國家電網(wǎng)公司 繼電保護(hù)培訓(xùn)教材 第三章輸電線路及重合閘

1、第三章 輸電線路保護(hù)及重合閘第一節(jié) 零序電流方向保護(hù)一、 零序電流方向保護(hù)的基本原理 基本原理。輸電線路零序電流保護(hù)是反應(yīng)輸電線路一側(cè)零序電流的保護(hù)。反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)由于無法區(qū)分本線路末端短路和相鄰線路始端的短路，為了在相鄰線路始端短路不越級(jí)跳閘，其瞬時(shí)動(dòng)作的段只能保護(hù)本線路的一部分，本線路末端短路只能靠其他段帶延時(shí)切除故障。所以反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)都要做成多段式的保護(hù)。這種多段式的保護(hù)又稱作具有相對(duì)選擇性的保護(hù)，即它既能保護(hù)本線路的故障又能保護(hù)相鄰線路的故障。要構(gòu)成多段式的保護(hù)必需要具備下述兩個(gè)條件，首先，它要能區(qū)分正常運(yùn)行和短路故障兩種運(yùn)行狀態(tài)。在正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)

2、不能動(dòng)作，在短路時(shí)保護(hù)能夠動(dòng)作。其次，它要能區(qū)分短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，以便在近處短路時(shí)以較短的延時(shí)切除故障而在遠(yuǎn)處短路時(shí)以較長的延時(shí)切除故障以滿足選擇性的要求。零序電流保護(hù)能滿足這兩個(gè)條件。正常運(yùn)行時(shí)沒有零序電流，只有在接地短路時(shí)才有零序電流。因此零序電流保護(hù)能滿足上述第一個(gè)要求。此外在圖3-1的零序序網(wǎng)圖中，設(shè)短路點(diǎn)（故障支路）的零序電流為，則流過安裝在MN線路M側(cè)保護(hù)的零序電流為： （3-1）式中為零序電流分配系數(shù)，。顯然如果短路點(diǎn)越靠近保護(hù)安裝處，越小、越大，則越大，流過保護(hù)的零序電流越大，反之短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，流過保護(hù)的零序電流越小。所以流過保護(hù)的零序電流大小反應(yīng)了短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，這就滿足了上述第二個(gè)

3、要求。由于保護(hù)可以根據(jù)零序電流的大小判斷短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，所以就可以使它具備這樣的功能：當(dāng)短路點(diǎn)越近保護(hù)動(dòng)作得越快，短路點(diǎn)越遠(yuǎn)保護(hù)動(dòng)作得越慢。 快速動(dòng)作的零序電流第段按躲過本線路末端（實(shí)質(zhì)是躲過相鄰線路始端）接地短路時(shí)流過保護(hù)的最大零序電流整定，對(duì)于不加方向的零序電流第段還要躲過背后母線接地短路時(shí)流過保護(hù)的最大零序電流整定。所以第段只能保護(hù)本線路的一部分。帶有短延時(shí)的零序電流第段的任務(wù)是能以較短的延時(shí)盡可能切除本線路全長范圍內(nèi)的故障。帶有長延時(shí)的第段的任務(wù)是起可靠的后備作用。它一方面要作為本保護(hù)、段的后備，這稱作近后備。另一方面要作為相鄰線路保護(hù)的后備，這稱作遠(yuǎn)后備。所以它既要保證本線路末端短路有

4、足夠的靈敏度，又要保證在相鄰線路末端短路有足夠的靈敏度，并用它保護(hù)本線路的高阻接地短路。現(xiàn)在有些系統(tǒng)還用四段式的零序電流保護(hù)，這時(shí)第段起后備保護(hù)作用。零序電流保護(hù)只能用來保護(hù)接地短路故障，所以對(duì)于兩相短路和三相短路不能起到保護(hù)作用，這是一個(gè)缺陷。但是這兩類故障概率不大，所以這缺陷不算太嚴(yán)重。另外零序段保護(hù)范圍受運(yùn)行方式的影響也較大，有時(shí)可能保護(hù)范圍縮得很小，這一點(diǎn)比同樣保護(hù)接地故障的接地距離段要遜色得多。但是按躲不平衡電流整定的零序電流保護(hù)的最后一段零序過電流保護(hù)，由于很靈敏，受過渡電阻的影響較小，這一點(diǎn)又比接地距離第段強(qiáng)。現(xiàn)在有些廠家考慮到在高壓電網(wǎng)中有線路縱聯(lián)保護(hù)，又配有保護(hù)接地短路的三段

5、式的接地距離保護(hù)，并有雙重化的保護(hù)配置，所以生產(chǎn)一種型號(hào)，把零序電流保護(hù)的第段省略而只配零序電流保護(hù)、段。最近有關(guān)的線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范中要求零序電流保護(hù)設(shè)置兩段定時(shí)限和一段反時(shí)限保護(hù)。所謂定時(shí)限保護(hù)是零序電流大于定值后以固定時(shí)限發(fā)跳閘脈沖，所謂反時(shí)限保護(hù)是零序電流越大保護(hù)動(dòng)作時(shí)限越短。零序電流第段帶方向，零序電流第段不宜帶方向。零序反時(shí)限保護(hù)兼作后備保護(hù)。 影響流過保護(hù)的零序電流大小的諸因素。 零序電流大小與接地故障的類型有關(guān)。（3-1）式表示了流過保護(hù)的零序電流與流過短路點(diǎn)的零序電流之間的關(guān)系。但是流過短路點(diǎn)的零序電流的大小與接地故障的類型有關(guān)。單相接地短路和兩相接地短路時(shí)流過

