电力系统继电保护原理实验指导书
?与原方电流I?成线性关系，我们知道了电抗变压器DKB的副方电势E21??K?I??即E2I1,KI在此是一个具有阻抗量纲的量，当改变DKB原方绕组的匝
?的大小。?值即为模拟阻抗Z。数或其它参数时，可以改变K电抗变压器的KI II在图4-1中，若在保护范围的末端发生短路，即ZK?Zset，那么比较电
??Uset?,这时由式（4-1）和式（4-2）可得 路将处于临界动作状态，即Um11IKZset?IKZI nPTnYBnCT∴ Zset?nPTnYBZ?ZI?I (4-3) ZI?KunCTKu式中Ku?n1?CT。 ?nPTnYBKu式（4-3）表明，整定阻抗Zset是一个与DKB的模拟阻抗ZI和电压变换器YB的变比有关的阻抗。当适当调节DKB原方绕组的匝数和调节nYB的大小时，可以得到不同的整定阻抗值。例如：当nPT=1，nCT=1，ZI=2?时，若要整定阻抗为Zset=20?，则YB抽头可选10匝。
(2) LZ-21型方向阻抗继电器原理图分析 图4-2为其原理图。由CT引入的电流ICT?Im接于电抗变压器DKB的nCT原方端子1，2，3，4。在它的副方，得到正比于原方电流的电压，DKB的原方有几个抽头，当改变抽头位置时，即可改变ZI值。由PT引入的电压
UPT?Um接于电压变换器YB的原方端子5，6，7，用于引入电压UA,UB,UC，nPTYB副方每一定匝数就有一个抽头，改变抽头的位置即可改变nYB，也可改变
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。端子9，10，Zset的大小。JJ为具有方向性的直流继电器（又称极化继电器）
11为极化继电器接点桥的输出。端子12，13，14为继电器Ⅰ，Ⅱ段切换的接点。当12，13连通时，Ⅰ段接通。当12，14连通时，Ⅱ段接通。
LZ-21型方向阻抗继电器面板上有压板Y用于调整最大灵敏角。
1 2 3 4 I1 DKB
I段 12 13 * YB * * 5 V1 6 * * D1 R1 m R2 JJ D2 D3 R3 n JJ R4 D4 80? 72? Y 60? 14 II段 * * * 9
11 10 * JYB V2 RJ LJ CJ 7 I2 R6
图4-2 LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图
(3) LZ-21阻抗继电器比相电路分析
LZ-21阻抗继电器执行元件的环形整形比相电路，如图4-3（a）所示，它实际是一相敏整流电流，其输入端分别接入比相的两电气量UC、UD，输出电压Umn平均值的大小和极性与输入端电压UC、UD的相位有关。为了提高比相回路的输出电压，在二极管支路中串入相同的电阻R1~R4，适当选取它们的电阻值，有利于提高继电器的动作速度。滤波电容C1~C4，是为了滤去交流分量，以防止执行元件抖动，保证阻抗继电器动作特性圆的边界明确，同时提高了继电器的灵敏度，电容C的数值，也要适当选取。这一电路的等
??U??U?，E??U??U?。 效电路如图（b）所示，图中E112212?和E?分别产生电流I?和I?，并分别通过电阻RJJ1和RJJ2；正半周时，E1212?和E?分别产生电流I?和I?，并分别通过电阻RJJ2和RJJ1；输出负半周时，E1212浙江工业大学信息工程学院电气工程系
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电压为：
?)?RJJ2(i1??i2) umn?RJJ1(i1?i2
?UDYB2 ?U2D1 R1 m R2 D2 ?U1C1 JJ1 C2 C1 JJ2 C4 D2 R3
n R4 D4
D1 R1 m R2 ??I2I?1?? E1?I?1D2 R3 n R4
?I2?U2RJJ1 ? RJJ2 ? ?? E2D2 JJ D4
YB1 ?UC图4-3 用极化继电器作执行元件的环形整流比相回路
(a) 原理图；(b)等效电路
??、U相敏整流电路输出电压Umn平均值的大小和极性与输入端电压UDC?和U同相，U?的相位有关。图中UC1D?之间的相位θ变?和U与U2同相。UDC化时，输出电压umn平均值的大小和极性变化情况的分析，可参阅有关资料。
由分析可知，环形整流比相回路umn与两比相电气量相位角θ之间的
图4-4 环形整流比相电路输出电压平均值
-180 -90 0 90 180 Umn.Pj /V ? /?
