继电器
为克服单相接地短路时过渡电阻对保护 区的影响，应使阻抗继电器动作特性适应附 加测量阻抗的变化，使保护区稳定不变，零 序电抗继电器是广泛采用的一种阻抗继电器。 其动作特性是过整定阻抗端点有一个倾角 的直线。
方向阻抗继电器以电压形式表示的动作 方程为：
1 1 K uvU m K ur I m K ur I m 2 2
电力系统继电保护方向保护(2-2)
精品资料
归纳上述分析，可以知道： 在三相和两相短路情况(qíngkuàng)下，电压超前电流的 角度在下列角度之间：
K 90 K 120 K 60
（K ( 3 ) , K ( 2 )近处）
远处K
(2 BC
)的B相
远处K
(2 BC
)的C相
精品资料
24/48
考虑到，小电流接地系统的线路阻抗角为（60～75） 度之间，代入上述关系(guān xì)，可知：
A相电流>定值 A相方向为正
延时 跳闸
有方向元件的电流保护 (方向性电流保护)
精品资料
8/48
继电器连接方式的原理图
TQ
KAA KTT
KKSS
TQ
TV KKW KAA
+
KTT +
TA
TA
-
无方向
有方向
(fāngxiàng)
元件
精品资料
(fāngxiàng)
元件
9/48
三、方向(fāngxiàng)元件的工作原理(以三相短路为例) 仅讨论微机保护的实现方法
向性。 另外，出口三相短路时，没有电压，会出现 (chūxiàn) “死区”(Um=0)，故采用短路前的“记忆电压”进行 比较。
精品资料
27/48
短路前的“记忆电压”与“短路后的电流”进行 方向比较(bǐjiào)（短路方向判别）。
代替测 量电压 进行方 向判别
电压包络线
n为整数 — —保证相位；
U m
m
U
' m
Im .3
取U
' m
U m m
得到：U 'm与Im .3同方向
继电保护计算举例
继电保护计算举例继电保护是电力系统中非常重要的一项技术，其作用是在电力系统发生故障时，及时对故障进行切除，以保护电力设备和人身安全。
继电保护的设计与计算是保证系统可靠运行的关键步骤之一、以下是一个关于继电保护计算的具体举例，以帮助读者更好地理解和掌握这一技术。
假设有一个简化的电力系统，由发电机、变压器、电缆和负载组成。
发电机的额定功率为1000MW，变压器的容量为800MVA，电缆的额定电流为1000A，负载的功率为600MW。
为了保护这个系统，在发生故障时需要设计合理的继电保护装置。
首先，我们需要计算发电机的短路比。
短路比是指在发电机输出电力的额定状态下，发生故障时电压降低的程度。
根据电力系统的负荷特性和运行经验，通常将短路比限制在5%以下。
发电机的额定输出功率为1000MW，额定电压为10kV。
假设短路比为3%，即故障时电压降低为额定电压的97%。
则故障时的电压为0.97*10kV=9700V。
接下来，我们需要计算变压器的短路比。
变压器的短路比是指发生故障时，变压器的输出电压降低的程度。
同样地，根据经验，将变压器的短路比限制在5%以下较为合理。
变压器的容量为800MVA，额定电压为10kV。
假设短路比为2%，即故障时输出电压降低为额定电压的98%。
则故障时的输出电压为0.98*10kV=9800V。
在计算电缆的短路比时，我们需要根据电缆的额定电流和电缆的电阻来计算。
电缆的额定电流为1000A，电阻为0.5Ω/km，电缆长度为10km。
我们需要计算在故障时电压降低的程度。
根据欧姆定律，电缆的电阻损耗为V=I*R*L，其中V是电压降低，I是故障电流，R是电缆电阻，L是电缆长度。
故障电流可以通过电力系统的短路电流计算得到。
假设短路电流为10kA，则电压降低为V = 10kA * 0.5Ω/km * 10km = 50kV。
综上所述，发电机、变压器和电缆的短路比分别为3%、2%和5%。
根据经验，继电保护的动作时间为故障发生后的0.1秒到0.2秒之间。
继电保护计算举例
1、如下图网络，AB 、BC 、BD 线路上均装设了三段式电流保护，变压器装设了差动保护。
Ⅰ段可靠系数取1.25，Ⅱ段可靠取1.15，Ⅲ段可靠系数取1.15，自起动系数取1.5,返回系数取0.85，AB 线路最大工作电流200A ，时限级差取0.5s ，系统等值阻抗最大值为18Ω,最小AB 线路Ⅱ段动作电流为：AI II op 1803156815.11=⨯=被保护线路末端最小短路电流为：A I k 1369)2418(311500023min ,=+⨯⨯=灵敏度为：118031369〈=sen K 不满足要求。
