第05部分--过渡电阻对阻抗继电器的影响

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超高压输电线路继电保护第四部分——过渡电阻对阻抗继电器的影响

李斌

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电力系统中的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻Rg 。短路点的过渡电阻Rg 是指当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地的途径中所通过的物质的电阻，这包括电弧、中间物质的电阻，相导线与地之间的接触电阻，金属杆塔的接地电阻等。

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在相间短路时，过渡电阻Rg 主要由电弧电阻构成。短路初瞬间，电弧电流Ig 最大，弧长l g 最短，弧阻Rg 最小。几个周期后，在风吹、空气对流和电动力等作用下，电弧逐渐伸长，弧阻Rg 迅速增大，因此电弧电阻属于非线性电阻。

在导线对铁塔放电的接地短路时，铁塔及其接地电阻构成过渡电阻的主要部分，铁塔的接地电阻与大地导电率有关，对于跨越山区的高压线路，铁塔的接地电阻可达数十欧；当导线通过树木或其它物体对地短路时，过渡电阻更高。目前我国对500kV 线路接地短路的最大过渡电阻按300估计；对220kV 线路，按100估计。

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一．单端电源时过渡电阻对相间阻抗继电器的影响

二．双端电源时过渡电阻对相间阻抗继电器的影响

三．过渡电阻对接地阻抗继电器的影响

主要内容

jX

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一．单端电源时过渡电阻对相间阻抗继电器的影响

二．双端电源时过渡电阻对相间阻抗继电器的影响

三．过渡电阻对接地阻抗继电器的影响

主要内容

时，则可用一

g 表示由过渡电阻在测量阻抗中引起的附加分量。由于

，附加阻抗呈感性。

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（2）系统发生三相经过渡电阻故障时的测量阻抗（运用等效发电机原理进行分析，如右

图：

内阻

m侧为送电端时，过渡电阻对测量阻抗的影响假设EM超前EN为

式（1）可求出Rg变化时ZM的变化轨迹，如下图所示：

m侧为送电端时，过渡电阻对测量阻抗的影响

F点短路时，过渡电阻具有Rg不同的数值时，测量阻抗ZM将沿着圆弧FGO变化。由于ZR呈电容性，使测量阻抗的电抗部分减小，国此当保护区外短路

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m 侧为送电端时，过渡电阻对测量阻抗的影响

抗继电器的影响

以上分析ZR的变化轨迹，只与F点的位置有关。当EM、EN、δ一定时；不同地点短路后ZR的变化情况如右图所示。

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总结以上分析可知，对位于送电侧的保护装置，当正方向发生短路时，由过渡电阻的影响可能出现超越。影响超越的因素有：

（1）O 点位置。O 点是短路前测量阻抗的末端,O 点越靠近M 点,超越就越严重。实际上只有在振荡时O 点才会靠近M 点，此时即使没有短路，阻抗继电器受振荡影响也可能误动作。

(2) Rg 的数值.Rg =0时并不出现超越，Rg 很大时,也不会引起超越。一般Rg 较小时影响最大。

(3) ZL 和ZS 之比值.一般当被保护线路越短(ZL 小)，而背后的系统阻抗越大时,超越就越严重。

抗继电器的影响

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抗继电器的影响

经过分析，可求出

Rg 由0→∞变化

时，ZM 的变化轨

迹如右图所示。此

时ZR 的变化轨迹

为大圆弧，ZR 是

感性的，测量阻抗

轨迹沿园弧由第I

象限转到第II 象

限。

由此可见，对位于受电侧的保护，当正方向发生短路时，过渡电阻的影响是使保护范围缩短，灵敏度下降，而不可能出现超越。

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线路两侧M 和N 的保护综合在一起考虑

抗继电器的影响

如果我们将线路两侧M 和N 的

保护综合在一起来看，设M 为

送电侧，则N 必为受电侧，此

时当线路上各点（如F1、

F2、F3）短路时，M 侧的保

护以M 为原点，过渡电阻的影

响呈电容性，Z R 的轨迹为小

圆弧FO ；N 侧的保护以N 为原

点，过渡电阻的影响呈电感

性，ZR 的轨迹为小圆弧如右

图所示。图中同时画出了M 侧

方向阻抗继电器的动作特性圆

1和N 侧方向阻抗继电器的动

作特性圆2。

24（3）

反向经过渡电阻短路时对阻抗继电器的影响抗继电器的影响

在右图中，当F4点短路时，对受电保护

N 来看就是反向故障，此时通过N 侧保护

的电流为IM ，因此N 侧保护测量阻抗末

端的轨迹仍是小园弧变化，显然可见，

此时M 侧保护具有明确的方向性，不可

能误动作。

由此可见，在正常运行时处于受电侧的保护，当其反方向发生故障时，受过渡电阻的影响可能失去方向性而误动作。此阻抗就是系统两侧电源摆开在某δ角时的测量阻抗。也可以看成是，当F 点的过渡电阻Rg =∞时的测量阻抗。

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抗继电器的影响

①故障点的位置在反向母线上或反向线路出口的附近，且过渡电阻的数值较小时，最容易误动作。

②

0点的位置越靠近于F 点，亦即σ角越大时受影响越大。③当σ角一定时，保护N 的整定值越大，则受影响越大。

（3）反向经过渡电阻短路时对阻抗继电器的影响

影响误动作的困素有：

26抗继电器的影响

④当方向阻抗继电器的极化电压有记

忆作用时，其动态特性是一个抛球

圆（参见右图），此时继电器不会

失去方向性，故利用记忆作用可延

缓保护误动作的时间。如果此记忆

时间足够大，能够躲开反向母线保

护或线路I 段保护的动作时间，则上

述误动作就不会发生。

（3）

反向经过渡电阻短路时对阻抗继电器的影响