阻抗继电器及其动作特性

jX
j2X set
不动作区
Zmj2Xset
jX set
动作区
Zm
R
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。
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实际电抗特性曲线及动作方程：
90 arZ g mjX set90
jX set
jX
jX set
R
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（2）电阻特性 动作方程： ①绝对值比较原理
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（1）偏移圆特性
j
பைடு நூலகம்
圆心位置： (Zse1tZse2t)/2 半径： 12(Zset1Zset2)
动作方程：
①绝对值比较原理
Z set 2
Zm1 2(Zse 1 t Zse 2)t1 2(Zse 1 tZse 2)t
②相位比较原理
90 arZ gse1tZm90 ZmZse2t
Z set 2
过负荷时
正常负荷时
R
苹果形特性
橄榄形特性的优点和缺点
Z set 1
优点：有较高的耐过负荷的能力 缺点：耐过渡电阻的能力差
3.直线特性的阻抗元件 （1）电抗特性 （2）电阻特性 （3）方向特性
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（1）电抗特性
动作方程： ①绝对值比较原理
ZmZmj2Xset
②相位比较原理
90arZ gmjXse t 90 jXset
jjZ
set
Z
Z
set
k
2
不动作
Z k1
动作
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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： （１）各种形状的动作区域如何描述？ （２）各形状的动作区域在动作特性方面有和特点？
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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。
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1.圆特性阻抗继电器 （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
（3）全阻抗圆特性 圆心位置：原点
半径：Z set
动作方程：
Z set ZsetZm Zm
Zset ZsetZm
①绝对值比较原理
Zm Zset
②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。
90 arZ gset Zm90 Zset Zm
（4）上抛圆与下抛圆特性（以上抛圆为例）
圆心位置： (Zse1tZse2t)/2
Zm
半径： 12(Zset1Zset2)
动作方程：
Z set 1
Zset1 Zm
①绝对值比较原理
Zm1 2(Zs1 e tZse 2)t1 2(Zs1 e tZse 2)t
Z set 2 ZmZse2t
②相位比较原理
90arZ gse1tZm90 ZmZse2t
Z set 1
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。
Z set 2
0
2.苹果形特性和橄榄形特性
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：
argZse1tZm
Zm
则动作区域的形状就会发生变化。
下抛圆特性的阻抗元件通常应用 于发电机失磁保护中。
（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。
0
90 arZ g s1 e tZm90
ZmZse 2t
前提：Zm 与Zset在同
Zk3
一直线上
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3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念
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。
Z set 1
最灵敏角（阻抗角）
Z set 2
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（2）方向圆特性
圆心位置： Zset / 2
半径：
1 2
Z
set
动作方程：
Zset / 2
Z set ZsetZm Zm
①绝对值比较原理
Zm12Zset 12Zset
②相位比较原理
90 arZ gset Zm90 Zm
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。
ZmZm2Rset
jX
Zm
Zm2Rset
R set 2Rset R
动作区 不动作区
②相位比较原理
90arZ gmRse t 90 Rset
Zm
ZmRset
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Rset
（2）电阻特性
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Z set
j
90
90
Z set
90
Z set 1
橄榄形特性
苹果形特性
苹果形特性的优点
j
金属性短路时
Z set
有过渡电阻时
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。
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
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3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念
发生短路
j 测量故障环
路上的Zm
Zm与整定
Z
Z 阻较抗Zset比k
set
2
Z set
Z k1
区内故障时动作
确定故障区 段
ZL
Z set 1
Zse1t Zm
Zm
ZmZse2t
Z set 1
Zse1t Zm
Zm
ZmZse2t
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。
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 用作距离保护的后备段（III段）。