第三节 阻抗继电器的接线方式

U AB ( I A − I B ) Z 1 L = = (1 − e − jϕ ) Z 1 L IA IA U AB ( I A − I B ) Z 1 L = = (1 − e jϕ ) Z 1 L − IB − IB
将以上两式合并写成
Z J = (1 − e ∓ jϕ ) Z 1 L
1． 正常运行情况
Z J = (1 − e ∓ j120 ) Z fh = 3Z fh e ± j 30
测量阻抗的数值为每相负荷阻抗的 3 倍，阻抗角则较负荷阻抗的角度偏移 ± 30 ，当采用 + 30 接线时 ， 测量阻抗的阻抗角向超前于每相负荷阻抗的方向移动 30 ， 而当采用 − 30 接线时， 则向滞后方向移动 30 。 2. 2. 三相短路 三相短路与正常运行时相似，只是 Z1 L 为短路点到保护安装地点之间每相的正序阻抗，因此
= I A Z1 L +
Z 0 L − Z1 L I 0 Z1 L Z1 L
= ( I A + 3 KI 0 ) Z 1 L
式中
KI 0 ——称为零序补偿电流，其中
K=
1 Z 0 − Z1 3 Z1 ，为常数；
U AB = U A − U B = I A Z 1 L − I B Z 1 L = ( I A − I B ) Z 1 L
此时，阻抗继电器的测量阻抗为
(3 ) ZJ 1 =
U AB = Z1 L IA − IB
结论：在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点之间的正序阻抗，三个继 电器均能正确动作。 2．两相短路 如图 3‐32 所示，设以 AB 两相短路为例，分析此时三个阻抗继电器的测量阻抗。对 J 1 而言
抗一般位于第四象限，它将具有更好的避越长距离重负荷线路负荷阻抗的能力，而在输电线路的受电端采 用 + 30 接线时，也具有同样的效果。 四、反应接地短路阻抗继电器的接线 单相接地故障时，只有故障相电压降低，电流增大，而任何相间电压都是很高的。因此应将故障相的 电压和电流加入到继电器中，对 A 相阻抗继电器，接入继电器的电压为
即测量阻抗的数值为每相短路阻抗的 2 倍，相位则等于线路的阻抗角。 采用 30 接线方式的阻抗继电器在不同故障类型时，其测量阻抗的数值与相位均不相同，这种接线方
3Z1l
jX
2 Z1l
3Z1l
30 30
ϕd
R
0
图3-34 方向阻抗继电器用于30 接线时的动作特性
式可应用于圆特性方向阻抗继电器。如图 3‐34 所示，三相短路与两相短路时的保护范围一样。 这种接线方式较简单，电流互感器的负担也较轻，因此，除了用于圆特性的方向阻抗继电器外，还可用 于作为起动元件的全阻抗继电器。此外在输电线路的送电端，当采用 − 30 接线时，在正常情况下其测量阻
U AB = I A Z 1 L − I B Z 1 L = ( I A − I B ) Z 1 L
E
Z
L
(2 ) d AB
图3-32 两相短路测量阻抗分析
则
(2) ZJ 1 =
U AB = Z1 L IA − IB
结论：与三相短路时的测量阻抗相同。因此， J 1 能正确动作， J 2 和 同理，在 BC 或 CA 两相短路时，相应地分别有 J 2 和 3． 3． 中性点直接接地电网中两相接地短路
U A = U d1 + U d 2 + U d 0 + I1Z1 L + I 2 Z 2 L + I 0 Z 0 L
= I1Z1 L + I 2 Z 2 L + I 0 Z 0 L = ( I1 + I 2 + I 0 )Z1 L − I 0 Z1 L + I 0 Z 0 L
U A = I AZ L L + I B Z M L U B = I B Z L L + I AZ M L
继电器 J 1 的测量阻抗为
(1.1) ZJ = 1
U AB ( I − I B )( Z L − Z M ) L = A IA − IB IA − IB
第三节 阻抗继电器的接线方式
一、对距离保护接线方式的要求及接线种类
加入继电器的电压和电流应满足如下要求： 1． 1． 继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保障安装处的距离成正比。 2． 2． 继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。 阻抗继电器常用的接线方式有四类，如表 3‐1 中所示。表中“Δ”表示按相间电压或相电流差， “Y”表 示按相电压或相电流。 表3-1 阻抗继电器的常用接线方式
接入继电器的电流
I j = I A + 3KI 0
，则故障相阻抗继电器的测量阻抗为
(1) Z JA =
UA = Z1 L I A + 3KI 0
它能正确地测量从短路点到保护安装地点间的阻抗。为了反应任一相的单相接地短路，接地距离保护也 必须采用三个阻抗继电器。这种接线方式同样能够正确反应两相接地短路和三相短路，此时接于故障相的 阻抗继电器的测量阻抗均为 Z1 L 。
= ( Z L − Z M ) L = Z1 L
其值与三相短路时相同，保护能够正确的动作。 三、反应相间短路阻抗继电器的 30 接线 这种接线方式有两种，以继电器 J 1 为例，在三相和 AB 两相短路时，其测量阻抗为
Z J ( +30 ) = Z J ( −30 ) =
Z J = 3Z 1 Le ± j 30
即测量阻抗的数值为每相线路阻抗的 3 倍，相位则比线路阻抗角偏离 ± 30 。 3. 两相短路 以 AB 两相短路为例， I A 超前于 I B 的角度 180 ，因此
Z J = (1 − e ∓ j180 ) Z 1 L = 2 Z 1 L
接线方式 继电器
UΔ 0 0 IΔ
UJ
( )
IJ
UΔ − 30 0 − IY
UJ IJ
(
)
UΔ 30 0 IY
UJ
( )
IJ
IA IB IC
UY I Y + K 3I 0
UJ UA UB UC
IJ I A + K 3I 0 I B + K 3I 0 I C + K 3I 0
J1 J2 J3
U AB I A − I B U AB
J3 不会动作。
J3 能准确测量出 Z1 L 而正确动作。
A B C
Z
IA IB
IC = 0
(1.1) d AB
L
图3-33
(1.1) 测量阻抗的分析 d AB
如图 3—33 所示，设故障发生在 AB 相，它与两相短路不同之处是地中有电流流回，因此 I A ≠ − I B 。 我们可以把 A 相和 B 相看成两个“导线——地”的送电线路并有互感耦合在一起，设 Z L 表示每千米的自感 阻抗， Z M 表示每千米的互感阻抗，则保护安装地点的故障相电压应为
− IB
U AB U BC U CA
U BC I B − I C U BC − I C U CA I C − I A U CA − I A
二、反应相间短路阻抗继电器的 0 接线
E
Z
L
d (3 )
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图3-31 三相短路测量阻抗分析
1、三相短路 以 J 1 为例分析之。设短路点至保护安装地点之间的距离为 L 千米，线路每千米的正序阻抗为 Z 1Ω ，则保护 安装地点的电压 U AB 应为