3.2 阻抗继电器及其动作特性

电源系统时，应配合方向元件使用。
Z set Z m 90 arg 90 Z set Z m
（4）上抛圆与下抛圆特性（以上抛圆为例） 圆心位置： (Z set1 Z set2 ) / 2
Zm
Z set1
Z set1 Zm
1 半径： ( Z set1 Z set 2 ) 2
Zm
Z set 2
Z m Z set 2
①绝对值比较原理
1 1 Z m ( Z set1 Z set 2 ) ( Z set1 Z set 2 ) 2 2
②相位比较原理
Z set1
Zm
Z set1 Z m
Z set1 Z m 90 arg 90 Z m Z set 2
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
（1）偏移圆特性 圆心位置： (Z set1 Z set2 ) / 2
j
Z set1
Z set1 Z m
半径：
动作方程：
1 ( Z set1 Z set 2 ) 2
Z k1
Zk 2 Z Z set set 不动作
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。
动作
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？
Z set 2
Z m Z set 2
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）。
Z set1
最灵敏角（阻抗角）
Z set 2
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。
Z set Z m 90 arg 90 Zm
（3）全阻抗圆特性 圆心位置：原点
Z set Z set Z m Zm Z set Z set Z m
半径： Z set 动作方程：
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
（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
Z set1 Z m 90 arg 90 Z m Z set 2
Z set1
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：
Z set1 Z m arg Zm
（2）方向圆特性
圆心位置：
Z set / 2
1 Z set 2
Z set
Z set / 2
Z set Z m
半径：
动作方程：
Zm
①绝对值比较原理
1 1 Z m Z set Z set 2 2
②相ห้องสมุดไป่ตู้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。
则动作区域的形状就会发生变化。
Z set
90
j
90
Z set
90
Z set1
苹果形特性 橄榄形特性
苹果形特性的优点
j
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。
正常负荷时
Z set
金属性短路时 有过渡电阻时
过负荷时
R
苹果形特性
橄榄形特性的优点和缺点
Z set1
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
（1）电抗特性
动作方程：
①绝对值比较原理
jX
j 2 X set
不动作区
动作方程：
①绝对值比较原理
1 1 Z m ( Z set1 Z set 2 ) ( Z set1 Z set 2 ) 2 2
②相位比较原理
Z set 2
Z m Z set 2
Z set1 Z m 90 arg 90 Z m Z set 2
下抛圆特性的阻抗元件通常应用 于发电机失磁保护中。
Z m j 2 X set
Zm Zm j 2 X set
②相位比较原理
jX set
动作区
Zm
R
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
3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念
发生短路 测量故障环 路上的Zm
j
Z set
Z k1
Zm与整定阻 抗Zset比较 Zk 2
确定故障区 段
Z set
区内故障时动作
ZL
前提：Zm Z k3 与Zset在同 一直线上
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。
jj
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