阻抗继电器的接线方式_继电保护

阻抗继电器的接线方式一、对阻抗继电器接线方式的基本要求及常用接线方式阻抗继电器的接线方式是指接入阻抗继电器的电压和电流İ.m U m 分别取用什么电压和电流的接线方法。

对于阻抗继电器，接入电压和电流将会直接影响阻抗继电器的测量阻抗 Ｚm 。

根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压 和电流İ.m U m 应满足如下要求： （１）阻抗继电器的测量阻抗应与短路点到保护安装处的距离成正比，而与系统的运行方式无关；（２）阻抗继电器的测量阻抗还应与故障类型无关，也即保护范围不随故障类型而变化。

类似于功率方向继电器接线方式中的定义，阻抗继电器的接线方式分为0 º 接线，+30 º 接线和－30 º接线。

电压、电流的具体接线方式见表3－3。

表3－３ 阻抗继电器的常用接线方式具体接线如表3－３所示。

按此种方式接线，加到继电器上的电压和电流相位差为0 º。

现对各种相间短路时阻抗继电器的测量阻抗进行分析。

分析时，测量阻抗仍用电力系统一次测量阻抗表示或假定电流互感器，电压互感器的ＫI ＝ＫU ＝１。

１、三相短路图3-31 三相对称短路时测量阻抗的分析如图3-31所示，当线路发生三相短路时，由于为对称性短路。

因此，三个阻抗继电器的工作情况完全相同，故可以其中一相为例进行分析，如KR1。

设短路点Ｋ至保护安装处之间的距离为，线路每千米的正序阻抗为Z l 1，则加入继电器KR1的电压应为.AB U =－＝İ.A U .B U A Z 1l －İB Z 1l ＝（İA －İB ）Z 1l阻抗继电器的测量阻抗为l Z I I U Z BA AB m 1...)3(1=−=（3-29）同理可得，KR2、KR3的测量阻抗为(3)(3)23m m 1Z Z Z ==l由此可见，三个阻抗继电器的测量阻抗相等，且均等于短路点到保护安装点之间的阻抗。

当保护范围内发生三相短路时，三个继电器均能动作。

２、两相短路图3-32 两相短路时测量阻抗的分析如图3-32所示，设ＡＢ两相短路。

对接于故障相间的阻抗继电器KR1而言，其所 加电压为.AB U =－＝İ.A U .B U A Z 1l －İB Z 1l ＝（İA －İB ）Z 1l此时，阻抗继电器KR1的测量阻抗为l Z I I U Z BA AB m 1...)2(1=−=（3-30）可见，与三相短路的测量阻抗相等。

当保护范围内发生两相短路时，KR1也能正确动作。

但对阻抗继电器KR2和KR3而言，由于所加电压为故障相与非故障相间的电压，其数值较高，而电流却只有一个故障相的电流，其值较(İ.AB U A －İB )小，因此，它们的测量阻抗比(2)1m Z 大，不能动作。

但由于KR1能正确动作，所以整套保护不会因为KR2、KR3的拒动而受到影响。

３、中性点直接接地系统中的两相接地短路图3-33 中性点直接接地系统中两相接地短路时测量阻抗的分析如图3-33所示，仍以A －B 两相故障为例。

显然，因为系统中性点接地，两相故障电流经地形成回路，İA ≠İB 。

可以认为导线A 、B 具有耦合关系，并设Z L 为每千米的自感阻抗，Z M 表示每千米的互感阻抗，则安装地点的故障相电压可表示为.A U ＝＋ .A I L Z l .B I M Z l .B U ＝＋.B I L Z l .A I M Z l 故得阻抗继电器KR1的测量阻抗为lZ l Z Z I I lZ Z I I I I U U I I U Z M L BA M LB A BA B A BA AB m 1...........)1,1(1)())((=−=−−−=−−=−=（3-31）KR2、KR3的测量阻抗可仿此分析，仍然可得(1.1)(1.1)23m m 1Z Z Z ==l由此可见，在中性点接地系统中发生两相接地短路时，三个阻抗继电器都能正确测量短路阻抗，当在保护范围发生故障时，均能正确动作。

综上所述，阻抗继电器采用0 º接线，在被保护线路发生各种相间短路时，其测得的阻抗相同，且仅与保护安装处至故障点间的距离成正比，不会使保护范围随故障类型、系统运行方式的变化而变化。

