電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理課程教案目錄第一章 緒論第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)第三章 電網(wǎng)的距離保護(hù)第四章 輸電線縱聯(lián)保護(hù)第五章 自動(dòng)重合閘第六章 電力變壓器的繼電保護(hù)第七章 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)第八章 母線的繼電保護(hù)第一章緒論一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用1. 繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。 繼電保護(hù)技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要包括電力系統(tǒng)故障分析、各種繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)方法、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)。 繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。P1 繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。2. 電力系統(tǒng)

2、的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)：（三相交流系統(tǒng)）* 故障：各種短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和斷線（單相、兩相），其中最常見且最危險(xiǎn)的是各種類型的短路。其后果：1.電流I增加危害故障設(shè)備和非故障設(shè)備；2電壓U降低或增加 影響用戶的正常工作；3破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大（系統(tǒng)振蕩，電壓崩潰）4發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，出現(xiàn)I2，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加發(fā)熱；發(fā)生接地故障時(shí)出現(xiàn) I0，對(duì)相鄰?fù)ㄓ嵪到y(tǒng)造成干擾* 不正常運(yùn)行狀態(tài)：電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒(méi)有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如：過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、頻率降低、系統(tǒng)振蕩等。3繼電保護(hù)的作用：（1） 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅

3、速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障設(shè)備迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；（2） 反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件（例如有無(wú)經(jīng)常值班人員）而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。二、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類：1 基本原理：為區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)必須找出兩種情況下的區(qū)別。 I增加 故障點(diǎn)與電源間 >過(guò)電流保護(hù) U降低 母線電壓 >低電壓保護(hù) 相位變化，變化； 正常：為負(fù)荷的功率因數(shù)角一般為0-30°左右 短路：為輸電線路的阻抗角一般為60°85°>方向保護(hù). 測(cè)量阻抗降低，Z=

4、模值減少 >阻抗保護(hù) 雙側(cè)電源線路外部故障： 內(nèi)部故障： 電流差動(dòng)保護(hù)。 反映I2 ，0 的 序分量保護(hù)等。 非電氣量：瓦斯保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)原則上說(shuō)：只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可找出一種原理，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。2 構(gòu)成以過(guò)電流保護(hù)為例：正常運(yùn)行： LJ不動(dòng)故障時(shí)： LJ動(dòng)>SJ動(dòng)（延時(shí)）>XJ動(dòng)>信號(hào) TQ動(dòng)> 跳閘（常用繼電器及觸點(diǎn)的表示方法參考 附錄1 P230）保護(hù)裝置由測(cè)量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。（1） 測(cè)量元件作用：測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定

5、的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。（2） 邏輯元件作用：根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。 邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。（3） 執(zhí)行元件： 作用；根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時(shí)跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作。3.分類： 幾種方法如下：（1） 按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器

6、保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等；（2） 按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等；（3） 按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過(guò)勵(lì)磁保護(hù)等；（4） 按構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的繼電器原理分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；（5） 按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等；主保護(hù) 滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù) 主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保

7、護(hù)兩種。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)近后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。三、對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求：對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。 即保護(hù)的四性。（一） 選擇性：P4 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。例：當(dāng)d1點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1、2動(dòng)跳

8、1DL、2DL，有選擇性當(dāng)d2點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)5、6動(dòng)跳5DL、6DL，有選擇性當(dāng)d3點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)7、8動(dòng)跳7DL、8DL，有選擇性當(dāng)d3點(diǎn)短路時(shí)，若保護(hù)7拒動(dòng)或7DL拒動(dòng)，保護(hù)5動(dòng)跳5DL（有選擇性）若保護(hù)7和7DL正確動(dòng)作于跳閘，保護(hù)5動(dòng)跳5DL，則保護(hù)5為誤動(dòng)，或稱保護(hù)5越級(jí)跳閘（保護(hù)5失去選擇性）小結(jié)：選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，在區(qū)外不動(dòng)作。當(dāng)主保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善（對(duì)保護(hù)裝置拒動(dòng)、DL拒動(dòng)、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動(dòng)作均起后備作用）且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。但遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障的時(shí)間較長(zhǎng)。在高壓電網(wǎng)中，應(yīng)加強(qiáng)

9、主保護(hù)。（二） 速動(dòng)性：保護(hù)的動(dòng)作速度應(yīng)盡可能快速?？焖偾谐收系暮锰帲?提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；減少用戶在低電壓下的動(dòng)作時(shí)間；減少故障元件的損壞程度 ，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 ；t故障總切除時(shí)間；tbh-保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；tDL-斷路器動(dòng)作時(shí)間；一般的快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.060.12s，最快的可達(dá)0.010.04s。一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.060.15s，最快的可達(dá)0.020.06s。所以，切除故障的最快時(shí)間為：0 。030。1s。（三） 靈敏性：P5指在最不利的條件下，保護(hù)裝置對(duì)故障的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論運(yùn)行方式大小、短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地反

10、應(yīng)。通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，并表示為Klm。對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過(guò)量保護(hù)（如電流保護(hù)）對(duì)反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的欠量保護(hù)（如低電壓保護(hù)）其中故障參數(shù)的最小、最大計(jì)算值是根據(jù)實(shí)際可能的最不利運(yùn)行方式、故障類型和短路點(diǎn)位置來(lái)計(jì)算的。在繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程（DL40091）中，對(duì)各類保護(hù)的靈敏系數(shù)Klm的要求都作了具體規(guī)定（參見附錄2，P231）。（四） 可靠性：P5指發(fā)生了屬于某保護(hù)裝置動(dòng)作的故障，它應(yīng)能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（拒動(dòng)）；而在發(fā)生不屬于本保護(hù)動(dòng)作的故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（誤動(dòng)）。影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好

