第四章过渡电阻对阻抗继电器的影响研究生2006.docx

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SKIPIF1<0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。
在相间短路时，过渡电阻主要由电弧电阻构成。短路初瞬间，电弧电流SKIPIF1<0最大，弧长SKIPIF1<0最短，弧阻SKIPIF1<0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SKIPIF1<0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300SKIPIF1<0估计；对220kV线路，则按100SKIPIF1<0估计。
对于图中所示的单侧电源网络，当线路B—C的出口经SKIPIF1<0短路时，保护l的测量阻抗为SKIPIF1<0，保护2的测量阻抗为SKIPIF1<0。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SKIPIF1<0；对保护2，由于SKIPIF1<0是SKIPIF1<0与SKIPIF1<0的向量和，
SKIPIF1<0
图单侧电源线路经过渡电阻SKIPIF1<0短路的等效图
由图可知其数值比无SKIPIF1<0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SKIPIF1<0较大使SKIPIF1<0落在保护1的第Ⅱ段范围内，而SKIPIF1<0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SKIPIF1<0表示。
当线路上任意点经过渡电阻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：
SKIPIF1<0 （4-25）
安装于线路M侧的继电器测量阻抗为：

SKIPIF1<0 （4-26）
式中SKIPIF1<0表示故障点位置占线路全长的百分数，ZR表示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，SKIPIF1<0M和SKIPIF1<0N

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SKIPIF1<0M超前于SKIPIF1<0N时，SKIPIF1<0，此时SKIPIF1<0M也超前于SKIPIF1<0F，因此ZR呈电容性。反之，如SKIPIF1<0M落后于SKIPIF1<0N，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．系统正常运行时，M侧测量阻抗（SKIPIF1<0）
SKIPIF1<0（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
SKIPIF1<0
将式（4-27）代入并化简可得
SKIPIF1<0（4-28）
在M点继电器的测量阻抗
SKIPIF1<0
SKIPIF1<0
SKIPIF1<0 （4-29）
此阻抗就是系统两侧电源摆开在某一SKIPIF1<0角时的测量阻抗。也可以看成是，当F点的过渡电阻SKIPIF1<0时的测量阻抗。
2．系统F点经过渡电阻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SKIPIF1<0F101,等效内阻抗为
图4-17等效发电机接线图
SKIPIF1<0 （4-30）
如图4-17所示。根据该图即可求得故障点的总电流
SKIPIF1<0
SKIPIF1<0 （4-31）

又根据图4-15可得
SKIPIF1<0 （4-32）
将式（4-31）代入上式化简后可得
SKIPIF1<0 （4-33）
将式（4-31