6、短路點(diǎn)的零序電流和分別為： （3-2）式中為短路點(diǎn)在短路前的電壓。、為系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的綜合正序、零序阻抗。系統(tǒng)內(nèi)各元件的正序阻抗等于負(fù)序阻抗。所以把（3-2）式代入（3-1）式求得的流過保護(hù)的零序電流大小也與接地故障的類型有關(guān)。 （3-3）由（3-3）式可知： （3-4）知道了流過保護(hù)的零序電流與故障類型有關(guān)后，在整定零序電流保護(hù)第段的定值時(shí)就要選擇在線路末端接地短路時(shí)流過保護(hù)的零序電流比較大的一種故障類型來進(jìn)行整定計(jì)算。而在校驗(yàn)零序電流保護(hù)的靈敏度時(shí)，就要選擇在校驗(yàn)靈敏度的短路點(diǎn)上短路時(shí)流過保護(hù)的零序電流比較小的一種故障類型來進(jìn)行計(jì)算。 零序電流大小非但與零序阻抗有關(guān)而且與正、負(fù)序阻抗都有關(guān)。

7、往往容易犯的一個(gè)概念上的錯(cuò)誤是認(rèn)為流過保護(hù)的零序電流的大小只與零序阻抗有關(guān)而與正、負(fù)序的阻抗無關(guān)。需要指出，如（3-2）式所示的流過短路點(diǎn)的零序電流的大小，是既與零序阻抗有關(guān)也與正、負(fù)序阻抗有關(guān)的。所以流過保護(hù)的零序電流的大小如（3-3）式所示，也是與正、負(fù)、零序阻抗都有關(guān)的。因此在整定保護(hù)定值與校驗(yàn)靈敏度時(shí)，既要考慮零序阻抗的關(guān)系也要考慮機(jī)組開的多少。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)雖然接在小接地電流系統(tǒng)中，它的零序阻抗并不出現(xiàn)在復(fù)合序網(wǎng)圖中，但是由于它的正、負(fù)序阻抗是出現(xiàn)在復(fù)合序網(wǎng)圖中的，因此發(fā)電機(jī)開的多少也會(huì)影響流過保護(hù)的零序電流的大小。此外雖然從（3-2）式看來對(duì)側(cè)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組（包括發(fā)電機(jī)、變壓器）開得越多

8、，、越小，短路點(diǎn)的零序電流越大，似乎流過保護(hù)的零序電流也會(huì)越大。但是情況復(fù)雜的是對(duì)側(cè)機(jī)組開得越多還會(huì)影響零序電流的分配系數(shù)，使減少，從而流過保護(hù)的零序電流又可能會(huì)減少。所以流過保護(hù)的零序電流大小應(yīng)綜合考慮這些因素的影響。 零序電流大小與保護(hù)背后系統(tǒng)和對(duì)側(cè)系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地的變壓器多少密切相關(guān)。 由圖3-1和（3-1）式可知，零序電流分配系數(shù)與保護(hù)背后系統(tǒng)的零序阻抗和對(duì)側(cè)系統(tǒng)的零序阻抗都有關(guān)的。如果保護(hù)背后系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地的變壓器越多，越小，零序電流分配系數(shù)越大。如果保護(hù)對(duì)側(cè)系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地的變壓器越少，越大，零序電流分配系數(shù)也越大。這兩種情況都會(huì)使流過保護(hù)的零序電流增大。所以零序電流的大小與中性

9、點(diǎn)接地的變壓器的多少有很大關(guān)系。 零序電流大小與短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近有關(guān)。 這一點(diǎn)在敘述基本原理時(shí)已提及，短路點(diǎn)越近，零序電流分配系數(shù)越大，流過保護(hù)的零序電流也越大。反之短路點(diǎn)越遠(yuǎn)流過保護(hù)的零序電流也越小。 在雙回線路或環(huán)網(wǎng)中計(jì)算零序電流時(shí)要注意的一些問題。 在雙回線路或環(huán)網(wǎng)中，在求零序電流的分配系數(shù)時(shí)要考慮另一回線路或環(huán)網(wǎng)中的其它線路的分流作用，在求短路電流和分支系數(shù)時(shí)還要考慮雙回線路或環(huán)網(wǎng)中別的線路的線間互感造成的影響。尤其是同桿并架的線路或環(huán)網(wǎng)中相鄰線路有部分架在同一桿塔上的情況。所以零序電流保護(hù)雖然原理很簡單，但由于影響零序電流大小的因素很多，所以它的整定計(jì)算比較繁雜。二、零序方向繼電器的原理

