过渡电阻对距离保护的影响及解决方法

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1、华北电力大学_电气与电子工程学院_微机继电保护_论文过渡电阻对距离保护的影响及解决方法张伟导师：刘自发（华北电力大学、电气与电子工程学院研电１００６班，１１０２２０１０２４）6/6华北电力大学_电气与电子工程学院_微机继电保护_论文0　前言随着电网规模越来越庞大，电压等级越来越高，如何有效、安全、可靠地提高输送能力，是我国电网面临的迫切需要解决的问题。继电保护作为电网安全稳定运行的第一屏障，始终承担着无可替代的作用。作为动作于跳闸的继电保护，在技术上要满足四个要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。可靠性是对继电保护性能的最根本要求。可靠性包括安全性和信赖性。安

2、全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒绝动作。继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统造成严重危害。然而，由于短路时一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。接地短路时过渡电阻的存在，尤其大的过渡电阻，往往会影响到保护装置的性能，造成保护误动、拒动，或者灵敏性不满足要求等。过渡电阻一般为纯电阻。接地故障的过渡电阻包括电弧电阻和杆塔接地电阻，对树枝放电时还包括树枝电阻。每个杆塔的接地电阻，在土壤电阻率较低的地区一般为10；在电阻率较高的地方，可达30，甚至更高

3、一些。接地故障时最大的过渡电阻发生在导线对树枝放电之时。在实际电力系统中，过渡电阻受当时故障方式、地质条件和天气情况等因素的影响，可能达到比较大的数值，例如单相接地故障，接地电阻可能达到100(220kv线路)、300(500kv线路)和400(750kv线路)。高阻接地故障都是单相故障。距离保护因其很多优点，在高压输电线路保护中，占有极其重要的地位。例如，受电力系统运行方式和结构变化的影响较小，能瞬间切除输电线85%~90%范围内的各种故障，保护范围较长且较稳定，适合于远距离重负荷的高压线路，具有一定的耐受过渡电阻的能力，等等。因此距离保护一直是复杂电网中高压

4、输电线路最重要应用最广泛的保护方案之一[1~4]。接地距离保护反应输电线路接地故障。距离继电器测量故障阻抗并判定故障位于保护区内或区外。理想的距离继电器仅对保护安装点和整定点之间的故障动作而对此区外的故障不动作。距离保护作为主保护通常整定为保护线路全长的80%~90%，并且通常期望阻抗测量误差少于5%。对于I段之外的故障，距离保护阶梯时限延时配合的Ⅱ和Ⅲ段，保证了不同线路故障的选择性[5]。系统重负荷时或过渡电阻较大的区外故障，距离保护不误动，这是最基本的要求[6]。传统距离继电器假设故障点电压为零，通过电压和电流比值测量故障阻抗。实际上，除了人为构造的短路，故

5、障点电压几乎不可能为零，从而故障点电压将影响到故障阻抗的测量，尤其对于高阻接地故障和重负荷单相接地故障。在有负荷的情况下，过渡电阻部分会由于对侧电源的助增作用而转换成为感抗或容抗，导致距离保护超越或者保护范围缩短，大的过渡电阻也会造成距离保护范围缩短。当经过大的过渡电阻接地，重负荷时故障电流可能小于负荷电流。测量阻抗实际上由负荷电流和过渡电阻决定。单相接地故障过渡阻抗达到300时，传统距离保护的测量阻抗6/6华北电力大学_电气与电子工程学院_微机继电保护_论文相对误差可能超过60%。目前除距离保护外的各种接地保护方案中，除线路差动保护外，几乎都不能够为高阻接地故

6、障提供可靠有效的保护。但是电流差动保护中制动量随负荷电流的增大而增大，在重负荷情况下发生经大电阻接地故障时，由于动作电流很小而制动电流很大，动作量有可能小于制动量而拒动。负荷电流的大小直接影响了差动保护的灵敏度。在超高压、长线路或电缆线路上，分布电容的等值容抗大大减少，电容电流将使输电线路两端电流的大小和相位都发生严重畸变，降低了差动保护区内故障耐过渡电阻的能力[7]。为了提高纵联差动保护装置的耐过渡电阻能力，一般都在装置中配有零序差动保护作为辅助保护。零序差动保护比分相电流差动保护灵敏度高，受电容电流影响少。但是差动保护不能作为后备保护且需要交换两端信息同步交

7、换。在高压和超高压输电线路的方向高频保护中，应用相电压补偿式方向元件的方案，具有方向性强，在系统振荡过程中反方向经任何过渡电阻短路时不误动、能自然地适用于两相运行的线路，能切除单相重合闸过程中的短路等优点，因而1978年以来就在我国220kv、330kv和500kv线路上得到了应用。但是，理论分析和实践经验均表明，当过渡电阻达到一定值时，该方向元件可能拒动，尤其是线路末端短路时，容许的过渡电阻更小。由上可以看出，各原理的保护都不能很好地解决高阻接地时保护误动或拒动问题。保护误动或拒动，会给电力系统安全运行带来重大的损失，甚至有可能会威胁到电力系统的稳定性。高阻接

8、地的问题在国内外一直没有