摘  要：對(duì)距離保護(hù)元件，由于存在過(guò)渡電阻，單側(cè)電源線路短線路經(jīng)出口故障或雙側(cè)電源的線路故障，容易引起距離保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。本文分析了過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)工作的影響，探討了接地及相間距離繼電器這種受過(guò)渡電阻影響較大的元件阻抗圓特性躲過(guò)渡電阻能力改進(jìn)，以及幾種較好的躲過(guò)渡電阻特性。論文指出將這些特性組合起來(lái)將具有很好的躲過(guò)渡電阻的能力。

    引言
    電力系統(tǒng)中短路一般都不是金屬性的，而是在短路點(diǎn)存在過(guò)渡電阻。此過(guò)渡電阻的存在，將使距離保護(hù)的測(cè)量阻抗發(fā)生變化，可引起保護(hù)的超范圍動(dòng)作或使保護(hù)的范圍縮短，從而導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)。實(shí)際的距離保護(hù)裝置通常需考慮過(guò)渡電阻引起的后果。本文對(duì)過(guò)渡電阻的影響以及各種較常用的距離保護(hù)元件如何躲開(kāi)過(guò)渡電阻的影響進(jìn)行了分析與研究。

    1  過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)工作的影響
    1.1對(duì)單側(cè)電源線路的影響

    過(guò)渡電阻[1]一般呈電阻性，對(duì)單側(cè)電源線路（圖1所示），保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近，受過(guò)渡電阻影響越大；同時(shí)保護(hù)裝置整定阻抗值越小，受過(guò)渡電阻影響越大。因此，對(duì)短線路出口經(jīng)過(guò)渡電阻短路時(shí)，由于繼電器測(cè)量阻抗增大，很可能使保護(hù)拒動(dòng)。如圖1所示，母線A側(cè)保護(hù)出口處經(jīng)過(guò)渡電阻Rg短路，當(dāng)Rg較大時(shí)，測(cè)量阻抗超出特性圓范圍，保護(hù)拒絕動(dòng)作。

 1.2對(duì)雙側(cè)電源線路的影響
    對(duì)雙側(cè)電源的線路（圖2所示），由于對(duì)側(cè)電源的助增，過(guò)渡電阻的影響呈容抗性，可能使保護(hù)的測(cè)量阻抗減小，進(jìn)入保護(hù)的動(dòng)作范圍，為對(duì)側(cè)電源助增引起的超越現(xiàn)象。設(shè)B母線出口處A相經(jīng)過(guò)渡電阻接地短路，A母線保護(hù)測(cè)量阻抗為：

    2 受過(guò)渡電阻影響的元件躲過(guò)渡電阻能力改進(jìn)[2，3]
    2.1三段式接地距離繼電器
    （一） Ⅲ段接地距離繼電器

 
式中：U1φ為正序電壓。φ為A,B,C。該特性圓（如圖3所示）是以｜Zs+Zzd|為直徑的阻抗圓，包含原點(diǎn)，說(shuō)明正方向出口經(jīng)過(guò)渡電阻短路故障時(shí)能正確動(dòng)作。

    （二）Ⅰ、Ⅱ段接地距離繼電器
    （1）由正序電壓極化的阻抗繼電器

 
式中：U1φ為正序電壓，該極化電壓引入移相角φ1，短線路應(yīng)用時(shí)，將方向阻抗繼電器特性向*象限偏移，以擴(kuò)大允許過(guò)渡電阻的能力。φ1可取0°，15°，30°，45°（如圖4特性圓0,1,2,3所示）。由于在對(duì)側(cè)電源助增下可能超越，所以引入零序電抗繼電器以防止超越。

（2）零序電抗繼電器

 
其中；β0＝arg（I0/Iφ+k.3I0））；當(dāng)I0、Iφ同相時(shí)，直線A（如圖4所示直線A）平行于R軸，不同相時(shí)，直線的傾角為I0與（Iφ+k.3I0）的相角差。設(shè)I0與過(guò)渡電阻上壓降同相位，則直線A與過(guò)渡電阻上壓降所呈現(xiàn)阻抗平行，因此，該特性對(duì)過(guò)渡電阻具有自適應(yīng)的特點(diǎn)。實(shí)際電抗特性下傾12°，從而保證與過(guò)渡電阻上壓降不同相位時(shí)，繼電器仍不會(huì)超越。

