电力系统继电保护实验指导书 - 图文(8)

电力系统继电保护原理实验指导书

由于xLJ?xCJ，R5??RJ则上式可以写为：

??IRJ?UjXXLJCA? ?LJ?jUCAXLJXCJRJR5RJ?XLJXCJR5?RJ?超前U???90?相角，电压RI由上式可见，通过RJ的电流IRJRJRJ与IRJ同相。

??与电压RI极化电压UpJRJ相位相反，则可得：

?(?I?R) ?=KUpJYBRJJ =KJYB(?jXLJRJ?) UCAR5RJ?XLJXCJ? ??jmUCA式中，KJYB—JYB的变压比；m—系数，且m?KJYBXLJRJ。

R5RJ?XLJXCJ?90?，与测量电压U?同相。极化电压的数值可由?滞后U由式可见，UmpCA选择适当的参数CJ、LJ、RJ和变比KJYB来获得，以使方向阻抗继电器正确动作，消除正向出口短路时的死区和防止反向出口短路时可能的误动作。

3．LZ-21型方向阻抗继电器的接线方式

根据阻抗继电器的工作原理，输入到继电器的电压和电流应满足下列要求：

① 继电器的测量阻抗应正比于保护安装处至短路点的线路阻抗，以便正确地测定故障发生点；

② 继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保证在发生各种不同类型短路时保护都能动作。

由于相间短路和接地短路的短路回路不同，所以防御相间短路和接地短路的阻抗继电器接线方式也不相同。

LZ-21型方向阻抗继电器是防御相间短路的继电器，其接线方式有两种：

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(1) 线电压和相电流差的接线方式

三相阻抗继电器的接线如表4-1所列，这种接线方式称为0?接线方式，就是假定在cos? =1时，接入阻抗继电器的电流和电压相位相同。

表4-1 阻抗继电器0?接线时接入的电流、电压

继电器编号 输入电流 Im 输入电压 Um 反应故障类型 ZAB ??I? IABZBC ??I? IBCZCA ??I? ICA? UCA(2)(2,0)K(3)KCAKCA0 ? UAB(2)(2,0)K(3)KABKAB0 ? UBC(2)(2,0)K(3)KBCKBC0 (2) 线电压和相电流接线方式

由于输入继电器的相电流的不同，线电压和相电流接线方式可分为?30?接线方式和?30?接线方式两种，各相继电器接入的电压和电流如表4-2所列。

表4-2 阻抗继电器?30?接线方式接入的电压、电流

继 电 器 编 号 ZAB ? UAB? IA? UABZBC ? UBC? IB? UBCZCA ? UCA?30?接线 ? Um? Im? IC? UCA? Um?30?接线 ? Im? ?IB? ?IC? ?IA 反应故障的类型 K(3)，K(2)AB K(3)，K(2)BCK(3)，K(2)CA 现以?30?接线方式的AB相阻抗继电器ZAB为例，来分析在各种相间短路情况下的测量阻抗：

① 三相短路时

在离保护安装处l km线路发生三相短路时，母线的残余电压是：

??I?Zl，U??I?Zl UAA1BB1则阻抗继电器ZAB的测量电压为：

??U??U??U??????j30?Zl UmABAB（IA?IB）Z1l?3(?IB)e1浙江工业大学信息工程学院电气工程系

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测量电流为：

???I? ImB因此，ZAB的测量阻抗为：

(3)Zm??)e?j30?ZlU3(?IABB1???3Z1le?j30? ???I?IBB ② 两相短路时

在离保护安装处l km线路发生AB两相短路时，短路回路母线的残余电压为：

??I?Zl?I?Zl????UABA1B1（IA?IB）Z1l?2(?IB)Z1l

?，因此，ZAB的测量阻抗为： 输入继电器ZAB的电流为?IB(2)Zm??U2(?IB)Z1lAB??2Z1l ?IB?IB(3)(2)同理，可以得出?30?接线方式时，Zm?2Z1l。 ?3Z1lej30?,Zm由分析可见，?30?接线方式阻抗继电器在K（3）和K（2）时的测量阻抗不相同。K（2）时较大，但是若在接线中，引入继电器的电流为两倍的相电流，即