11、壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡(jiǎn)明，觸點(diǎn)多少等；外在的：運(yùn)行維護(hù)水平、安裝調(diào)試是否正確。上述四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(gè)基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。四、發(fā)展： 原理：隨電力系統(tǒng)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展從保護(hù)原理看：過(guò)電流保護(hù) （最早熔斷器） 電流差動(dòng)保護(hù) 方向性電流保護(hù)（1901年） （1908年） （1910年） 距離保護(hù) 高頻保護(hù) 微波保護(hù) 行波保護(hù)、光纖保護(hù) （1920年） （1927年） （50年代） （70年代誕生、50年代有設(shè)想）從構(gòu)成保護(hù)裝置的元件看：機(jī)電型 電子型 微機(jī)型（我校80年代）(

12、電磁型、感應(yīng)型、電動(dòng)型) 晶體管 集成電路 20世紀(jì)50年代 60年代末提出 70年代后半期出樣機(jī)繼電保護(hù)的基本知識(shí) 一 互感器：（1） 電流互感器： 1 作用：（一次）大電流變換為（二次）小電流（額定值為5A或1A）；隔離作用。2 工作特點(diǎn)和要求：1） 一次繞組與高壓回路串聯(lián)，I1只取決于所在高壓回路電流，而與二次負(fù)荷大小無(wú)關(guān)。2） 二次回路不允許開路，否則會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的高電壓，危及人身及設(shè)備安全。3） CT二次回路必須有一點(diǎn)直接接地，防止一、二次繞組絕緣擊穿后產(chǎn)生對(duì)地高電壓，但僅一點(diǎn)接地。4） 變換的準(zhǔn)確性。3 極性：“減極性”原則：當(dāng)同時(shí)從一、二次繞組的同極性端子通入相同方向電流時(shí)，它們?cè)?/p>

13、鐵芯中產(chǎn)生磁通的方向相同。當(dāng)從一次繞組“*”標(biāo)端通入交流電時(shí)，則在二次側(cè)感應(yīng)電流從“*”標(biāo)端流出。從兩側(cè)同極性端觀察時(shí)，反方向，稱為減極性標(biāo)記。此時(shí)鐵芯中的合成磁勢(shì)為，則。這表明，同相位。4 誤差： 表現(xiàn)在兩方面：幅值誤差和相位誤差。 ZL很小，Zu大。 （2） 電壓互感器： 1 作用：一次高電壓變換為二次低電壓（額定線電壓100V；相電壓為57.7V）2 工作特點(diǎn)和要求：1） 一次繞組與高壓電路并聯(lián)。2） 二次繞組不允許短路（短路電流會(huì)燒毀PT）,裝有熔斷器。3） 二次繞組有一點(diǎn)直接接地。且只能有一點(diǎn)接地。4） 變換的準(zhǔn)確性。3 電磁式電壓互感器 其工作原理與變壓器相同。 ZL>>

14、;Z1 ,Z2 , Zu大。幅值誤差U,角度誤差。二 各種小型變換器 （1） 電壓變換器 U U YB（2） 電流變換器 I I LB 通常在二次接有電阻，將二次電流變?yōu)殡妷盒盘?hào)。（3） 電抗變壓器 I U DKB 鐵芯帶氣隙。 因帶氣隙，Zu很小，ZL>>Zu, Z近似零。， ZM 模擬阻抗，阻抗角為 KI 阻抗量綱變換系數(shù)，又稱轉(zhuǎn)移阻抗。 R的作用：改變角，對(duì)幅值稍有影響。RIR , E2 三 對(duì)稱分量濾過(guò)器 三相不對(duì)稱電量可在一定系統(tǒng)中分解成對(duì)稱分量。 其中，1 零序電壓濾過(guò)器：1）2） ，K為電容分壓。2 零序電流濾過(guò)器： 其中，為勵(lì)磁電流，為不平衡電流。若CT型號(hào)相同，對(duì)

15、稱運(yùn)行時(shí)，不平衡電流近似零，三相短路時(shí)，電流增加， 因鐵芯飽和，Ibp增加，零序電流保護(hù)定值應(yīng)躲過(guò)該不平衡電流。3 電阻電容式負(fù)序電壓濾過(guò)器參數(shù)：1） 加入零序電壓時(shí)：因?yàn)?所以。2） 加入正序電壓時(shí)： 3） 通入負(fù)序電壓時(shí)： ，若改變輸入電壓的相序?yàn)锳,C,B，則變?yōu)檎驗(yàn)V過(guò)器。4 負(fù)序電流濾過(guò)器電阻電感型濾過(guò)器圖中C是作角度誤差補(bǔ)償用的。參數(shù)： ; ;.1） 加入零序電流： 2） 加入正序電流： 要使則，即：LB有角度誤差，DKB的轉(zhuǎn)移阻抗不是純電抗，故在LB副邊加一電容，以補(bǔ)償角誤差。3） 加入負(fù)序電流： 5 復(fù)合電流濾過(guò)器 。選擇，則正序分量不能消除。四 繼電特性以過(guò)電流繼電器為例：動(dòng)