改与相邻线路Ⅱ段配合，那么[注：同理，由于BD 线路Ⅱ段限时电流速断保护动作电流大于BC 线路，因此应与BD 线路Ⅱ段配合。
]AI kF 363)130162413(3115000max .=+++⨯=AI IIop 54336315.13.11=⨯⨯=5.25431369==sen K 满足要求。
动作时间tt t II op II op ∆+=21〔2〕定时限过电流保护A I IIIop 40620085.05.115.11=⨯⨯=近后备灵敏度：37.34061369==sen K 满足要求；远后备灵敏度：A I kE 927)202418(2115000min .=++⨯=28.2406927==sen K 满足要求。
[注：远后备BC 线路满足要求，必然BD 也满足要求，因BC 线路阻抗大于BD 线路。
]1697)1015.04.9(237000)2(min .=⨯+=k I ＞op I [注：按此计算能计算出保护区是否到达最小保护区，不能计算出保护区实际长度。
]因此灵敏度满足要求。
当需要计算出保护区长度时，可由下面计算公式求出最小保护区长度：1638)4.9(237000min =+⨯Z ，Ω=-⨯=9.14.91638237000min Z%19%100109.1min =⨯=L〔2〕限时电流速断保护1） 1〕 按躲过接在B 母线上的变压器低压侧母线短路整定A I k 461)30103.6(337000)3(max .=++=AI K I k ma op 6004613.1.)3(max .=⨯==2） 2〕 与相邻线路瞬时电流速断保护配合A I k 755)12103.6(337000)3(max.=++=AI op 108575525.115.1=⨯⨯=选以上较大值作为动作电流, 那么动作电流为1085A 。
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阻抗继电器
9 2020/2/17
2.电抗继电器
180o arg(ZK Zset ) 360o
（1）电抗继电器的作用
——防止双电源系统正方向外部故障阻抗继电器误动（超越）
（2）电抗继电器动作分析
g
g
g
g
工作电压：U op U M (I M K 3 I 0 )Zset
为了消除出口短路死区，需要保证短路时极化电压：（a）相位始 终不变（b）幅值不要降到零。
g
g
令U P ＝U1K
则不对称故障时极化电压不为0；出口对称短路时，靠记 忆措施使得极化电压不为0 。
阻抗继电器
4 2020/2/17
（1）继电器特性分析
①动作方程
g
g
g
相间阻抗继电器工作电压 U op U M I M gZset
g
g
极化电压：U P I 0 ZD
ZD为模拟阻抗（幅值为1， 角度为线路阻抗角）
g
动作方程： 90o
arg
U
g
op
90o，即
UP
阻抗继电器
g
g
g
90o
arg
U
M
(I
M
g
K3
I
0 )Zset
90o
I 0 ZD
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（2）电抗继电器动作分析
g
g
g
g
g
g
g
U P U 1M0 EM I M (ZSM ZkM )
代入动作方程，有
jX
90o arg ZkM Zset 90o
Zset
(ZSM ZkM )
短路阻抗ZkM的动作区是以ZSM+Zset为直径的圆内
0
特点：动作区包括原点， 因此阻无抗继正电器方向出口死区。
4.6.7 方向阻抗继电器实例
要求
（1）正方向故障无电压死区 （2）反方向故障可靠不误动
（1）死区
90o
arg
U&K
I&KZ -U&K
set
90o
g
g
|UK IK
Zset
||
g
IK
Zset
|
2
2
考虑到线路出口短路时，继电器U&K 0，则ZK 0，继电器不动作，即有电压死区。
阻抗继电器
O
B
Zset
Z kM
R
阻抗继电器
动作特性
11 2020/2/17
3.四边形阻抗继电器
jX
（1）四边形阻抗继电器的特点 ——抗过渡电阻能力强
（2）消除死区措施 ——带记忆的正序电压