10、、實(shí)現(xiàn)方法、性能評(píng)述和分析方法 零序方向繼電器的設(shè)置。由于零序電流都要經(jīng)過中性點(diǎn)接地的變壓器構(gòu)成回路，當(dāng)然該變壓器是或接線的變壓器。所以從某種意義上說這樣的變壓器是零序電源（從概念上講零序電源在短路點(diǎn)，這里只是從零序電流的流向意義上說）。電力系統(tǒng)中基本上在每一母線處都有中性點(diǎn)接地的變壓器，所以對(duì)零序電流保護(hù)來說基本上每條線路都是雙側(cè)電源線路。而雙側(cè)電源線路上的電流保護(hù)有時(shí)必需加方向繼電器才能保證它的選擇性或提高它的靈敏性。因而零序電流保護(hù)有時(shí)也必須加零序方向繼電器才能保證它的選擇性、靈敏性。例如零序電流第段加了方向后可以不必躲過保護(hù)背后母線發(fā)生接地短路時(shí)流過保護(hù)的最大零序電流，從而可能降低零序

11、電流的定值。零序電流第、段加了方向后，可以不必考慮與反方向的保護(hù)的配合問題。零序電流繼電器和零序方向繼電器構(gòu)成與邏輯輸出。 零序方向繼電器的基本原理與實(shí)現(xiàn)方法。如上所述，零序電流保護(hù)加了零序方向繼電器后可構(gòu)成零序電流方向保護(hù)。另外也可以零序方向繼電器作為核心元件構(gòu)成縱聯(lián)零序方向保護(hù)。所以零序方向繼電器是保護(hù)裝置經(jīng)常用到的一種繼電器。零序方向繼電器的最基本思想是比較零序電壓和零序電流的相位來區(qū)分正、反方向的接地短路。 正、反方向接地短路時(shí)，零序電壓和零序電流的夾角。 設(shè)零序方向繼電器裝在MN線路的M側(cè)。在圖3-2所示的零序序網(wǎng)圖中，加在繼電器上的零序電壓、電流按傳統(tǒng)方式規(guī)定它的正方向。零序電壓的

12、正方向是母線電位為正、中性點(diǎn)電位為負(fù)，圖中電壓箭頭表示電位降方向。零序電流以母線流向被保護(hù)線路的方向?yàn)槠湔较颉８鶕?jù)圖3-2（a）所示的正方向短路的零序序網(wǎng)圖，按上述規(guī)定的電壓、電流正方向可得： （3-5）根據(jù)圖3-2（b）所示的反方向短路的零序序網(wǎng)圖，按上述規(guī)定的電壓、電流正方向可得： （3-6）如果系統(tǒng)中各元件零序阻抗的阻抗角都為。正方向短路時(shí)根據(jù)（3-5）式，零序電壓超前零序電流的角度為： （3-7）反方向短路時(shí)根據(jù)（3-6）式，零序電壓超前零序電流的角度為： （3-8）上述兩式中的arg表示角度的意思。表達(dá)的是后面相量的幅角，是后面分子相量超前分母相量的角度。正方向短路和反方向短路時(shí)的

13、相量圖示于圖3-2（c）、（d）中。（3-7）、（3-8）兩式告訴我們，在正、反方向接地短路時(shí)零序電壓超前零序電流的角度都只與保護(hù)安裝處與短路方向相反一側(cè)零序阻抗的阻抗角有關(guān)。在正方向短路時(shí)，零序電壓超前零序電流的角度是保護(hù)安裝處反方向零序阻抗的阻抗角再反一個(gè)，角度是一個(gè)負(fù)角，零序電流超前于零序電壓。在反方向短路時(shí)，零序電壓超前零序電流的角度是保護(hù)安裝處正方向零序阻抗的阻抗角，角度是正角，零序電流滯后于零序電壓。正、反方向短路時(shí)零序電壓超前于零序電流的角度截然相反，因此可用以區(qū)分正、反方向短路。（3-7）和（3-8）兩式是構(gòu)成零序方向繼電器的基礎(chǔ)。 零序方向繼電器的實(shí)現(xiàn)方法。根據(jù)上述分析，零序

14、方向繼電器的實(shí)現(xiàn)有如下兩種方法： 按零序電壓、零序電流的相位比較方式實(shí)現(xiàn)。測量零序電壓和零序電流的夾角，滿足下述動(dòng)作方程繼電器動(dòng)作，反之繼電器不動(dòng)作。 （3-9） 在模擬型保護(hù)中就是按相位比較方式構(gòu)成繼電器的，采用一個(gè)相位比較器或者用相敏比較電路實(shí)現(xiàn)相位比較。在微機(jī)保護(hù)中由于算法上的原因可用如（3-10）式所示的動(dòng)作方程作相位比較： （3-10）仔細(xì)比較不難發(fā)現(xiàn)（3-9）式與（3-10）式是完全相同的。 正方向短路時(shí)，據(jù)（3-7）式零序電壓超前零序電流，按（3-9）式，該角度滿足動(dòng)作方程且距兩個(gè)邊界最遠(yuǎn)，所以繼電器最靈敏地動(dòng)作。反方向短路時(shí)，據(jù)（3-8）式零序電壓超前零序電流，按（3-9）式，