16、作 ； 返回。繼電器的動(dòng)作電流：能使繼電器動(dòng)作的最小電流值。IdzJ繼電器的返回電流：能使繼電器返回的最大電流值。IhJ繼電特性的兩個(gè)要點(diǎn)：1） 永遠(yuǎn)處于動(dòng)作或返回狀態(tài)，無(wú)中間狀態(tài)。2） Idz不等于Ih，使接點(diǎn)無(wú)抖動(dòng)。 返回系數(shù)。過(guò)量繼電器，Kh小于1；欠量繼電器，Kh大于1第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)第一節(jié) 單測(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)保護(hù)的配置：一般由三段式構(gòu)成。三段式第段電流速斷保護(hù)第段限時(shí)電流速斷保護(hù)第段過(guò)電流保護(hù)主保護(hù)后備保護(hù) 一、電流速斷保護(hù)（第段）： 對(duì)于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。1、短路電流的計(jì)算：圖中、1最大運(yùn)行方式下d(3) 2最小

17、運(yùn)行方式下d(2) 3保護(hù)1第一段動(dòng)作電流 ； 可見，Id的大小與運(yùn)行方式、故障類型及故障點(diǎn)位置有關(guān)最大運(yùn)行方式：對(duì)每一套保護(hù)裝置來(lái)講，通過(guò)該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式。（Zs.min）最小運(yùn)行方式：對(duì)每一套保護(hù)裝置來(lái)講，通過(guò)該保護(hù)裝置的短路電流為最小的方式。（Zs.max）2、整定值計(jì)算及靈敏性校驗(yàn)為了保護(hù)的選擇性，動(dòng)作電流按躲過(guò)本線路末端短路時(shí)的最大短路短路整定 保護(hù)裝置的動(dòng)作電流：能使該保護(hù)裝置起動(dòng)的最小電流值，用電力系統(tǒng)一次測(cè)參數(shù)表示。（IdZ）在圖中為直線3，與曲線1、2分別交于a、b點(diǎn)可見，有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)靈敏性：用保護(hù)范圍的大小來(lái)衡量 lmax 、l

18、min一般用lmin來(lái)校驗(yàn)、 要求：（1520） 方法： 圖解法，按比例作圖，可求出最小保護(hù)范圍。 解析法： 可得式中 ZL=Z1l被保護(hù)線路全長(zhǎng)的阻抗值動(dòng)作時(shí)間t=0s3、構(gòu)成 中間繼電器的作用： 接點(diǎn)容量大，可直接接TQ去跳閘 當(dāng)線路上裝有管型避雷器時(shí)，利用其固有動(dòng)作時(shí)間（60ms）防止避雷器放電時(shí)保護(hù)誤動(dòng)4、小結(jié) 僅靠動(dòng)作電流值來(lái)保證其選擇性 能無(wú)延時(shí)地保護(hù)本線路的一部分（不是一個(gè)完整的電流保護(hù)）。二、限時(shí)電流速斷保護(hù)（第段）1、 要求 任何情況下能保護(hù)線路全長(zhǎng)，并具有足夠的靈敏性 在滿足要求的前提下，力求動(dòng)作時(shí)限最小。因動(dòng)作帶有延時(shí)，故稱限時(shí)電流速斷保護(hù)。2、 整定值的計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)

19、為保證選擇性及最小動(dòng)作時(shí)限，首先考慮其保護(hù)范圍不超出下一條線路第段的保護(hù)范圍。即整定值與相鄰線路第段配合。動(dòng)作電流： 動(dòng)作時(shí)間： t取0.5"，稱時(shí)間階梯，其確定原則參看P18.靈敏性： 要求：1.31.5若靈敏性不滿足要求，與相鄰線路第段配合。此時(shí)：動(dòng)作電流：動(dòng)作時(shí)間：3、 構(gòu)成：與第段類同：但須加一個(gè)時(shí)間繼電器，由時(shí)間繼電器的延時(shí)接點(diǎn)去起動(dòng)出口中間繼電器。4、 小結(jié)： 限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng) 依靠動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間共同保證其選擇性 與第段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第段的后備保護(hù)。三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（第段）1、 作用：作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰線下

20、一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。其起動(dòng)電流按躲最大負(fù)荷電流來(lái)整定的保護(hù)稱為過(guò)電流保護(hù)，此保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，且能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)。2、 整定值的計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)：1）、動(dòng)作電流：躲最大負(fù)荷電流 （1）在外部故障切除后，電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)，應(yīng)可靠返回。 電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)電流要大于它正常工作電流，因此引入自起動(dòng)系數(shù)KZq （2）式中， 顯然，應(yīng)按（2）式計(jì)算動(dòng)作電流，且由（2）式可見，Kh越大，IdZ越小，Klm越大。因此，為了提高靈敏系數(shù)，要求有較高的返回系數(shù)。（過(guò)電流繼電器的返回系數(shù)為0.850.9）2）、動(dòng)作時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)中某處發(fā)生短路故障時(shí)，從故障點(diǎn)至電源之間所有線路上的電流保護(hù)第段的測(cè)量元件均可能動(dòng)作。

21、例如：下圖中d1短路時(shí)，保護(hù)14都可能起動(dòng)。為了保證選擇性，須加延時(shí)元件且其動(dòng)作時(shí)間必須相互配合。即 、 、 這就是階梯時(shí)間特性。注：當(dāng)相鄰有多個(gè)元件，應(yīng)選擇與相鄰時(shí)限最長(zhǎng)的保護(hù)配合3）、靈敏性近后備： Id1.min本線路末端短路時(shí)的短路電流遠(yuǎn)后備： Id2min 相鄰線路末端短路時(shí)的短路電流3、 構(gòu)成：與第段相同，只是電流繼電器的定值與時(shí)間繼電器定值不同。4、 小結(jié)： 第段的IdZ比第、段的IdZ小得多，其靈敏度比第、段更高； 在后備保護(hù)之間，只有靈敏系數(shù)和動(dòng)作時(shí)限都互相配合時(shí)，才能保證選擇性； 保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路全長(zhǎng)； 電網(wǎng)末端第段的動(dòng)作時(shí)間可以是保護(hù)中所有元件的固有動(dòng)作時(shí)間

