摘  要：對(duì)距離保護(hù)元件，由于存在過渡電阻，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渡電阻影響較大的元件阻抗圓特性躲過渡電阻能力改進(jìn)，以及幾種較好的躲過渡電阻特性。論文指出將這些特性組合起來將具有很好的躲過渡電阻的能力。

    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)存在過渡電阻。此過渡電阻的存在，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)裝置通常需考慮過渡電阻引起的后果。本文對(duì)過渡電阻的影響以及各種較常用的距離保護(hù)元件如何躲開過渡電阻的影響進(jìn)行了分析與研究。

    1  過渡電阻對(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，受過渡電阻影響越大；同時(shí)保護(hù)裝置整定阻抗值越小，受過渡電阻影響越大。因此，對(duì)短線路出口經(jīng)過渡電阻短路時(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)過渡電阻接地短路，A母線保護(hù)測(cè)量阻抗為：

    2 受過渡電阻影響的元件躲過渡電阻能力改進(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)，說明正方向出口經(jīng)過渡電阻短路故障時(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與過渡電阻上壓降同相位，則直線A與過渡電阻上壓降所呈現(xiàn)阻抗平行，因此，該特性對(duì)過渡電阻具有自適應(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)增加允許過渡電阻的能力。

3 幾種較好的躲過渡電阻特性[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似的特性，它們具有較好的耐受過渡電阻的能力。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)值的過渡電阻。線2要保證出口經(jīng)過渡電阻短路時(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，易受過渡電阻影響，可加大R/X比值，增強(qiáng)其允許過渡電阻能力。圖6特性類似于圖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，可見這種阻抗繼電器有較大的允許過渡電阻的能力。且由于△I一般與△In同相位，過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題。

    4 結(jié)束語
    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?？梢姡瑢A與直線特性結(jié)合起來，會(huì)取得很好的躲過渡電阻能力。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。過渡電阻是繼電保護(hù)領(lǐng)域常見的一個(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。