过渡电阻对阻抗继电器的影响研究生.doc

第四章过渡电阻对阻抗继电器的影响一．过渡电阻对相间阻抗继电器的影响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。短路点的过渡电阻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，这涉及电弧、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。在相间短路时，过渡电阻重要由电弧电阻构成。短路初瞬间，电弧电流最大，弧长最短，弧阻最小。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重要部分，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，则按100估计。对于图中所示的单侧电源网络，当线路B—C的出口经短路时，保护l的测量阻抗为，保护2的测量阻抗为。可见，过渡电阻会使测量阻抗增大，对保护1，测量阻抗增大的数值就是；对保护2，由于是与的向量和，图单侧电源线路通过渡电阻短路的等效图由图可知其数值比无时增大不多。因此可以得出结论：保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大；同时，保护装置的整定值越小，受过渡电阻的影响也越大。图过渡电阻对不同安装地点距离保护影响的分析当较大使落在保护1的第Ⅱ段范围内，而仍落在保护2的第Ⅱ段范围内时，两个保护将同时以第Ⅱ段时限动作，从而失去选择性。如图所示的双侧电源网络接线，各参数标示于图中，假设全系统各元件的阻抗角相等，以表达。当线路上任意点通过渡电阻Rg发生三相短路时，设三相参数相同，则仍可用一相回路进行分析。此时在F点Rg中流过的电流为：（4-25）安装于线路M侧的继电器测量阻抗为：（4-26）式中表达故障点位置占线路全长的百分数，ZR表达由过渡电阻在测量阻抗中引起的附加分量。由于对侧电源的助增作用使Rg所产生的影响要复杂得多。例如，当两侧电势相位不同时，M和N图双侧电源网络接线及有关参数若出现相位差，因此ZR不是一个纯电阻。如图4-16所示，当M超前于N时，，此时M也超前于F，因此ZR呈电容性。反之，如M落后于N，则ZR呈电感性。现根据图4-15进一步分析如下。图4-16双侧电源线路上过渡电阻对测量阻抗的影响1．系统正常运营时，M侧测量阻抗（）（4-27）式中ZFM——故障点至M侧电源之间的总阻抗；ZFN——故障点至N侧电源之间的总阻抗；F点的电压将式（4-27）代入并化简可得（4-28）在M点继电器的测量阻抗（4-29）此阻抗就是系统两侧电源摆开在某一角时的测量阻抗。也可以当作是，当F点的过渡电阻时的测量阻抗。2．系统F点通过渡电阻Rg三相短路时，M点测量阻抗：可运用等效发电机原理进行分析（如求M点测量阻抗，须知M点电压和流过M处的电流，故从故障点电流开始计算）。此等效电源的电势为Rg断开时F点的电压，即F101,等效内阻抗为图4-17等效发电机接线图（4-30）如图4-17所示。根据该图即可求得故障点的总电流（4-31）又根据图4-15可得（4-32）将式（4-31）代入上式化简后可得（4-33）将式（4-31）和（4-33）代入式（4-26）可得（4-34）式中（4-35）可根据系统运营情况、系统参数、及故障点位置来拟定。令表达当时ZR之值，则（4-36）表达系统中没有短路，因此应与短路以前的状态相符。与式（4-29）相比，正是等式右端的最后一项，即在正常运营情况下，F点电压F101和电流M101之比。当短路点过渡电阻Rg为任意有限数值时，将式（4-34）、（4-36）代入（4-26）中，则得M点继电器的测量阻抗。（4-37）图4-18双侧电源线路通过渡电阻短路时，送电侧测量阻抗的轨道3．当M侧为送电端时，Rg对测量阻抗ZM的影响：此时M超前N为角，的阻抗角为，因此代入式（4-35）即可求出k和之值。然后根据（4-37）式可求出Rg由变化时，ZM的变化轨迹，如图4-18所示。(先画出系统正常运营时的电压降落图，M侧电势为参考向量，N侧落后M侧角，连接M侧及N侧电势的顶点，连线为系统电势差，再画出由此电势差产生的电流，电势差连线上可画出相应的和，此图各项电压都除以电流，即为系统正常运营时阻抗图，电势差连线相应全系统阻抗。阻抗图的M点位于坐标原点，被保护线路阻抗位于第一象限，则可看出O点位于第一象限，OM连线即为负荷阻抗。而受电侧N位于坐标原点时，O点位于第二象限)。对式（4-37）中最后一项随Rg变化的轨迹，已在图4-2中作过度析，为了引用这个分析的结果，我们取用一个新的座标系统，设把F点作为原点，FO为实数方向，且令FO=1。过O点作半直线OD，其与F