22、之和（可瞬時(shí)動(dòng)作），故可不設(shè)電流速斷保護(hù)；末級(jí)線路保護(hù)亦可簡(jiǎn)化（或II+III），越接近電源，t越長(zhǎng)，應(yīng)設(shè)三段式保護(hù)。四、電流保護(hù)的接線方式1、 定義：指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。2、 常用的兩種接線方式：三相星形接線和兩相星形接線。1）、三相星形接線的特點(diǎn)： 每相上均裝有CT和LJ、Y形接線 LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）2）、兩相星行接線的特點(diǎn)： 僅在兩相上裝設(shè)CT和LJ、構(gòu)成不完全Y形接線 LJ的觸點(diǎn)并聯(lián)（或）（通常接A、C相）上述兩種接線方式中，流入電流繼電器的電流IJ與電流互感器的二次電流I2相等。接線系數(shù)： 3、 IdZ與IdZ.J之間的關(guān)系： 或4、 比較： 對(duì)各

23、種相間短路，兩種接線方式均能正確反映。 在小接地電流系統(tǒng)中，發(fā)生異地兩點(diǎn)接地時(shí)，一般只要求切除一個(gè)接地點(diǎn)，而允許帶一個(gè)接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。異地兩點(diǎn)接地發(fā)生在相互串聯(lián)的兩條線路上：a、 三相星行接線：保護(hù)1和保護(hù)2之間有配合關(guān)系，100切除后一線路b、 兩相星行接線：2/3機(jī)會(huì)切除NP線。（即1/3機(jī)會(huì)無(wú)選擇性動(dòng)作）異地兩點(diǎn)接地發(fā)生在同一母線的兩條并行線路上：a、三相星行接線：當(dāng)線路I和線路II的過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相同時(shí)，保護(hù)1和保護(hù)2同時(shí)動(dòng)作，切除線路、。b、 兩相星行接線：2/3機(jī)會(huì)只切一條線路。 Y接線變壓器后d(2) 以Y11接線降壓變?yōu)槔?結(jié)論：當(dāng)在Y/變壓器的側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，滯后

24、相電流是其它兩相電流的兩倍并與它們反相位。當(dāng)在Y/變壓器的Y側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)：超前相電流是其它兩相電流的兩倍，并與它們反相位。（作業(yè)：推導(dǎo)此結(jié)果） 經(jīng)濟(jì)性：兩相不完全星形接線優(yōu)于三相星形接線三相星形接線靈敏度是兩相星形接線的兩倍為提高電流保護(hù)對(duì)Y/變壓器后兩相短路的靈敏度，采取的措施：在兩相星行接線的中線上再接入一個(gè)LJ，此種接線方式稱為兩相三繼電器接線方式。其電流為：，以提高靈敏性。5、 應(yīng)用三相星形接線：發(fā)電機(jī)、變壓器的后備保護(hù)，采用電流保護(hù)作為大電流接地系統(tǒng)的保護(hù)（要求較高的可靠性和靈敏性）。兩相星形接線：中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)或經(jīng)高阻接地電網(wǎng)中。（注：所有線路上的保護(hù)裝置應(yīng)安裝在相同的兩相上

25、。A、C相）五、評(píng)價(jià)：1、 選擇性：在單測(cè)電源輻射網(wǎng)中，有較好的選擇性（靠IdZ、t），但在多電源或單電源環(huán)網(wǎng)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中可能無(wú)法保證選擇性。2、 靈敏性：受運(yùn)行方式的影響大，往往滿足不了要求。電流保護(hù)的缺點(diǎn)例：第段：運(yùn)行方式變化較大且線路較短，可能使保護(hù)范圍為零；第段：長(zhǎng)線路重負(fù)荷（If增大，Id減?。?，靈敏性不滿足要求。3、 速動(dòng)性：第、段滿足；第段越靠近電源，t越長(zhǎng)缺點(diǎn)4、 可靠性：線路越簡(jiǎn)單，可靠性越高優(yōu)點(diǎn)六、應(yīng)用范圍： 35KV及以下的單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)中；第段：110KV等，輔助保護(hù)作業(yè)：習(xí)題集：P11,題1；預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)一、二第二節(jié) 電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)一. 問(wèn)題的提出為提高供

26、電的可靠性，出現(xiàn)了單電源環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)、雙電源或多電源網(wǎng)絡(luò)。但在這樣的網(wǎng)絡(luò)種簡(jiǎn)單的電流保護(hù)不能滿足要求。針對(duì)以下雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，分析如下：對(duì)電流速斷保護(hù)：d1處短路，若，則保護(hù)3誤動(dòng)，d2處短路，若則保護(hù)2誤動(dòng)。對(duì)過(guò)電流保護(hù)：d1處短路，要求 d2處短路，要求 顯然，這種要求是矛盾的。上述矛盾的要求不可能同時(shí)滿足。原因分析：反方向故障時(shí)對(duì)側(cè)電源提供的短路電流引起保護(hù)誤動(dòng)。解決辦法：加裝方向元件功率方向繼電器。當(dāng)方向元件和電流測(cè)量元件均動(dòng)作時(shí)才啟動(dòng)邏輯元件。這樣雙側(cè)電源系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)變成針對(duì)兩個(gè)單側(cè)電源的子系統(tǒng)。由上圖可見，保護(hù)1、3、5只反映由左側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配合。而保護(hù)2