15、該角度不滿足動(dòng)作方程且距兩個(gè)邊界最遠(yuǎn)，所以繼電器最可靠地不動(dòng)作。在縱聯(lián)零序方向保護(hù)中零序方向元件用正、反兩個(gè)方向的方向元件。那么（3-9）式就是正方向方向元件的動(dòng)作方程。而反方向方向元件的動(dòng)作區(qū)是正方向方向元件的不動(dòng)作區(qū)。 按零序功率的幅值比較方式實(shí)現(xiàn)。零序方向繼電器也可以按零序功率的幅值比較方式實(shí)現(xiàn)。如果各相量都用極坐標(biāo)表達(dá)，的表達(dá)式是，式中是的幅角。的表達(dá)式是，式中是的幅角。將電流往超前方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，得到，。式中為系統(tǒng)零序阻抗的阻抗角，例如為。設(shè)電流的共軛值為，。電壓與電流產(chǎn)生的功率是它們的乘積： 式中、分別為零序有功功率和零序無功功率。有功功率是與乘積的實(shí)數(shù)部分： （3-11） 式中為

16、超前于的夾角，。當(dāng)正方向短路時(shí)，據(jù)（3-7）式，因此得，為負(fù)的最大值。故而正方向的零序方向繼電器的動(dòng)作方程可定為： （3-12） 式中為電流互感器二次側(cè)的額定電流。在正方向短路時(shí)正方向的零序方向繼電器可以靈敏動(dòng)作。當(dāng)反方向短路時(shí)據(jù)（3-8）式，因此得，為正的最大值。故而反方向的零序方向繼電器的動(dòng)作方程定為： （3-13） 在反方向短路時(shí)，反方向的零序方向繼電器可以靈敏動(dòng)作。反方向的零序方向繼電器的動(dòng)作邊界為，而正方向的零序方向繼電器的動(dòng)作邊界定為(當(dāng)電流互感器二次額定電流是5A時(shí))，這是為了讓反方向方向元件的靈敏度高于正方向的方向元件靈敏度。 在零序電流方向保護(hù)中使用的零序方向繼電器無需正、反

17、方向兩個(gè)方向繼電器。只需要正方向的零序方向繼電器。 零序方向繼電器的性能評(píng)述。 正方向短路和反方向短路時(shí)零序電壓和零序電流的夾角截然相反，動(dòng)作邊界十分清晰，因此性能良好，有良好的方向性。 繼電器的動(dòng)作行為與負(fù)荷電流無關(guān)，與過渡電阻大小無關(guān)。負(fù)荷電流是正序電流，因此負(fù)荷電流的大小不會(huì)影響零序方向繼電器的動(dòng)作行為。此外，由（3-7）和（3-8）兩式可知繼電器測得的零序電壓超前零序電流的角度只與保護(hù)安裝處與短路方向相反一側(cè)的零序阻抗的阻抗角有關(guān)。而與短路方向相反的一側(cè)的阻抗中是沒有過渡電阻的，所以零序方向繼電器不受過渡電阻的影響。由于上述原因零序方向繼電器的動(dòng)作行為不是最靈敏地動(dòng)作就是最可靠地不動(dòng)作

18、。 系統(tǒng)振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)。 系統(tǒng)振蕩時(shí)沒有零序分量，因此零序方向繼電器不會(huì)誤動(dòng)。另外零序方向繼電器還要和零序電流繼電器構(gòu)成邏輯與的關(guān)系，振蕩時(shí)零序電流繼電器也不動(dòng)作，所以更加不會(huì)誤動(dòng)。 零序方向繼電器在非全相運(yùn)行期間的動(dòng)作行為分析。請(qǐng)見下面論述。 在有串補(bǔ)電容的線路上零序方向繼電器的動(dòng)作行為分析。請(qǐng)見下面論述。 零序方向繼電器只能保護(hù)接地故障，對(duì)兩相短路和三相短路無能為力。這是它的一個(gè)缺陷。 在同桿并架的兩條線路上由于線路之間互感較大，如果兩條線路之間電氣聯(lián)系又較弱（所謂強(qiáng)磁弱電），在一條線路上發(fā)生接地短路時(shí)，該線路的零序電流經(jīng)線間互感在另一條非故障線路上產(chǎn)生的縱向電勢有可能使非故障線路兩側(cè)的零

19、序方向繼電器都判為正方向短路（分析請(qǐng)參見本章第三節(jié)的六），并造成非故障線路的縱聯(lián)零序方向保護(hù)誤動(dòng)。 零序方向繼電器在非全相運(yùn)行期間和在有串聯(lián)補(bǔ)償電容線路上的動(dòng)作行為分析。 零序方向繼電器在非全相運(yùn)行期間的動(dòng)作行為分析。 如果在輸電線路的M側(cè)斷路器處發(fā)生一相斷線或兩相斷線，分析裝在MN線路M側(cè)的零序方向繼電器的動(dòng)作行為。此時(shí)的零序序網(wǎng)圖如圖3-3所示，在斷線處有一個(gè)零序電壓。加在繼電器上的零序電壓和零序電流按傳統(tǒng)方式規(guī)定它的正方向。 如果繼電器用母線TV，如圖3-3（a）所示，零序電壓和零序電流有如下關(guān)系式： 該式與正方向短路時(shí)的（3-5）式完全一樣。如果所有電氣元件的零序阻抗的阻抗角都為，由此

