超高压输电线路继电保护1-3章(研究生2006) - 图文(3)

考虑到互感器的误差以及故障点存在过渡电阻，实际电力系统发生短路时，阻抗继电器的测量阻抗不可能总落在阴影所代表的动作特性内。另外，考虑到便于制造和调试，通常把阻抗继电器的动作特性扩大为一个圆，如图所示。其中1为全阻抗继电器的动作特性，2为方向阻抗继电器的动作特性，3为偏移特性的阻抗继电器的动作特性。对于圆特性阻抗继电器而言，我们称阻抗角与线路阻抗角相等，继电器刚好能动作的阻抗值为整定阻抗，用Zy表示。此外尚有动作特性为直线、椭圆、四边形的继电器。

继电器的动作方程又可写成

???IZ??UUy270??arg?90? 或 270??argP?90?

??IZ???UUyα等于1时，全阻抗继电器；

α等于0时，方向阻抗继电器； 0<α<1时，偏移特性阻抗继电器；

??的相位差有关，?和U此时继电器能够起动的条件只与U而与其大小无关。上式可以看成继P??的相位。一般称U?为参考向量，来测定故障时电压向量U?为极化电器的作用是以电压UPP??为补偿后的电压，简称补偿电压。 电压；U五．阻抗继电器补偿电压与极化电压的意义

??的变化，如上所述： 1．短路时补偿电压U???U??IZ Uy

?

?——保护安装地点的母线电压； 式中 U I——保护安装点流过的电流；

? 11

Zy——由母线到保护区末端的阻抗，即继电器的整定阻抗 假设：全系统元件的阻抗角相等，故障为金属性故障。

??的变化情况： 图中给出了空载线路上不同地点发生直接短路时U 空载线路上直接短路时的电压分布图

??都具有相同的形式，即U???U?IZ。设电流各种圆或直线特性继电器的补偿电压Uy????IZ?。前以述及，应选择继电和电压互感器的变比均为1，则图中的保护1的测量电压Ud器的最大灵敏角?lm??d，因此发生金属性短路时Zy与Zd的阻抗角相同。

?同相位，继电器不??与U （1）当保护范围外部发生金属性短路时，Zd?Zy，对应的U应该动作；

???0，继电器应处于临界 （2）当保护范围末端发生金属性短路时，Zd?Zy，对应的U动作的条件；

?相位差180，继电??与U(3) 当保护范围内部发生金属性短路时，Zd?Zy，对应的U?器应该动作；

??的作用实质上是用其相位的变化反映短路阻抗由此可见，在单相式阻抗继电器中，UZd与整定阻抗Zy的比较，以判断短路发生在区内还是区外。

??相位的变化，?。为了判别U必须有—个参考向量作为基准，这就是所采用的极化电压UP?作为极化量时，得到的是不同的极化电压产生不同特性的阻抗继电器。例如以母线电压U

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?在一个阻抗上的压降作为极化量时，可得到动作特性如图所示方向性的圆特性；以电流I为包括原点在内的各种直线。还可以采用非故障相的电压、其它相的补偿电压、正序电压、

零序电流或负序电流在一个阻抗上的压降等作为极化量，来构成其它特性的各种阻抗继电器。

当继电器的极化量采用的是其它相补偿后的电压时，继电器比相式的动作方程将变为两个补偿后电压相位的比较，这种继电器称为多相补偿阻抗继电器。它的优点是可以反应不同相别组合的相间或接地短路。但由于加入继电器的不是单一的电压和电流，因此不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性，而必须结合给定的系统、给定的短路点和给定的故障类型对其动作特性进行具体分析。

讨论：动作角度?1、?2以及角度范围（?1—?2）变化时，对继电器动作特性的影响；根据比相器的原理，继电器的动作条件一般可表示为：

?2?ArgUpU?????1

以方向阻抗继电器为例，当?1=90o，?2=270o，?2-?1=180o时其动作特性是Zy为直径所作之圆。利用改变极化电压和补偿电压的参数，可以改变?1和?2的数值，此时继电器的动作行性将发生如下变化：

（1）?2-?1=180o，但?1<90o;此时动作特性为以Zy为弦所作之圆，且特性圆向右倾斜。这种特性提高了对过渡电阻的反映能力，但当?1太小时则在外部经Rg短路时，可能无选择性动作——称为稳态超越，或简称超越。

如果?1>90o,则特性圆向左倾斜，对过渡电阻的反应能力下降。 图中给出了不同角度?1，及相应的?2时，继电器的动作特性园。

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?1为不同数值，但?2-?1=180o时，方向阻抗继电器的一般动作特性

（2）当?2-?1<180o:例如?1=90o+r，?2=270o-r，则继电器的特性呈橄榄形，如图所示。

（3）?2-?1>180o，但?1和?2对Zy对称：例如当?1=90o-r，?2=270o+r时，则继电器的特性呈苹果形，如图所示。

jXZzdZJ?ZzdjXZzd120?O(a)R70?R

动作角度范围对动作特性的影响 （a） 橄榄圆特性；（b） 苹果圆特性

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第二章：方向阻抗继电器及消除其死区的方法

一、对方向阻抗继电器的基本要求 对方向阻抗继电器基本要求有三： （1）．无超越，在正方向保护区外短路时的动作称为超越，超越有稳态超越和暂态超越之分。稳态超越的情况下，只要外部短路存在继电器就一直处于动作状态。这是不允许的，所以又简称为稳态超越，对方向阻抗继电器，若?1太小就会有超越，稳态超越一般发生在保护区外经过渡电阻短路的情况。暂态超越是指继电器在保护区外短路暂态过程中误动作，暂态过程结束继电器就返回。避免暂态超越的最简单的办法是加延时，但是在超高压线路上发生短路时，一方面暂态过程长，一方面要求继电器快速动作，因此不能单纯依靠加延时来避免暂态超越。

（2）．有方向性而无死区。 （3）．继电器的最大灵敏角尽可能与线路阻抗角接近。

当在保护安装地点正方向出口的一定范围内发生金属性相间短路时，保护安装处即母线

??0或者小于继电器上的故障相间电压降为零或近似为零，从而使加入继电器上的电压UJ动作所需要的最小电压时，方向继电器将不能动作，从而出现保护装置的“死区”。

??0的情况出现时，被比较的两个电压例如，对幅值比较式的方向阻抗继电器，当UJ??1I?Z和B??U??1I?Z相等，A考虑到幅值比较回路中的执行元件动作需要一定的JzdJJzd22??0，则因极电压，因此，继电器是不能起动的。对相位比较式方向阻抗继电器，由于UJ化电压变为零，从而失去了比较相位的依据，因而也不能起动。 二．消除方向阻抗继电器动作死区的方法。 1．记忆故障前母线电压的相位

对传统保护而言，极化电压的记忆回路是由R、L、C元件组成的串联谐振或并联谐振回路。

当采用串联谐振回路时，如图所示的接线，设短路前加入电压UPo

?UPo(t)?Ump|0|sin(?t+?u)

回路总阻抗为Zp（一般略呈电容性）：

Zp?R?i(1??L) ?C

则正常运行情况下的回路电流Ip|0|为：

ipo(t)??Umpo|zp|?sin(?t??i)?Imposin(?t??i)

串联谐振记忆回路

IPo超前UPo的相角为Zp的阻抗角?p，即：

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