?U3(3)(2)AB?Z1le?j30?。，显然，K（2）时的测量阻抗为ZmK（3）时测量阻抗Zm?Z1l，

2?2IB如果将（?30?）接线的继电器在最大灵敏角的动作阻抗按保护范围末端两相短路时的测量阻抗Z1l来整定，则同一地点三相短路时的测量阻抗是

3Z1le?j30?，如图4-6（a）所示。 2如果负载是对称的，则与三相短路相同，它的测量阻抗若用0?接线时为Zej?，那么采用?30?接线时，则为

3j(??30?)Ze。很显然，若前者的向量末端在2圆周上，则后者向量末端已落在圆周外，如图4-6(b)所示，这样?30?接线起到了躲开正常负荷的作用。因此，这种接线方式多用于输电线路的供电侧。

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30? jX jX ?ZsetA (2)Zm?Z1lZej?B (3)Zm?3Z1le?j30?2(3)Zm?3Z1ej(??30?)2R ? 30? R (a) (b) 图4-6 ?30?接线时方向阻抗继电器的测量阻抗

（a）K（2）

和K（3）

时的测量阻抗；（b）躲开正常负荷阻抗的说明

4．LZ-21方向阻抗继电器的特性

(1) LZ-21阻抗继电器的Zpu=f(?)特性

前述分析可知LZ-21型方向阻抗继电器的动作特性方程为：

?90?≤?≤90?

?U其中：??arg?C。

UDjX ?Zset此为过原点的圆方程如图4-7实线所示，由图可见方向阻抗继电器的动作特性圆点的圆周经过原点，由于特性圆的圆内是动作区，圆外是不动作区，圆周上是临界动作区，就意味

O R 图4-7 LZ-21方向阻抗继电器的特性图

着在保护正方向出口处短路时（母线残压近似为零），阻抗继电器将出现死区，因此LZ-21型方向阻抗继电器在静态情况下显示出来的特性如图4-7中虚线所示，在原点O附近有一个凸区，这表明在静态情况下，方向阻抗继电器在原点附近（短路在母线出口处时）不会动作。但是，由于LZ-21引入了极化电压，UP故在动态及第三相电压的作用下能够消除凸区使继电器正确动作。

(2) LZ-21型方向阻抗继电器的Zpu.r=f(Im)特性

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① 阻抗继电器的几种主要指标的概念

任一个阻抗继电器做好之后，可以通过实验作出在给定整定阻抗Zset条件下，动作阻抗Zpu.r与测量电流Im的关系曲线：Zpu.r=f(Im)，图4-8示出全阻抗继电器的特性。从这一关系曲线可以说明表征阻抗继电器的几个主要技术指标。

O Ipu.min Iac.min Iac.max Zpu.r Zset0.9ZsetA B Im

图4-8 LZ-21方向阻抗与测量电流的关系曲线

a. 最小动作电流Ipu.min

??0时，使继电器动作的最小测量电流称为当阻抗继电器的测量电压Um最小动作电流，如图4-8中所示Ipu.min，这是因为继电器动作需要克服执行元件和比较回路电压降之和的电压U0的缘故。

b. 最小精确工作电流Iac

所谓“精确工作电流”，就是指当?m=?sen时继电器的起动阻抗等于0.9倍整定阻抗，即Zpu.r=0.9Zset时所对应的测量电流，这时起动阻抗的误差的10%。显然由图4-8可看出精确工作电流有两个数值。当测量电流较大时，0.9Zset（曲线上的B点）对应的测量电流称为最大精确工作电流Iac.max。考虑到在保护范围末端短路时，流经保护的最大短路电流一般小于Iac.max以及在被保护线路始端短路时，流经保护的短路电流值较大，虽然阻抗继电器的起动阻抗减小，但总是可以动作的。所以最大精确工作电流一般没有实际意义，而最小的精确工作电流Iac.min（曲线上A点对应的测量电流）则必须考虑，因为在被保护范围末端短路时，流经保护的短路电流可能不大，为使动作阻抗的误差不超过10%，这时短路电流应等于或大于最小精确工作电流。

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