影响阻抗继电器正确动作的因素

急剧上升。故可知过渡电阻对距离I段影响
不大，而对于带0.5s时限的距离Ⅱ段影响大。 Rgd
Rgd
larc R gd 1050 () I arc
在距离Ⅱ段的时间元件动作前，已动作的距 离Ⅱ段的测量元件可能受过渡电阻的影响 而返回，导致Ⅱ段不能动作。为减小过渡 电阻对距离Ⅱ段的影响，一般对距离Ⅱ段 采用“瞬时测定”回路。即把距离Ⅱ段测 量元件的最初始动作状态，通过起动元件 的动作将之固定下来，当电弧电阻增大时， t 即使Ⅱ段的测量元件返回，保护仍能以 时限动作于跳闸。
若采用全阻抗继电器， h w ，显然

这说明从躲过系统振荡的观点出发， 在同一整定阻抗前提下，面积越小，受振 荡影响越小。
图31 特性不同阻抗继电器受振荡影响 分析
h
w
系统振荡的影响与保护安装地点的关系。保 护安装处不同，m即不同。当m变化时，阻 抗继电器测量阻抗 Z m 矢端的轨迹是平行于 直线 1 j ctg Z 2 2
图30 阻抗继电器测量阻抗 Z m 矢端的轨迹
-
(1)系统振荡的影响与阻抗继电器动
作特性的关系。如图31所示，对某一安装处 (如 m m1 )的距离保护来说，在整定阻抗 Z S 相同时，
若采用方向阻抗继电器，则阻抗继电器受系 统振荡的影响而误动的 的范围是 h w；
w ； 若采用偏移阻抗继电器 h
1 ZS m 2 2Z
分析图32，还可得到受系统振荡影响的m的范 围是 1 1 ZS
m 2 2 Z
上两式说明，当方向阻抗继电器的整定阻抗
Z S 一定时，只有m满足
1 1 ZS m 2 2 Z
条件处的距离保护才会受系统振荡的影响而 误动，
其中
1 Z S 处的距离保护受系统振荡 m 2 2Z
五、影响阻抗继电器正确动作的因素 如前所述，阻抗测量元件应能正确测量故障 点至保护安装处的阻抗。当故障发生在保 护范围内时，阻抗测量元件的测量阻抗小 于其动作阻抗，即 Z m Z PUj ，继电器动 作； 当故障发生在保护范围外时， Z m Z PUj ， 继电器不动作，从而保证了其动作的选择性。 但实际上，有许多因素影响着阻抗测量元 件的测量阻抗 Z m ，使它增大或减小，从而 使其保护范围缩小或扩大，导致保护的灵 敏性降低甚至失去选择性。
图29 双侧电源辐射形线 路振荡时的等效电路图 和相量图
为参考量，假设 电势 E
j 则 E E e
系统振荡时， 在0度～360度之间作周期性 变化，设系统各元件的阻抗角相等，均 为 d ， 则振荡时的振荡电流为
E E ， 的相角差) 和E ( 为E
式中 在振荡时，系统各点电压也随 变化，按图29的正方向
角的变化而
E I Z U A OS
E I Z U B OS
对于母线A处的阻抗继电器来说，加入 ，故系统振荡时，该继电器的 的电流为 I OS 测量阻抗为
I Z E U Z OS A Zm j Z IOS IOS 1 e
I 叫做助增电流。由于 AB 的存在，使保护1
I 其值大于流过保护1的电流 AB ，故
I AB
的
距离Ⅱ段的测量元件的测量阻抗为
IAB Z1l AB IBK Z1lK IBK Zm Z1l AB Z1lK IAB IAB Z1l AB Kb Z1lK
的影响最严重。另外阻抗继电器的整定阻抗 Z S 越小，即保护范围越小，受系统振荡影响 的范围就越小。
如果系统振荡的周期 Tos ，则振荡过程 中因受系统振荡影响的阻抗继电器误动作 的持续时间为
t 360
0
Tos ( s )
h w
实践证明，阻抗继电器误动的持续时间 一般不会超过1.0s，所以对于距离I、Ⅱ段 影响大，而对于距离Ⅲ段则不用考虑振荡 问题。为防止系统振荡时距离保护误动作， 在距离保护中应设臵振荡闭锁回路。