20、可得零序電壓超前零序電流的夾角為： 該式滿足（3-9）、（3-10）和（3-12）式，零序正方向的方向繼電器動(dòng)作。所以當(dāng)零序方向繼電器采用母線TV時(shí)，在上述斷線情況下它的動(dòng)作行為與正方向短路時(shí)的動(dòng)作行為完全相同。因此當(dāng)用母線TV時(shí)，在本線路非全相運(yùn)行時(shí)（例如在單相重合閘周期內(nèi)），縱聯(lián)零序方向保護(hù)應(yīng)該退出。否則的話將會(huì)發(fā)跳閘命令將運(yùn)行相誤切除。 如果繼電器用線路TV，如圖3-3（b）所示，零序電壓和零序電流有如下關(guān)系式： 該式與反方向短路時(shí)的（3-6）式完全一樣。如果所有電氣元件的零序阻抗的阻抗角都為，由此可得零序電壓超前零序電流的夾角為： 該式不再滿足（3-9）和（3-10）式，但恰滿足（3-

21、13）式。零序正方向的方向繼電器不動(dòng)作，而反方向的方向繼電器動(dòng)作。所以當(dāng)零序方向繼電器采用線路TV時(shí)，在上述斷線情況下它的動(dòng)作行為與反方向短路時(shí)的動(dòng)作行為完全相同。在本線路兩側(cè)斷路器都單相跳閘的兩側(cè)非全相運(yùn)行的情況下，零序序網(wǎng)圖中在兩側(cè)斷線處都有零序電壓源。采用母線TV時(shí)，零序電壓和零序電流仍然有如同正方向短路時(shí)一樣的（3-5）關(guān)系式，所以零序正方向的方向繼電器動(dòng)作，而反方向的方向繼電器不動(dòng)作。采用線路TV時(shí)，在列出的零序電壓和零序電流的關(guān)系式中將包含有斷線處的零序電壓源。所以無法直接判斷零序電壓和零序電流的相角差，需要用雙端口網(wǎng)絡(luò)理論來進(jìn)行分析。分析表明，零序方向繼電器的動(dòng)作行為與系統(tǒng)參數(shù)有

22、關(guān)，零序正方向的方向繼電器可能動(dòng)作也可能不動(dòng)作。由于上述原因，在本線路非全相運(yùn)行的情況下縱聯(lián)零序方向保護(hù)應(yīng)該退出。 總結(jié)上述分析的在短路和非全相運(yùn)行兩種狀況下零序方向繼電器的動(dòng)作行為，可以得到一個(gè)判別零序方向繼電器動(dòng)作行為的方法：從TV安裝處出發(fā)，如果不對(duì)稱點(diǎn)（短路點(diǎn)或斷線點(diǎn)）在正方向，那么正方向的零序方向繼電器動(dòng)作，而反方向的零序方向繼電器不動(dòng)作。如果不對(duì)稱點(diǎn)（短路點(diǎn)或斷線點(diǎn)）在反方向，那么正好相反正方向的零序方向繼電器不動(dòng)作，而反方向的零序方向繼電器動(dòng)作。其實(shí)更為準(zhǔn)確的判別繼電器動(dòng)作行為的方法是：在簡化成雙側(cè)系統(tǒng)的零序序網(wǎng)圖中從保護(hù)用的TV安裝處向兩側(cè)觀察，如果反方向沒有電源，且它的零序綜

23、合阻抗又是感性的，那么零序方向繼電器判為正方向短路；如果正方向沒有電源，且它的零序綜合阻抗又是感性的，那么零序方向繼電器判為反方向短路。如果零序綜合阻抗是容性的，那么判別的短路方向相反。如果從TV安裝處向兩側(cè)觀察，兩側(cè)都有電源，那么要根據(jù)具體系統(tǒng)的參數(shù)分析零序方向繼電器的動(dòng)作行為。用這一種方法還可分析在有串補(bǔ)電容線路上繼電器的動(dòng)作行為。 在有串聯(lián)補(bǔ)償電容線路上發(fā)生短路時(shí)零序方向繼電器的動(dòng)作行為分析。如果串補(bǔ)電容安裝在線路中間，在一般的補(bǔ)償度不大于50%時(shí)，按上述介紹的判別方法，在發(fā)生短路的零序序網(wǎng)圖中從TV安裝處無論往正方向還是反方向觀察，沒有電源的一側(cè)其綜合零序阻抗總是感性的。所以零序方向繼

