第三章 电网的距离保护

第二节 阻抗继电器
阻抗继电器的作用是测量短路点到保护安装处之 间的距离（即阻抗），并与整定值进行比较，以 确定保护是否应该动作。
单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压
量（可以是相电压或线电压）和一个电流量（可 以是相电流或两相电流差）。
加入阻抗继电器电压与电流的比值称为测量阻抗，
即：
.
ZK
（1）特点
动作具有方向性； 动作阻抗随着加入继电器的电压与电流之间的相
位差的不同而改变。为使继电器工作在最灵敏， 应选择整定阻抗角等于线路短路阻抗角。 在正方向出口短路时，Zk＝0，继电器不动作， 故方向阻抗继电器有死区。 可见，方向阻抗继电器 既能测量阻抗的大小； 同时，又能判别短路故障的方向。
为本线路距离Ⅰ段的后备，其动作时限一般为0．5s。 （3）距离Ⅲ段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，同时也
作为本线路距离Ⅰ、Ⅱ段的近后备保护，其动作时限按阶梯形时限 特性选择。
三、距离保护的主要组成元件
距离保护主要由起动元件、测量 元件、时间元件组成。
在正常运行时，起动元件不起动， 距离保护装置处于被闭锁状态。 当正方向发生故障时，起动元件 动作，使距离保护装置投入工作。 如果故障点位于距离Ⅰ段保护范 围内，则ZⅠ动作后直接起动出口 元件，瞬时动作于跳闸；如果故 障点位于距离Ⅱ段保护范围内， 则ZⅡ动作后起动距离Ⅱ段的时间 元件tⅡ,以tⅡ延时起动出口元件 而动作于跳闸；如果故障点位于 距离Ⅲ段保护范围内，则ZⅢ动作，
900
对于相位比较式：
900
A、当测量阻抗位于圆周上时： 900
B、当90测0 量 阻抗ar位g Z于set圆内Zk时：900 C、当测量阻抗位Z于set.圆 外Zk时：.
故有：900
arg
I
.
k
Z set
U
.
k
900
I k Zset U k
2、方向阻抗继电器
动作特性圆是以整定阻抗为直径，园周 通过坐标原点的圆 ，圆内为动作区， 圆外为不动作区，圆周是动作边界 。
（1）特点
动作不具有方向性； 动作阻抗与加入继电器的电压与电流之间
的相位差无关，即：
Zop Zset
（2）动作条件
对于幅值比较式：圆内任何一点至圆心的
连线小于圆的半径，而这一连线就是测量
阻抗，当测量阻抗位于圆内时，继电器就
.
.
动作。 Zk Z set Uk I k Z set
故有：
1 2
(1
)Z
set
.
U
k
1 2
.
I
k
(1
)Z
set
Fra Baidu bibliotek
1 2
.
I
k
(1
) Z set
90对0 于a相rg 位Zs比et 较Zk式：900
Zset Zk
.
.
900 arg
I k Z set U k
.
.
900
I k Zset U k
二、阻抗继电器的接线方式
阻抗继电器的接线方式是指接入阻抗继 电器相别电压和相别电流的组合方式。
二、距离保护的时限特性
距离保护的动作时间t与保护安装处到短路点之间的距离L的关系，
称为距离保护的时限特性。 目前广泛应用具有三段阶梯形动作范围的时限特性，如图所示： （1）距离Ⅰ段只能保护线路全长的80％～85％，其动作时限为0s； （2）距离Ⅱ段以反应本线路末端15％～20％范围内故障为主，同时作
为了尽量简化接线，且便于制 造和调试，通常把阻抗继电器 的动作特性扩大为一个圆，圆 内为动作区，圆外为非动作区， 如图所示。
1、全阻抗继电器
动作特性园是以整定阻抗Zset为半径，以 坐标原点O为圆心的一个圆，园内为动作 区，圆外为不动作区，圆周是动作边界， 如图所示。
使继电器动作的最大测量阻抗称为动作阻 抗Zop。
对阻抗继电器接线方式的基本要求是： （1）继电器的测量阻抗必须正比于保护
U
.
K
R
jX
IK
单相式阻抗继电器的动作特性可以在复数阻抗平 面上分析，并用一定的几何图形来表示。
一、阻抗继电器的动作特性
阻抗继电器的测量阻抗与复数 平面上的一相量相对应。当正 方向短路时，测量阻抗在第一 象限；而当反方向短路时，测 量阻抗在第三象限。
当给定阻抗继电器的整定值Z set，如果在保护范围内部故障 时，则： |Zk|≤|Zset|，故 其动作特性为一直线。
距离保护是指反应故障点至保护安装处 之间的距离，并根据该距离的远近确定 动作时限的一种保护。
测量阻抗的大小反映故障点到保护安装 处的距离（短路阻抗）。
故障点离保护安装处越近，保护动作时 间越短；反之越长。从而保证了动作的 选择性。
一、距离保护的基本工作原理
实质上，距离保护是反映电压与电流的比值，即测量阻抗 而工作的保护。
第三章 电网的距离保护
距离保护是利用测量阻抗的大小来反映故障 点到保护安装处之间的距离（短路阻抗）， 其保护范围比较稳定，灵敏度较高。
本章重点 1、距离保护的基本工作原理 2、阻抗继电器的动作特性 3、阻抗继电器的接线方式 4、影响距离保护正确工作的因素及防止方法 5、距离保护的整定计算原则
第一节 距离保护概述
（2）动作条件
对于幅值比较式：
Zk
1 2
Z set
1 2 Z set
U k
1 2
Ik Z set
1 2
Ik
Z set
对于相位比较式：
90 arg Zset Zk 90
Zk
90
arg
Ik
Zset U U k
k
90
3、偏移特性阻抗继电器
动作特性圆是介于全阻抗继电器与方向阻 抗继电器之间，即向第三象限偏移了一个 量。
（1）正Z常K 运UIK行K 时UIlo：Na Zloa 数值较大
（2）发Z生K 故 UI障KK 时 U：IkB Z1Lk 数值较小
可见，测量阻抗Zk的大小反映故障点到保护安装处的距离 （即短路阻抗）。当测量阻抗Zk小于或等于预先规定的整 定阻抗Zset时，则保护动作；反之，保护不动作。根据距 离远近（或测量阻抗的大小）确定其动作时间，即可保证 其选择性。
A、正方向整定阻抗为：Zset B、反方向整定阻抗为：-αZset C、圆心为：（Zset－αZset)/2 D、半径为：（Zset＋αZset)/2
（1）特点
动作阻抗随着加入继电器的电压与电流 之间的相位差的不同而改变；
没有完全的方向性。
（2）动作条件
对于幅值比较式：
Zk
1 2
(1
)Z
set