(二)分支电流的影响 当保护安装处与故障点间的母线上接有电源 线路、负荷或平行线时，即出现分支电流， 分支电流的存在将使阻抗继电器的测量阻 抗增大或减小，从而使其保护范围缩小或 扩大。如图28所示网络，当保护安装处与 故障点间接有电源线路时，由于该电源线 I 路向故障点K送短路电流 ，使流过故障 AB 线路的电流 IBK IAB I AB
E E 取振荡电流的正方向为从电源 流向电源 ，
j E E E ( 1 e ) IOS Z Z
Z Z Z L Z E 是 E 由于 I 产生的，所以它落后 E OS E 的角度即为系统阻抗角 d 。
180
0
2 时 Zm 的
0
0
或360度时，
ctg 2
1 j ctg Z 2 2
为 或 - ， Z m 的矢端 位于直线 的两个无穷远的极端。
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可见，在m一定的情况下，直线 j 1 ctg Z 2 2 就是确定的。 系统振荡时，阻抗继电器是否误动及其 动作的持续时间，就看测量阻抗 Z m 是否落 在特性圆内，以及使 Z m 落入特性圆内的 角的范围。故阻抗继电器受系统振荡影响 的程度取决于两个因素，即距离保护的安 装地点和阻抗继电器的动作特性。
的一组直线。若保护的测量元件采用方向阻 抗继电器，且其整定阻抗 Z S 。
图32 保护安装地点不同受振荡影响分析
由图32可见，随着m的改变，阻抗继电 器受系统振荡影响的程度不同，受影响最 严重的是穿过圆心的那条直线，与之对应 的m应满足 1 Z
( m) Z 2 2
S
故受系统振荡影响最严重的保护安装处所对 应的m为
当K点故障时，流过故障线路的电流
I BK 2 I AB I BK1
I I 小于流过保护1的电流 AB ，故 BK1 叫做汲出
电流。此时保护1距离I段的测量阻抗为
IAB Z1l AB IBK 2 Z1lK IBK 2 Zm Z1l AB Z1lK IAB IAB Z1l AB Kb Z1lK
1 1 1 ( 1 jctg ) j 1 e (1 cos ) j sin 2 2
所以有
1 (1 jctg ) Z mZ Z m 2 2 1 1 ( m) Z j ctg Z Z m 2 2 2
Z ，随保护安装地点的变化而变 m Z 化。
图25 过渡电阻对不同安装地点的距离保护的影响
图3 阻抗继电 器动作特性分 析
不同的阻抗继电器，受过渡电阻影响的程度 也不同。如在图26(a)所示网络中，在保护 1距离I段的保护范围内K点发生经过渡电阻 Rgd 短路时，阻抗继电器的测量阻抗 Zm1 Z K Rgd 当保护1的距离I段的测量元件分别采用方向 阻抗继电器、偏移阻抗继电器和全阻抗继 电器时，为使正方向的保护范围相同，其 整定阻抗均为 Z S 0.85Z AB ，如图26(b)所 示。对于方向阻抗继电器，当过渡电阻超 过 Rgd1 时不能动作；对于偏移阻抗继电器， Rgd 2 当过渡电阻超过 时，不能动作；而对 于全阻抗继电器，
式中的 K b 亦称分支系数，其值小于1。 上式表明，由于汲出电流的存在，使变电所A 的距离Ⅱ段的测量阻抗减小，因而其保护 范围扩大，可能导致无选择动作。为此在 整定距离Ⅱ段时引入分支系数来解决这个 问题。同样分支系数应取各种运行方式下 的最小值。
图28 具有分支电流网络