24、電器的動(dòng)作行為與沒有串補(bǔ)電容的情況一樣，動(dòng)作行為是正確的。如果串補(bǔ)電容安裝在線路的一側(cè)，對(duì)MN線路M側(cè)的零序方向繼電器來說，串補(bǔ)電容有可能在正向出口也可能在反方向出口?？紤]到TV在母線上或在線路上以及正、反方向短路的不同情況其零序序網(wǎng)圖有如圖3-4所示的七種情況。仔細(xì)觀察這七種情況，除（b）、（g）圖外的其它五種情況中，從TV安裝處向兩側(cè)觀察，沒有電源側(cè)的綜合零序阻抗總是感性的。所以無論是正向短路還是反向短路，繼電器的動(dòng)作行為也都是正確的。唯獨(dú)（b）、（g）圖情況不一樣。在（b）圖中的M母線上、（g）圖中的P母線上如果接有大容量的中性點(diǎn)接地的變壓器，使值很小。如果，那么在該兩圖中從TV安裝處向

25、反方向一側(cè)望去，該側(cè)沒有電源且其綜合零序阻抗是容性的，因此零序方向繼電器判為反方向短路。零序方向繼電器的動(dòng)作行為是不正確的，即正方向的零序方向繼電器不動(dòng)作而反方向的零序方向繼電器動(dòng)作。為解決在上述情況下繼電器的不正確動(dòng)作，在有串補(bǔ)電容線路上使用的零序方向繼電器中要對(duì)零序電壓進(jìn)行補(bǔ)償。設(shè)從TV取得的零序電壓為，補(bǔ)償后的零序電壓為。取 （3-14） 式中為軟件中的補(bǔ)償阻抗。將代替原來的與零序電流作相位比較。這樣按傳統(tǒng)的電壓、電流的正方向規(guī)定，根據(jù)圖3-4（b）、（g）可得： （3-15）顯然只要，補(bǔ)償后的零序電壓超前零序電流的角度為。繼電器的動(dòng)作行為就是正確的，正方向的零序方向繼電器動(dòng)作，反方向的

26、零序方向繼電器不動(dòng)作。為了滿足，只要取即可。這種做法的實(shí)質(zhì)是在零序序網(wǎng)圖中把TV安裝處的沒有電源一側(cè)的綜合零序阻抗疊加上后使其成為感性阻抗。綜上所述，在有串補(bǔ)電容的線路上只要對(duì)零序電壓進(jìn)行補(bǔ)償，零序方向繼電器就可以正確的判斷短路方向。在圖3-4（b）、（g）情況下??；在圖示的其它情況和串補(bǔ)電容裝在其它位置時(shí)均取，亦即不作補(bǔ)償。順便指出，同樣是用相序分量構(gòu)成的方向繼電器負(fù)序方向繼電器，在串補(bǔ)電容線路上使用時(shí)一般不必對(duì)負(fù)序電壓進(jìn)行補(bǔ)償。因?yàn)轭愃朴冢╞）、（g）圖接線的負(fù)序序網(wǎng)圖中的值不會(huì)太小。三、零序電流和零序電壓的獲取 零序電流的獲取。零序電流的獲取方法有如下兩種： 零序電流濾過器方式。 在微機(jī)

27、保護(hù)裝置內(nèi)電流專門有一個(gè)小變換器，在二次回路上將電流互感器二次側(cè)各相連在一起后再加到該小變換器的輸入端子上。加在此輸入端中的電流就是三相電流之和。該小變換器的正比于輸入端電流的輸出，再加到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換。這種在硬件電路上得到電流的方法就是零序電流濾過器方式。模擬型保護(hù)就是用這種方法得到值的。 自產(chǎn)方式這是一種在軟件中獲取的方法。微機(jī)保護(hù)將采樣得到的三相電流值在軟件中相加得到值，這種值的獲取方法稱作自產(chǎn)方式。目前在微機(jī)保護(hù)的運(yùn)算中一般用自產(chǎn)方式得到的零序電流值進(jìn)行運(yùn)算，而在自檢中利用兩種方式得到的值作比較來檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常。 零序電壓的獲取零序電壓的獲取方法也有如下兩種：

28、自產(chǎn)方式。這也是一種在軟件中獲取的方法。微機(jī)保護(hù)將采樣得到的三相電壓值在軟件中相加得到值，這種值的獲取方法稱作自產(chǎn)方式。 從TV開口三角處獲取。 TV開口三角處輸出的電壓就是電壓。因?yàn)樵陂_口三角處將TV的第三個(gè)線圈的三相繞組首尾相連后開口處輸出的電壓就是三相電壓之和，這就是電壓。在線路保護(hù)中電壓主要用在零序方向繼電器中。在高壓（220kV及以上）系統(tǒng)里，各元件的阻抗角都在左右。因此正方向短路時(shí)，電壓超前電流的角度如（3-7）式表達(dá)的為。在中壓（110kV）系統(tǒng)中各元件的阻抗角大約在左右。因此正方向短路時(shí)，電壓超前電流的角度約為。在感應(yīng)型、整流型和晶體管型保護(hù)中，零序方向繼電器的最大靈敏角都做成

