从轮廓到实体：阻抗继电器的绘制方法与分析

阻抗继电器是距离保护装置的核心元件,其主要作用是测量短路点到保护安装处的距离,并与整定值进行比较,以确定保护是否动作。下面以单相式阻抗继电器为例进行分析。

单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压(可以是相电压或线电压)和一个电流(可以是相电流或两相电流差)的阻抗继电器,和比值称为继电器的测量阻抗Zr。如图9-4所示,BC线路上任意一点故障时,阻抗继电器通入的电流是故障电流的二次值,接入的电压是保护安装处母线残余电压的二次值,则阻抗继电器的测量阻抗(感受阻抗)Zr可表示为

由于电压互感器TV和电流互感器TA的变比均不等于1,所以故障时阻抗继电器的测量阻抗不等于故障点到保护安装处的线路阻抗,但Zr与Zk成正比,比例常数为KTA/KTV。

在复数平面上,测量阻抗Zr可以写成R+jX的复数形式。为了便于比较测量阻抗Zr与整定阻抗Zset,通常将它们画在同一阻抗复数平面上。以图9-4中的BC线路的保护2为例,在图9-4上,将线路的始端B置于坐标原点,保护正方向故障时的测量阻抗在第Ⅰ象限,即落在直线BC上,BC与R轴之间的夹角为线路的阻抗角。保护反方向故障时的测量阻抗则在第Ⅲ象限,即落在直线BA上。假如保护2的距离Ⅰ段测量元件的整定阻抗=0.85ZBC,且整定阻抗角φset=φL(线路阻抗角),那么,在复数平面上的位置必然在BC上。(www.xing528.com)

所表示的这一段直线即为继电器的动作区,直线以外的区域即为非动作区。在保护范围内的k1点短路时,测量阻抗,继电器动作;在保护范围外的k2点短路时,测量阻抗,继电器不动作。

实际上具有直线形动作特性的阻抗继电器是不能采用的,因为在考虑到故障点过渡电阻的影响及互感器角度误差的影响时,测量阻抗Zr将不会落在整定阻抗的直线上。为了在保护范围内故障时阻抗继电器均能动作,必须扩大其动作区。目前广泛应用的是在保证整定阻抗Zset不变的情况下,将动作区扩展为位置不同的各种圆或多边形。

图9-4　阻抗继电器的动作特性分析