LZ-21型方向阻抗继电器特性分析

阻抗继电器是距离保护中不可缺少的元件，它是低动作量的继电器，它有多种特性，LZ—21型整流型方向阻抗继电器在电力系统中应用相当广泛。

2.3.4.1　LZ—21型阻抗继电器的Zpu＝f（φ）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：

此为过原点的圆方程如图2-21实线所示，由图可见方向阻抗继电器的动作特性圆的圆周经过原点，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2-21中虚线所示，在原点0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型引入了极化电压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。

图2-21　LZ—21型方向阻抗继电器的特性图

图2-22　LZ—21型方向阻抗与测量电流的关系曲线

2.3.4.2　LZ—21型方向阻抗继电器的Zpu．r＝f（Im）特性

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，可以通过试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2-22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。

（1）最小动作电流Ipu．min。当阻抗继电器的测量电压＝0时，使继电器动作的最小测量电流称为最小动作电流，如图2-22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。(www.xing528.com)

（2）最小精确工作电流Iac。所谓 “精确工作电流”，就是指当φm＝φsen时继电器的启动阻抗等于0．9倍整定阻抗，即Zpu．r＝0．9Zset时所对应的测量电流，这时启动阻抗的误差的10%。显然由图2-22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，虽然阻抗继电器的启动阻抗减小，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。

最小精确工作电流是衡量阻抗继电器灵敏度的一个重要指标，其值越小越好。由于Iac．min与U0 成正比，所以提高执行元件的灵敏度，减小U0 便可以使Iac．min减小。Iac．min还与电抗变压器的转移阻抗值ZI成反比，因此，在实际工作中，如果测量阻抗继电器的精确工作电流大于指标要求，则可以适当增加DKB铁心磁路空气隙的坡莫合金片，增加补偿作用，提高ZI值，使精确工作电流指标合格。

（3）最小精确工作电压Uac．min。最小精确工作电压是最小精确工作电流与整定阻抗的乘积，即：

Uac．min与ZI无关，Uac．min不随DKB的ZI的改变而改变，而是一个常数，因为当DKB的一次抽头减少时，Zset减少而Iac却增加。Uac．min是衡量阻抗继电器质量的一个指标。

2．LZ—21方向阻抗继电器的精工电流计算及Zpu＝f（Im）曲线

对于LZ—21方向阻抗继电器，当考虑了U0 时，其动作方程可写成：

根据精工电流的定义，将Zm＝0．9Zset，Im＝Iac．min代入上式，并假设绝对值符号中各量的阻抗角相同，则它们可以直接进行代数相加，于是得到LZ—21型方向阻抗继电器最小精工电流的表达式：

图2-23　LZ—21方向阻抗与测量电流的关系曲线

LZ—21型方向阻抗继电器的Zpu ＝f（Im）曲线如图2-23所示，图中阴影部分为继电器的动作区。在静态情况下当Zm＜Zpu．min时，方向阻抗继电器出现不动作区，亦即死区。