29、的。也就是加在繼電器中的電壓超前于電流時(shí)繼電器動(dòng)作最靈敏。為了在正方向短路時(shí)讓這種零序方向繼電器動(dòng)作最靈敏，所以從TV開口三角處來的電壓要反相接入繼電器。因?yàn)檎较蚨搪窌r(shí)電壓超前電流的角度約為。但是將電壓反相接入繼電器往往造成由于接線的錯(cuò)誤，在發(fā)生短路時(shí)零序方向繼電器的拒動(dòng)或誤動(dòng)。而這種錯(cuò)誤的接線在正常運(yùn)行時(shí)由于零序電壓很小還不易發(fā)現(xiàn)，另外回路的斷線在正常運(yùn)行時(shí)也不易發(fā)現(xiàn)。基于上述原因，目前在微機(jī)零序方向繼電器的計(jì)算中已舍棄了從TV開口三角處獲取零序電壓的方法而只用自產(chǎn)方法獲取零序電壓。第二節(jié) 距離保護(hù)一、 距離保護(hù)的作用原理和時(shí)限特性距離保護(hù)和電流保護(hù)一樣是反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)。

30、在圖3-5所示的電網(wǎng)中，將輸電線路一側(cè)的電壓、電流加到阻抗繼電器中，阻抗繼電器反應(yīng)的是它們的比值，稱之為阻抗繼電器的測量阻抗，。 在前面零序電流保護(hù)中已說過，反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)一定要滿足兩個(gè)條件。首先，它必須區(qū)分正常運(yùn)行和短路故障。其次，它應(yīng)該能反應(yīng)短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。正常運(yùn)行時(shí)，加在阻抗繼電器上的電壓是額定電壓，電流是負(fù)荷電流。阻抗繼電器的測量阻抗是負(fù)荷阻抗。短路時(shí)，加在阻抗繼電器上的電壓是母線處的殘壓，電流是短路電流。阻抗繼電器的測量阻抗是短路阻抗，。由于，因而。所以，阻抗繼電器的測量阻抗可以區(qū)分正常運(yùn)行和短路故障。如果在K點(diǎn)發(fā)生的是金屬性短路，短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的線路阻抗為，流過

31、保護(hù)的電流為，則保護(hù)安裝處的電壓為。阻抗繼電器的測量阻抗是。這說明阻抗繼電器的測量阻抗反應(yīng)了短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗，也就是反應(yīng)了短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。所以可以用它來構(gòu)成反應(yīng)一側(cè)電氣量的保護(hù)。由于阻抗繼電器的測量阻抗反應(yīng)了短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，也就是反應(yīng)了短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，所以把以阻抗繼電器為核心構(gòu)成的反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)稱作距離保護(hù)。距離保護(hù)相對(duì)于電流保護(hù)來說，其突出的優(yōu)點(diǎn)是受運(yùn)行方式變化的影響小。距離保護(hù)第段只保護(hù)本線路的一部份，在保護(hù)范圍內(nèi)金屬性短路時(shí)，一般在短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間沒有其它分支電流，所以它的測量阻抗完全不受運(yùn)行方式變化的影響。當(dāng)保護(hù)背后電源運(yùn)行方式越大（?。?，流過保護(hù)

32、的短路電流越大（?。Ｗo(hù)安裝處的電壓也越大（?。?，仍然滿足關(guān)系。電壓與電流的比值即測量阻抗仍然是，所以它不受運(yùn)行方式變化的影響。距離保護(hù)第、段其保護(hù)范圍伸到相鄰線路上，在相鄰線路上發(fā)生短路時(shí)，由于在短路點(diǎn)和保護(hù)安裝處之間可能存在分支電流，所以它們在一定程度上將受運(yùn)行方式變化的影響。由于阻抗繼電器的測量阻抗可以反應(yīng)短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，所以可以做成階梯型的時(shí)限特性，如圖3-6所示。短路點(diǎn)越近，保護(hù)動(dòng)作得越快；短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，保護(hù)動(dòng)作得越慢。第段按躲過本線路末端短路（本質(zhì)上是躲過相鄰元件出口短路）時(shí)繼電器的測量阻抗(也就是本線路阻抗)整定。它只能保護(hù)本線路的一部份，其動(dòng)作時(shí)間是保護(hù)的固有動(dòng)作時(shí)間（軟件算法

33、時(shí)間），一般不帶專門的延時(shí)。第段應(yīng)該可靠保護(hù)本線路的全長，它的保護(hù)范圍將伸到相鄰線路上，其定值一般按與相鄰元件的瞬動(dòng)段例如相鄰線路的第段定值相配合整定。第段除作為本線路、段的后備外，也作為相鄰元件保護(hù)的后備。所以它除了在本線路末端短路要有足夠的靈敏度外，在相鄰元件末端短路也應(yīng)有足夠的靈敏度，其定值一般按與相鄰線路、段定值相配合并躲最小負(fù)荷阻抗整定。二、短路時(shí)保護(hù)安裝處電壓計(jì)算的一般公式及阻抗繼電器的接線方式在圖3-7所示的系統(tǒng)中，線路上K點(diǎn)發(fā)生短路。保護(hù)安裝處的某相的相電壓應(yīng)該是短路點(diǎn)的該相電壓與輸電線路上該相的壓降之和。而輸電線路上該相的壓降是該相上的正序、負(fù)序、和零序壓降之和。如果考慮到輸