Umn?pj与比相角θ的关系曲线
关系如图4-4所示，由图可见，当? =0?时，Umn?pj为正最大值；当?=?90?时，Umn?pj=0；当?=?180?时，Umn?pj为负最大值。显然，输出电压平均值为正值的比相角?的范围是：
?90?≤θ≤90?
此式满足LZ-21型方向阻抗继电器对比相回路动作条件的要求。
(4) LZ-21型方向阻抗继电器的死区及消除办法
方向阻抗继电器在保护安装处正向出口发生金属性短路时，其测量电压
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?值小于继电器的最小动作电压，继电器将拒绝动作，这一不动作区通常称Um为方向阻抗继电器的死区，方向阻抗继电器必须消除死区才能正确工作。
LZ-21型方向阻抗继电器为消除死区，在继电器的相位比较电气量中引
?同相位的带有记忆作用的极化电压U?，入与测量电压Ump引入了极化电压后，
方向阻抗继电器的动作方程为：
??U?ZsetImm?90??arg?90? ?Up?=0，于是，这时方向阻当在保护安装处正向出口发生金属性短路时，Um
抗继电器的动作方程为：
?ZsetI ?90??arg?m?90?
Up方向阻抗继电器仍正确动作，因而消除了正向出口短路时的拒动现象。
?的另一个作用，就是防止被保护线路反向出口短路时，引入极化电压Up方向阻抗继电器发生误动作现象。引起反向出口短路时误动作的原因，可参阅有关资料分析。
?对于消除方向阻抗继电器正向出口金属性短路时的死总之，极化电压Up区，可靠避免反向出口短路时保护的误动是不可少的。
?呢？其要求是： 但是，如何引入极化电压Up?都应该存在； (a) 无论是保护安装处正向，反向出口短路，Up?的相位应与测量电压一致并保持一定的数值。 (b) Up?的电路如图4-5所示： LZ-21方向阻抗继电器引入Up
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?Um?UABJYB ?Up?Up?UpUCA RJ ? RJ ?IRJCJ ?Up??EUCLJ CJ ?RJIRJ90? o LJ ?Up??E?UmAB?EBR5 ?IR5?UB?U?UA?0?EAAB?的原理接线图和向量图 图4-5 通过高值电阻接于第三相电压获取Up（a）原理接线图； (b) AB两相短路的等效电路；(c)向量图
?获取极图4-5(a)为AB相阻抗继电器通过高值电阻R5接于第三相电压UC化电压的原理接线图。图中RJ、CJ和LJ构成谐振记忆回路，辅助电压变换器JYB的一次绕组接于RJ两端，由JYB二次侧两个相同的绕组获得极化电
??。?与测量电压U压U由于谐振回路中容抗和感抗相等，即XLJ?XCJ，故Umpp相同。
?=0，当保护安装处正、反向出口发生三相短路时U记忆回路以f0为谐振m?的相位维持不变，使频率自由振荡。若电网频率f与谐振频率f0相等，Up阻抗继电器动作。
?=0，这当保护安装处正、反相出口发生AB两相短路时，测量电压UAB时极化电压回路如图4-5（b）所示，各电压的向量图如图4-5（c）所示。通过电阻RJ的电流为：
??IRJ?UjXLJCA?
jXLJ(RJ?jXCJ)RJ?j(XLJ?XCJ)R5?RJ?(XLJ?XCJ)浙江工业大学信息工程学院电气工程系
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