27、、4、6僅反映由右側(cè)電源提供的短路電流，它們之間應(yīng)相互配合，矛盾得以解決。二、功率方向繼電器的工作原理電流規(guī)定方向：從母線流向線路為正方向。電流本身無(wú)法判定方向，需要一個(gè)基準(zhǔn)母線電壓。d1處短路 （對(duì)保護(hù)2為正方向） d2處短路（對(duì)保護(hù)2為反方向） 因此：利用判別短路功率方向或電流、電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別發(fā)生故障的方向。實(shí)現(xiàn)：1、最大靈敏角：在UJ、IJ幅值不變時(shí)，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）值隨兩者之間的相位差的大小而改變。當(dāng)輸出為最大時(shí)的相位差稱最大靈敏角。2、 動(dòng)作范圍： 動(dòng)作方程： 或3、 動(dòng)作特性:當(dāng)線路發(fā)生三相短路所以4、 死區(qū)：當(dāng)正方向出口短路時(shí)，GJ不動(dòng)電壓死區(qū)。消除辦法：采用

28、90度接線方式，加記憶回路。三、幅值比較原理和相位比較原理及其互換關(guān)系對(duì)于比較兩個(gè)電氣量的繼電器，可按幅值比較原理或相位比較原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。幅值比較原理：相位比較原理：用四邊形法則來(lái)分析它們之間的關(guān)系： 或 可見，幅值比較原理與相位比較原理之間具有互換性。注： 1 必須是同一頻率的正弦交流量2 相位比較原理的動(dòng)作邊界為四、LG11整流型功率方向繼電器它是按幅值比較原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的：1、 構(gòu)成： 電壓形成回路：由DKB、YB組成：R1、R2消除潛動(dòng)、調(diào)整平衡。C1與YB的勵(lì)磁電抗形成諧振，使超前90o,其記憶作用用于消除死區(qū)，記憶時(shí)間為幾十毫秒； 比較回路：由半導(dǎo)體整流橋BZ1,BZ2組成的環(huán)流是比較回

29、路。 執(zhí)行元件極化繼電器J,非常靈敏標(biāo)記“”，當(dāng)電流從端流入時(shí)，J動(dòng)作，反之則不動(dòng)。時(shí)，J動(dòng)作；2、 動(dòng)作方程： 3、 動(dòng)作特性： 內(nèi)角（由繼電器決定）4、 死區(qū)：雖然J的動(dòng)作功率很小，但最小工作電壓。當(dāng)出口接地短路時(shí)，GJ不動(dòng)作死區(qū)。在記憶時(shí)間內(nèi)消除死區(qū)。5、 角度特性：當(dāng)IJ為常數(shù)時(shí)，動(dòng)作電壓UJ與J之間的關(guān)系曲線，以30º為例：當(dāng)J30º時(shí)，繼電器的動(dòng)作電壓最小，J最靈敏。J動(dòng)作范圍：以J30º為中心的90º的區(qū)域，即圖中陰影區(qū)。6、 潛動(dòng)：從理論上講，當(dāng) 或 時(shí)，J不動(dòng)。但由于比較回路中各元件參數(shù)的不完全對(duì)稱，可能使得在僅有或時(shí)，J動(dòng)作,即潛動(dòng)。

30、僅有時(shí)動(dòng)，叫電壓潛動(dòng)，僅有時(shí)動(dòng)，叫電流潛動(dòng)潛動(dòng)對(duì)保護(hù)的影響：對(duì)正方向接地短路時(shí)，有利于保護(hù)正確動(dòng)作；當(dāng)反方向接地短路時(shí)，可能導(dǎo)致GJ誤動(dòng)，使得保護(hù)誤動(dòng)；另外，增大GJ的動(dòng)作功率，可降低靈敏性； 消除方法：調(diào)R1（電流潛動(dòng)時(shí)），調(diào)R2（電壓潛動(dòng)時(shí)）。五、相間短路功率方向繼電器的接線方式：1、 要求：良好的方向性（與故障類型無(wú)關(guān)）和較高的靈敏性。2、 90º接線方式：指系統(tǒng)三相對(duì)稱且cos=1時(shí)，的接線方式。注：90º接線方式僅為了稱呼方便，且僅在定義中成立。采用該接線方式構(gòu)成的三相式方向過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖參看第40頁(yè)，圖237。提示：三相星形接線且按相啟動(dòng)（指接入同名相電

31、流的測(cè)量元件和功率方向元件的結(jié)點(diǎn)串聯(lián)，而后于其他元件相并聯(lián)后啟動(dòng)邏輯元件。）3、 相間短路情況下90º接線功率方向繼電器動(dòng)作行為分析：（1） 正方向三相短路：由于三相對(duì)稱，三只繼電器動(dòng)作情況相同，故以A相為例分析：從圖中可見，JAJd90º 為使功率方向繼電器動(dòng)作最靈敏 為使PJA>0一般當(dāng)，當(dāng)，所以,在三相短路時(shí),選擇,可保證GJ動(dòng)作。 （2） 正方向兩相短路，以BC兩相短路為例,且空載運(yùn)行.有兩種極限情況:出口和遠(yuǎn)處出口短路 GJA:,不動(dòng)作；GJB：，同三相短路；GJC：，同三相短路。所以應(yīng)選擇，使得時(shí)GJ能動(dòng)作注：出口BC兩相短路，、幅值很大，B、C相功率方向