(三)系统振荡的影响 电力系统正常运行时，系统各电源之间 同步运行，各电源电势之间的相角差为常 数。当系统因短路切除太慢或遭受较大冲 击时，并列运行的各电源之间失去同步， 系统发生振荡。系统振荡时，各电源电势 之间的相角差随时间而变化，系统中出现 幅值以一定周期变化的电流，该电流称为 振荡电流。与此同时，系统各点电压的幅 值也随时间变化。 如图29示出了双侧电源辐射形线路振荡 的等效电路及各电流、电压间的相量图。 取电源
式中的 上式在R—X复平面上是一条直线，即 Z m矢端 的轨迹为一直线如图30所示，该直线的作 法是，先作相量 1 ，
( m) Z 2
再作相量
1 j ctg Z 2 2
在不同的 值下，此相量可能滞后（ 在
0度——180度）或超前（ 在180度——360 0 ，因此 度） 1 Z 90
图27 瞬时测定的原理接线图
图27示出了瞬时测定的原理接线图。图中， 继电器2和3分别为距离Ⅱ段的测量元件和 阻抗起动元件，KT为距离Ⅱ段的时间元件， KAM为中间继电器。短路瞬间，2和3均动 作，起动KAM，KAM动作并通过3的接点 Rgd 自保持，此后若阻抗继电器2因受 的影响 而返回，KAM仍保持动作状态，直到时间 继电器KT的触点经 延时闭合后，动作于 t 跳闸，从而避免了过渡电阻的影响。 注意， 在某些情况下，如单回线与平行线路(或环 形网络)连接时，则不能采用瞬时测定电路， 否则将导致保护的无选择动作。
影响阻抗继电器正确测量的主要因素有：
(1)故障点的过渡电阻。
(2)故障点与保护安装处之间的分支电流。 (3)系统振荡。
(4)电压回路断线。
(5)电流互感器和电压互感器的变比误差、相 角误差 (6)串联电容补偿的影响等。
(一)过渡电阻的影响 前边分析各种短路形式时，都是按金属 性短路来考虑的，实际上，在短路点往往 存在着过渡电阻Rgd，其主要是电弧电阻。 一般说来，过渡电阻的存在使阻抗继电器 的测量阻抗 Z m 增大，保护范围缩小，使保 护的灵敏性降低。由于过渡电阻对不同安 装地点的距离保护的测量阻抗影响程度不 同，因此有时也会导致保护的无选择动作。 在如图25中，当线路L2的始端(K点)经过渡 电阻Rgd短路时，对保护2，其测量阻抗等于 过渡电阻，即
I BK 式中的 K b 为分支系数， Kb 1 IAB
上式表明，由于助增电流的存在，使变电所A 的测量阻抗增大，使保护范围缩小。可以 用适当增大距离Ⅱ段动作阻抗来解决。但 由于分支系数的大小与运行方式有关，因 此引入分支系数时，应取各种可能的运行 方式下的最小值，以保证选择性。若保护 安装处与短路点间连接的不是有电源线路 而是负荷，如图28(b)所示网络。
当过渡电阻大于
Rgd 3 时，才不能动作。显然，
Rgd 3 Rgd 2 Rgd1
这说明方向阻抗继电器受过渡电阻的影响 最严重，偏移特性阻抗继电器次之，而全 阻抗继电器受过渡电阻的影响相对最小。 过渡电阻主要是电弧电阻，在短路开始瞬 间，电弧电流 最大，电弧长度 最短， I arc larc 后， 故 最小，此后大约经过 0.1～0.15s

是与
1 垂直的直线。对应于不同的 ( m) Z 2
j ctg Z 2 2
，测量阻抗 Z m 的矢端应落在直线
1 j ctg Z 2 2
上。当
180
0
时，
， ，所以相量 1 ctg 0 Z m ( m) Z 1 2 2 ( m) Z 即为 相量。当
Zm1 Z AB Rgd ，如图 Z m2 Rgd ，对于保护1，
25(b)可以看出 Z m 2超出了保护2距离I段保护 范围，而 Z m1却在保护1的距离Ⅱ段的保护 范围内，于是保护1和保护2均以距离Ⅱ段 的时限动作而失去选择性。可见，离故障 点越近的保护受过渡电阻的影响越大，并 且保护的定值越小，受过渡电阻的影响就 越大。