折线AOC的动作方程改为
•
4 arg •
U 1
•
90o 1
I K3I0
A
1
2
B
Zset
Rset 3
g
90o
arg
U
g
op
90o
UP
5 2020/2/17
②正方向故障分析
ZSM M
IM
k
N ZSN
正方向故障图
g
g
E M UM ZkM
Z kN
EN
Q U M I M ZkM
故工作电压
g
g
g
g
U op I M ZkM I M Zset I M (ZkM Zset )
极化电压为故障前母线正序电压（如空载），则与M侧电源电势相同
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4.6.8 实用方向阻抗继电器
（1）正序电压极化的圆特性方向阻抗继电器 （2）四边形阻抗继电器 （3）工频变化量阻抗继电器（第5章）
阻抗继电器
3 2020/2/17
1.正序电压极化阻抗继电器
方向阻抗继电器方程
g
g
90o
arg
U
K
IK
g
Zset
90o
U K
令工作电压U&op U&K I&KZset，极化电压U&P U&K
＝AB、BC、CA
相间阻抗继电器极化电压
g
UpBiblioteka gU 1M 0
故障前母线正序电压
g
g
g
g
接地阻抗继电器工作电压 U op U M (I M K 3 I 0 )Zset
＝A、B、C；K为零序补偿系数
接地阻抗继电器极化电压
g
g
U P U1M0
动作方程
阻抗继电器
故障前母线正序电压
g
g
g
•
U P U 1M0 E N I M
Z
' N
Zk
代入动作方程，有
90o arg Zk Zset 90o
jX
(
Z
' N
Zk
)
短路阻抗-Zk的动作区是以以 Z’N -Zset为直径的圆内
Z
' N
D
Zset
特点：测量阻抗－Zk在第III象限，
0
而动作区在第I象限，因此阻抗继 Zk
0
动作方程
90o arg (Zk ) Zset 90o (Zk )
短路阻抗-Zk的动作区是以以 Zset为直径的圆内
阻抗继电器
R
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正序电压极化方向阻抗继电器的特点 *正方向故障无死区，反方向故障肯定不会误动 接地故障时U1不为0，接地阻抗继电器的极化电压不需要 记忆。
ZSM
R
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③反方向故障分析 ZS' M k Zk M I M
N ZSN
g
g
EM
Q U M I M Zk
Z MN UM
EN
故工作电压
g
g
g
U op I M (Zk Zset ) I M (Zk Zset )
极化电压为故障前母线正序电压（如空载），则与N侧电源电势相同
正方向接地故障：U M (I M K3 I 0 )ZkM
g
g
代入动作方程，有
90o
arg
(I
M
K 3 I 0 )(ZkM
g
Zset
)
90o
I 0 ZD
g
令＝90o－( arg ZD arg g I 0 g )
I M K3 I 0
A
动作方程变为
动作区
180o arg(ZkM Zset ) 360o
O 4
R C
——接地阻抗继电器
•
4
arg
U
•
1
90o 1
I
阻抗继电器
——相间阻抗继电器
12 2020/2/17
注
正序电压极化阻抗继电器、电抗继电器都是 通过电压方程进行判断，——方程判别式阻 抗继电器。
1 2020/2/17
（2）死区消除方法——两种
①记忆——将故障前电压加以记忆，微机保护中，可以直接利用 故障前一个或两个周波的电压进行比较，从而达到记忆的作用。 以前的保护采用L、C谐振记忆
②引入第三相电压——如正序电压，相当于引入了第三相电压， 因为计算正序电压需要A、B、C三相电压。
阻抗继电器
电器阻不抗继可电器能误动。
R
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（2）继电器的稳态特性
阻抗继电器极化电压
g
UP
g
U1M
继电器无记忆作用
正方向故障时 U&P U&1M I&MZkM
动作方程
90o arg ZkM Zset 90o Z kM
jX
Zset
反方向故障时 U&P U&1M I&M Zk