32、繼電器動(dòng)作。該接線方式可消除各種兩相短路的死區(qū)。遠(yuǎn)處短路 GJA: ,不動(dòng)作；GJB：，所以應(yīng)選擇，使得B相GJ能動(dòng)作；GJC：，所以應(yīng)選擇，使得C相GJ能動(dòng)作綜合兩種極限情況：在正方向任何地點(diǎn)： ： ： 同理： 和時(shí)可得到相應(yīng)的結(jié)論，參看P43表22。綜上所述：為保證時(shí)，GJ在正方向任何相間短路時(shí)均能動(dòng)作：（例：LG11型 或）總結(jié)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)各種兩相短路都沒(méi)有死區(qū)； 適當(dāng)選擇內(nèi)角后，對(duì)線路上各種相間故障保證動(dòng)作的方向性； 缺點(diǎn)：不能清除死區(qū)。順便指出：在正常運(yùn)行情況下，位于送電側(cè)的GJ在負(fù)荷電流的作用下一般都處于動(dòng)作狀態(tài)。六雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護(hù)整定的特點(diǎn)：1電流速斷保護(hù)無(wú)方向元件：有方向元

33、件： 此時(shí)保護(hù)1不需方向元件。2限時(shí)電流速斷保護(hù) 原則與單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中第段的整定原則相同，與相鄰線路段保護(hù)配合。但需考慮保護(hù)安裝點(diǎn)與短路點(diǎn)之間有分支的影響，即分支電路的影響。分支電路分兩種典型情況：助增，外汲。助增：使故障線路電流增大的現(xiàn)象外汲：使故障線路電流減小的現(xiàn)象引入分支系數(shù)：當(dāng)僅有助增時(shí)： 僅有外汲時(shí)：無(wú)分支時(shí)： 既有助增，又有外汲時(shí)，可能大于1也可能小于1整定時(shí)，應(yīng)取實(shí)際可能的最小值以保證選擇性。七對(duì)方向性電流保護(hù)的評(píng)價(jià)1 在多電源網(wǎng)絡(luò)及單電源環(huán)網(wǎng)中能保證選擇性2 快速性和靈敏性同前述單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的電流保護(hù)3 接線較復(fù)雜，可靠性稍差，且增加投資4 出口時(shí)，GJ有死區(qū)，使保護(hù)有死區(qū)缺點(diǎn)

34、 力求不用方向元件（如果用動(dòng)作電流和延時(shí)能保證選擇性）原則：對(duì)于電流速斷保護(hù)（第、段）如： 故障，保護(hù)1可不加GJ 故障，保護(hù)2要加GJ對(duì)過(guò)流保護(hù)故障時(shí)， 保護(hù)2、3要加GJ故障時(shí)， 保護(hù)3要加GJ 保護(hù)1可不加GJ即：動(dòng)作延時(shí)長(zhǎng)的可不加GJ，動(dòng)作延時(shí)小的或相等的要加GJ。作業(yè)：P17題1，P14題4，P18題4第三節(jié) 輸電線路的接地保護(hù)大接地電流系統(tǒng)：系統(tǒng)中主變壓器中性點(diǎn)直接接地在此系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),通過(guò)變壓器接地點(diǎn)構(gòu)成短路通路,使故障相流過(guò)很大的短路電流.110KV及以上電網(wǎng) 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)60KV及以下電網(wǎng) 中性點(diǎn)不接地或不直接接地(小接地電流系統(tǒng))運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在中性點(diǎn)直接

35、接地系統(tǒng)中,d(1)幾率占總故障率的70%90% .所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù)是該系統(tǒng)的中心問(wèn)題之一.而在該系統(tǒng)中發(fā)生d(1),系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)零序分量,而正常運(yùn)行時(shí)無(wú)零序分量.故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護(hù).一、 零序分量的特點(diǎn)(一) 零序電壓 : 故障點(diǎn)U0最高,離故障點(diǎn)越遠(yuǎn), U0越低.變壓器中性點(diǎn)接地處U0=0(二) 零序電流分布: 與中性點(diǎn)接地變壓器的位置有關(guān)大小: 與線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)(三) 零序功率 短路點(diǎn)最大(與U0相同). 方向:與正序相反,從線路母線(四) 相位差由ZB10的阻抗角決定與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)二、 零序電流保護(hù)三段式或四

36、段式段:速動(dòng)段保護(hù)段(、段)應(yīng)能有選擇性切除本線路范圍的接地故障，其動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡量縮短最末一段：后備三段式零序電流保護(hù)原理與三段式電流保護(hù)是相似的（一）段<1>躲過(guò)下一個(gè)線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0max 1.21.3求3 I0max 故障點(diǎn)：本線路末端 故障類型： （假設(shè)X1X2） (串) （并）當(dāng)Z0>Z1 I0(1)>I0(1.1) 采用I0（1）當(dāng)Z0<Z1 I0(1)<I0(1.1) 采用I0（1.1）當(dāng)Z0=Z1 I0(1)=I0(1.1) 任取 運(yùn)行方式 各系統(tǒng)最大運(yùn)行方式 Z1 Z2 接地點(diǎn)： 保護(hù)安裝側(cè) 接地點(diǎn)最多Z0m 對(duì)側(cè)