    當(dāng)由正序電壓極化的繼電器和零序電抗繼電器兩特性阻抗繼電器同時(shí)動(dòng)作時(shí)，Ⅰ、Ⅱ段接地距離繼電器動(dòng)作，該特性能測(cè)量很大的過(guò)渡電阻且不會(huì)超越。

    2.2三段式相間距離繼電器
    三段式相間距離繼電器特性類(lèi)似于三段式接地距離繼電器，下標(biāo)φφ表示AB,BC,CA，（偏移角）可取0°，15°，30°，也是在短線路應(yīng)用時(shí)增加允許過(guò)渡電阻的能力。

3 幾種較好的躲過(guò)渡電阻特性[4]
    3.1多邊形繼電器特性
    多邊形繼電器特性包括四邊形及五邊形特性及類(lèi)似的特性，它們具有較好的耐受過(guò)渡電阻的能力。對(duì)于圖5五邊形特性中線4為克服線路末端故障時(shí)過(guò)渡電阻的影響，可在R軸方向獨(dú)立移動(dòng)以適應(yīng)不同數(shù)值的過(guò)渡電阻。線2要保證出口經(jīng)過(guò)渡電阻短路時(shí)能可靠動(dòng)作。值選擇應(yīng)能躲線路末端故障時(shí)的超越現(xiàn)象。對(duì)短線路，R值較小，易受過(guò)渡電阻影響，可加大R/X比值，增強(qiáng)其允許過(guò)渡電阻能力。圖6特性類(lèi)似于圖5。對(duì)于圖7所示特性，線1為零序功率方向線，線2為負(fù)荷阻抗圓，線3采用改進(jìn)型零序電流極化的電抗特性，可解決超越、縮范圍問(wèn)題。

    3.2工頻變化量方向元件
    用測(cè)量電壓,電流故障分量的相位角作為正、反方向元件測(cè)量相角。
    正方向元件測(cè)量相角:

 
    式中：下標(biāo)φφ可表示AB,BC,CA,也可表示12，12表示該電氣量為正負(fù)序綜合分量。Zd為模擬阻抗，其阻抗角與線路阻抗的相位角一致；Zcom為補(bǔ)償阻抗。

    由于比相在系統(tǒng)正序阻抗和固定的繼電器模擬阻抗間進(jìn)行，而過(guò)渡電阻不影響方向元件的測(cè)量相角，所以這種比相方式基本不受故障點(diǎn)的過(guò)渡電阻和對(duì)側(cè)電源助增作用的影響。另外，由于方向元件不受負(fù)荷電流的影響，因而該方向元件可允許測(cè)量很大的故障過(guò)渡電阻。

    3.3 工頻變化量距離元件
    工頻變化量距離元件動(dòng)作方程式為：

                           
    式中：UZ為整定門(mén)檻，取故障前工作電壓的記憶量。Zzd為整定阻抗，一般為0.8-0.85Z1；ZJ在阻抗平面上是以－Zs末端為圓心，以|Zs+Zzd|為半徑的圓。當(dāng)ZJ末端落在圓內(nèi)時(shí)動(dòng)作，可見(jiàn)這種阻抗繼電器有較大的允許過(guò)渡電阻的能力。且由于△I一般與△In同相位，過(guò)渡電阻影響始終呈電阻性，于R軸平行，因此不存在對(duì)側(cè)電流助增引起的超越問(wèn)題。

    4 結(jié)束語(yǔ)
    以上討論了各種圓與直線的動(dòng)作方程與特性。這些特性已普遍應(yīng)用于LFP，B,H等各種裝置中，并已取得較好的效果?？梢?jiàn)，將圓與直線特性結(jié)合起來(lái)，會(huì)取得很好的躲過(guò)渡電阻能力。如今保護(hù)使用微機(jī)裝置后，只需在軟件中修改添加即可得到我們所需的功能，對(duì)保護(hù)裝置性能進(jìn)行改善。過(guò)渡電阻是繼電保護(hù)領(lǐng)域常見(jiàn)的一個(gè)元素，它對(duì)于保護(hù)的正確動(dòng)作及故障正確測(cè)距起著重要作用。