为此，切除相间短路故障的阻抗继电器常采用0 º接线。

三、相间短路阻抗继电器的30 º接线方式如表3-3所示，此种接线方式有+30°和－30°两种。

以阻抗继电器KR1为例，在三相和AB 两相短路时，其测量阻抗可表示为Xj X AB AXB A AAB m Z e Z I I I Z I I I U Z )1()1()()30(.......ϕ−−=−=−==°+ （3-32）Xj X BA BXB A BAB m Z e Z I I I Z I I I U Z )1()1()()30(......ϕ−−=−=−−=−=°− （3-33）（3-32）式和（3-33）式可合并写成m Z = （3-34） (1)j X e Z ϕ±−式中——不同运行情况下所反应的阻抗 X Z ϕ—— 超前的角度 İA İB 对（3-34）式可整理为[(1m Z == XZ 此m Z角度偏移°；若为30±o 30−o ）３、两相短路以A ，B 两相短路为例，此时İ=－İA B ，即超前İİA B °=180ϕ，X Z 仍为1Z l ，所以12m Z Z l = （3-38）即测量阻抗的数值是每相短路阻抗的2倍，相位与线路的阻抗角相等。

由此可见，采用30°接线方式时，测量阻抗的数值和相位随故障类型的改变而改变。

这种接线方式的用途为：（1）对全阻抗继电器而言，因继电器无方向性，故其动作阻抗与角度无关，但测量阻抗在两相短路时为12Z l 1l ，故障类型不同，测量阻抗数值不同，也即其保护范围不同，与前述距离保护对阻抗继电器接线方式的基本要求相矛盾，因此，此种接线不宜于作为距离元件的接线。

（2）对圆特性的方向阻抗继电器，如图3-34所示。

若整值按两相短路来选择，即12set Z Z l =，则圆的直径为12Z l ，最灵敏角为L ϕ。

当距离保护末端发生三相短路时，=12cos(30)OP Z Z l =±o 1l =m Z ，因此，这说明三相短路与两相短路时的保护范围是相同的。

图3-34 方向阻抗继电器用于30°接线时的起动特性（3）在输电线的送端，当采用30−o 接线时，在正常运行情况下其测量阻抗一般位于第四象限，提高了正常运行时躲过负荷阻抗的能力。

而在输电线路的受端采用+30°接线时，也具有同样的效果。

相反地，在送电端不能用+30°接线，受电端也不能用接线。

30−o 四、反应接地故障阻抗继电器的接线方式 在中性点直接接地的电网中，当零序电流保护不能满足继电保护的要求时，一般考虑采用反应接地故障的接地距离保护。

因此，对这种阻抗继电器的接线方式应作进一步的讨论。

当线路发生单相接地故障时，故障相电压减小，电流增大，而线路相间电压仍然很高。

因此，阻抗继电器为了能反应单相接地故障，就应将故障相的电压和电流引入继电器。

那么，若继电器按此种方式接线，其测量阻抗为多少呢？设线路的A 相发生接地短路，对A 相阻抗继电器的测量阻抗分析如下：=..A m U U =m İA İ将保护安装处母线电压，短路点电压及单相接地短路电流分别用对称分量表示为.A U .KA U A İ0.2.1..U U U U A ++=0.2.1..k k k kA U U U U ++= （3‐39）A İ=++1İ2İ0İ按照各序的等效网络，在保护安装点母线上各对称分量的电压与短路点的称分量电压之间，应具有如下关系：l Z I U U k 11.1.1.+= （3‐40） l Z I U U k 22.2.2.+= l Z I U U k 00.0.0.+=所以0.2.1..U U U U A ++= =+（++0.2.1.k k k U U U ++l Z 11.I 2.I .010I Z Z ）=（++－+l Z 11İ2İ0İ.0I .010I Z Z ）=1(Z l A İ+0İ011Z Z Z −） （3‐41） 因此，单相接短短时，阻抗继电器采用和=的接线方式时，其测量阻抗为 ..A m U U =m İA İ ....AA mm m I U I U Z ==l Z Z I I l Z A)(10..01−+= （3‐42）显然，测量阻抗不仅正比于故障点到保护安装处的距离，而且还与比值Aİİ有关。

而这个比值又与中性点接地数目及其分布有关，不是常数。

故继电器就不能准确地测量从短路点到保护安装地点之间的阻抗，因此，不能采用此种接线方式。

为使阻抗继电器的测量阻抗不受运行方式的影响，而且和相间短路时测量阻抗一样，仍为1m Z Z l =，由上述分析可知，必须增加补偿电流，使加入继电器的电流为0..110.0.110..0.333I K I Z Z Z I I Z Z Z I I I A A A m +=−+=−+= （3‐43）式中0131Z Z K Z −=，称为零序电流补偿系数，一般认为零序阻抗角与正序阻抗角相同，即K 为实数。

则阻抗继电器的测量阻抗为.mm m I U Z =＝l Z 1可见，反应接地故障的阻抗继电器，采用加相电压和补偿后的相电流的接线方式能满足要求。

这种接线方式，在接地距离保护和综合重合闸的选相元件中得到了广泛的应用。

其接线原理图见图3-35。

图3-35 反应接地故障阻抗继电器的接线方式。