37、接地點(diǎn)最少Z0n （2）躲短路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的三倍零序電流 3I0bt II0dzKKI.3I0bt KKI1.11.2求 3I0bt ： 兩相先合 一相斷線 并 一相先合 兩相斷線 串 取大者原則（2）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低，此時(shí)可考慮使段帶一小的延時(shí)（0.1s）躲開不同時(shí)合閘時(shí)間。靈敏性： 要求與段電流保護(hù)相同 （15%20%）(二)段與相鄰線路零序電流段配合 KK1.11.2靈敏性校驗(yàn)： 若不滿足要求： 與相鄰線段配合或接地距離保護(hù)（三）段：躲線路末端變壓器為另一側(cè)短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp.max 非周期分量系數(shù) t0s時(shí)取1.52 t=0.5

38、 s時(shí)取1； 同型系數(shù)。同型時(shí)取0.5、不同型時(shí)取1； CT誤差 取0.1；線末變壓器另一側(cè)短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大短路電流。靈敏性： 近后備和遠(yuǎn)后備時(shí)均校驗(yàn)動(dòng)作時(shí)間（限）：從零序網(wǎng)的最末級(jí)開始按階梯原則向電源方向推算三、 方向性零序電流保護(hù)在多電源的大接地電流系統(tǒng)中，為保證選擇性，需要裝設(shè)零序功率方向繼電器，構(gòu)成方向性零序電流保護(hù)（P55 圖255）1、 零序功率方向繼電器正方向接地故障 d070o80o o（110o100o）lm105o左右（ ）目前，整流型和晶體管型：lm70o85o接線: 由于越靠近故障點(diǎn)的零序電壓越高 出口短路時(shí) GT0無(wú)死區(qū)遠(yuǎn)處故障時(shí) U0 I0 可能不動(dòng) 。為此須校

39、驗(yàn)靈敏性（作相鄰元件后備） 相鄰元件末端短路（二次側(cè)）四、 評(píng)價(jià)三相星形接線相間短路電流保護(hù) ，也可反映d（1），作比較優(yōu)點(diǎn)：（1） 零序電流保護(hù)更靈敏 、受運(yùn)行方式影響較小，段保護(hù)范圍長(zhǎng)且穩(wěn)定，段靈敏性易于滿足 段躲不平衡電流，定值低更靈敏且時(shí)間較短 （2） GT0 出口無(wú)死區(qū)，接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠。 （3） 系統(tǒng)振蕩、短時(shí)過(guò)負(fù)荷等情況下（三相對(duì)稱）I0不受影響缺點(diǎn)： 不能反映相間短路故障 作業(yè) P22 題1 P25 題5、6 第三章電網(wǎng)的距離保護(hù)第一節(jié) 距離保護(hù)的作用原理一基本概念電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：選擇性靈敏性快速性很難滿足要求（尤其35kv以上的系統(tǒng)）。距離保護(hù)的性能比

40、電流保護(hù)更加完善。，反映故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離距離保護(hù)，它基本上不說(shuō)系統(tǒng)的運(yùn)行方式的影響。二距離保護(hù)的時(shí)限特性距離保護(hù)分為三段式： I段：，瞬時(shí)動(dòng)作 主保護(hù) II段：，t=0.5 III段：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時(shí)限特性。后備保護(hù)第二節(jié) 阻抗繼電器阻抗繼電器按構(gòu)成分為兩種：?jiǎn)蜗嗍胶投嘞嗍絾蜗嗍阶杩估^電器：指加入繼電器的只有一個(gè)電壓UJ（相電壓或線電壓）和一個(gè)電流IJ（相電流或兩相電流之差）的阻抗繼電器。 測(cè)量阻抗ZJ=R+jX 可以在復(fù)平面上分析其動(dòng)作特性它只能反映一定相別的故障，故需多個(gè)繼電器反映不同相別故障。多相補(bǔ)償式阻抗繼電器：加入的是幾個(gè)相的補(bǔ)償后的電壓。它能反映多相故障，但不能利用測(cè)

41、量阻抗的概念來(lái)分析它的特性。本節(jié)只討論單相式阻抗繼電器。一阻抗繼電器的動(dòng)作特BC線路距離I段內(nèi)發(fā)生單相接地故障，Zd在圖中陰影內(nèi)。由于1）線路參數(shù)是分布的， d有差異 2)CT,PT有誤差 3）故障點(diǎn)過(guò)渡電阻 4）分布電容等因此為了盡量簡(jiǎn)化繼電器接線，且便于制造和調(diào)試，把繼電器的動(dòng)作特性擴(kuò)大為一個(gè)圓，見圖。圓1：以od為半徑全阻抗繼電器（反方向故障時(shí)，會(huì)誤動(dòng)，沒(méi)有方向性）圓2：以od為直徑方向阻抗繼電器（本身具有方向性）圓3：偏移特性繼電器另外，還有橢圓形，橄欖形，蘋果形，四邊形等二利用復(fù)數(shù)平面分析阻抗繼電器它的實(shí)現(xiàn)原理：幅值比較原理 相位比較原理 （一） 全阻抗繼電器特性：以保護(hù)安裝點(diǎn)為圓心

42、（坐標(biāo)原點(diǎn)），以Zzd為半徑的圓。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。 Zdz.J測(cè)量阻抗正好位于圓周上，繼電器剛好動(dòng)作，這稱為繼電器的起動(dòng)阻抗。 無(wú)論d多大，它沒(méi)有方向性。1. 幅值比較原理：兩變同乘，且，所以，這也就是動(dòng)作方程。2. 相位比較原理 分子分母同乘以IJ， （二） 方向阻抗繼電器以Zzd為直徑，通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的圓。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。Zdz.J隨J改變而改變，當(dāng)J等于Zzd的阻抗角時(shí)，Zdz.J最大，即保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。 lm最大靈敏角，它本身具有方向性。1. 幅值比較原理：2. 相位比較原理： （三） 偏移特性阻抗繼電器 正方向：整理阻抗Zzd 反方向：偏移-Zzd(<1) 圓內(nèi)動(dòng)作。圓心

43、半徑： Zdz.J隨 J變化而變化,但沒(méi)有安全的方向性。1. 幅值比較原理 2. 相位比較原理總結(jié)三種阻抗的意義：1） 測(cè)量阻抗ZJ：由加入繼電器的電壓UJ與電流IJ的比值確定。 2） 整定阻抗Zzd：一般取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的線路阻抗。全阻抗繼電器：圓的半徑方向阻抗繼電器：在最大靈敏角方向上圓的直徑偏移特性阻抗繼電器：在最大靈敏角方向上由原點(diǎn)到圓周的長(zhǎng)度。3） 起動(dòng)阻抗（動(dòng)作阻抗）Zdz.J：它表示當(dāng)繼電器剛好動(dòng)作時(shí)，加入繼電器的電壓UJ 和電流IJ的比值。除全阻抗繼電器以外：Zdz.J隨J的不同而改變。當(dāng)J=lm時(shí)，Zdz.J=Zzd，此時(shí)最大。三阻抗繼電器的構(gòu)成主要由兩大基本部分

44、組成：電壓形成路和幅值比較或相位比較回路。 UAUBUCUD基本上是由UJ和IJZzd組合而成。而UJ可直接從PT二次側(cè)取得，必要時(shí)經(jīng)YB變換。而IJZzd則經(jīng)過(guò)DKB獲得。（一） 方向阻抗繼電器交流回路的原理接線 其它的繼電器的交流回路的組成，可參照此圖自行作成。（二） 幅值比較回路將UA和UB分別整流后進(jìn)行幅值比較，有兩種類型：1 均壓式 2環(huán)流式UA整流后在R1上產(chǎn)生Ua， UA整流后在R1回路產(chǎn)生Ia,UB整流后在R2上產(chǎn)生Ub。 UB整流后在R2回路產(chǎn)生Ib。繼電器反應(yīng)Uab=Ua-Ub而動(dòng)作。 繼電器反應(yīng)Ia-Ib而動(dòng)作。 （三） 相位比較回路1直接比相式它是以測(cè)定UC和UD同時(shí)為

45、正的時(shí)間來(lái)判斷它們的相位。 2脈沖式比相電路加移相器后移相將移相90º，即 原比相動(dòng)作方程變?yōu)椋?第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式一基本要求 1要求測(cè)量阻抗ZJ正比于保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的阻抗。2 要求測(cè)量阻抗的值僅與保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離有關(guān)，而與故障類型無(wú)關(guān)。二常用接線方式 參見P90，表3-2，其中0º接線，+30º接線和-30º接線的阻抗繼電器用于反映各種相間短路。相電壓和具有k3I0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€用于反映各種接地故障。三分析（一） 母線殘壓計(jì)算公式： 假設(shè)：Z1=Z2，不計(jì)負(fù)荷電流 在線路上D點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，母線電壓的表達(dá)式： D （其中：

46、k=(Z0-Z1)/3Z1，零序補(bǔ)償系數(shù)。）同理：（二） 0º接線方式的分析（設(shè)nPT=nl=1）1 三相短路因?yàn)槿鄬?duì)稱，繼電器1，繼電器2，繼電器3工作情況完全相同，所以就以繼電器1為例分析。 同理ZJ2=Zj3=Z1ld結(jié)論：在三相短路時(shí)，ZJ1，ZJ2，ZJ3均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處點(diǎn)的線路正序阻抗。2 兩相短路以BC兩相短路為例。 結(jié)論：接于故障環(huán)路的阻抗繼電器可以正確反映保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的線路正序阻抗。其余兩只阻抗繼電器的測(cè)量阻抗很大，不會(huì)動(dòng)作。這也就是為什么要用三個(gè)阻抗繼電器并分別接于不同相間的原因。3 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的兩相接地短路仍然以BC兩相接地短路為例

47、結(jié)論：同兩相短路。（三） 接地短路阻抗繼電器的接線方式以A相接地短路為例 可見：它能正確測(cè)量以短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間線路正序阻抗。 均不動(dòng)所以必須采用三個(gè)阻抗繼電器。該接線方式能正確反映兩相短路和三相短路。（自行分析）第三節(jié) 方向阻抗繼電器的特性分析由于方向阻抗繼電器的應(yīng)用最為廣泛，故進(jìn)一步分析之。一方向阻抗繼電器的死區(qū)和消除方法（一） 產(chǎn)生死區(qū)的原因在保護(hù)正方向出口發(fā)生相間短路時(shí)，UJ=0，繼電器不動(dòng)作。發(fā)生這種情況的一定范圍，就稱為“死區(qū)”。1 幅值比較式而實(shí)際上，繼電器的執(zhí)行元件動(dòng)作需要一定的功率，所以繼電器不動(dòng)。2 相位比較式因?yàn)閁J=0，無(wú)法比相，所以繼電器不動(dòng)。（二） 消除死區(qū)的方法引入極化電壓UP，要求如下：1） 與UJ同相位2） 出口短路時(shí)，UP應(yīng)具有足夠的數(shù)值或能保持一段時(shí)間逐漸衰減到零。（三） 獲取極化電壓