34、電線路的正序阻抗等于負(fù)序阻抗，則保護(hù)安裝處相電壓的計(jì)算公式為： （3-16）式中 相。A、B、C。 、流過保護(hù)的該相的正序、負(fù)序、零序電流。 、短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正、負(fù)、零序阻抗。 K零序電流補(bǔ)償系數(shù)。 。 為輸電線路相間的互感阻抗。 短路點(diǎn)的該相電壓。 輸電線路上，該相從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的壓降。保護(hù)安裝處的相間電壓可以認(rèn)為是保護(hù)安裝處的兩個(gè)相電壓之差?？紤]到如（3-16）式所示的相電壓的計(jì)算公式后，保護(hù)安裝處相間電壓的計(jì)算公式為： （3-17）式中 兩相相間。、BC、CA。 短路點(diǎn)的相間電壓。 兩相電流差。 輸電線路上從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的兩相壓降之差。兩相上的項(xiàng)相抵消。（3-16）、（

35、3-17）兩式是短路時(shí)保護(hù)安裝處電壓計(jì)算的一般公式。由于阻抗繼電器要用到這些電壓，所以這兩個(gè)公式十分重要。這里再重申幾個(gè)重要概念以引起讀者重視。1 輸電線路某相上的壓降是該相的相電流加上以后的電流乘以該段線路的正序阻抗。只要該正序阻抗所在的線路上沒有其它的分支電流（助增電流、外吸電流），例如線路內(nèi)部沒有短路故障（短路故障可以理解為在短路點(diǎn)有一個(gè)流出的分支電流短路電流），也不管其它兩相上是否發(fā)生了斷線，也不管系統(tǒng)是否發(fā)生了振蕩，這個(gè)結(jié)論總是正確的。把輸電線路上的某相上的壓降僅認(rèn)為是該相相電流乘以線路的正序阻抗這個(gè)概念是錯(cuò)誤的。只有在正常運(yùn)行、系統(tǒng)振蕩、兩相短路、三相短路時(shí)由于零序電流是零，輸電線

36、路上的某相上的壓降才是該相相電流乘以線路的正序阻抗。作為一般的計(jì)算公式，千萬不要把這一項(xiàng)漏掉。的物理概念是三相零序電流在輸電線路的相間互感阻抗上的壓降。2 （3-16）、（3-17）兩式之所以稱作短路時(shí)保護(hù)安裝處電壓計(jì)算的一般公式，是由于下述一些原因：1 在任何短路故障類型下，對(duì)故障相或非故障相的相電壓、對(duì)故障相間或非故障相間電壓的計(jì)算，這兩個(gè)公式都是適用的。例如，當(dāng)線路上K點(diǎn)發(fā)生A相單相接地短路時(shí)，保護(hù)安裝處的B相電壓為。2 在非全相運(yùn)行時(shí)運(yùn)行相上發(fā)生短路，計(jì)算保護(hù)安裝處的運(yùn)行相或兩個(gè)運(yùn)行相相間的電壓，這兩個(gè)公式也是適用的。例如在圖3-8中，本線路B、C兩相運(yùn)行時(shí)B相又發(fā)生單相接地短路。保護(hù)

37、安裝處的B相電壓為。保護(hù)安裝處的B、C相間電壓為。 3 在系統(tǒng)振蕩過程中發(fā)生短路時(shí)計(jì)算保護(hù)安裝處的電壓，這兩個(gè)公式也是適用的。例如在振蕩中發(fā)生A相單相接地短路，保護(hù)安裝處的B相電壓為：。式中的電流是此時(shí)（系統(tǒng)振蕩加短路情況下）的B相電流，是系統(tǒng)純振蕩狀態(tài)下的B相電流和短路附加狀態(tài)下B相的電流之和。 基于上述原因，所以這兩個(gè)公式是一般的計(jì)算公式。 阻抗繼電器的接線方式在本節(jié)一中曾提到，我們希望阻抗繼電器的測量阻抗就等于從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗，這樣繼電器的測量阻抗就可以反應(yīng)短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。如果（3-16）、（3-17）表達(dá)的是保護(hù)安裝處的故障相或故障相間的電壓計(jì)算公式，在金屬性短路時(shí)，短路點(diǎn)

38、的電壓這一項(xiàng)就是零。例如，單相金屬性短路時(shí)，短路點(diǎn)的故障相電壓為零，。此時(shí)保護(hù)安裝處的故障相電壓為。為了使阻抗繼電器的測量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗，顯然對(duì)保護(hù)接地短路的接地阻抗繼電器而言，加入繼電器的電壓應(yīng)為故障相的相電壓，加入繼電器的電流應(yīng)為故障相的相電流與電流之和，即接線方式為。這種接線方式通常稱作帶零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式。在發(fā)生兩相金屬性接地短路和三相金屬性短路時(shí)，由于短路點(diǎn)的故障相電壓也為零，。按這種接線方式構(gòu)成的故障相上的阻抗繼電器的測量阻抗也等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗，所以接地阻抗繼電器可以保護(hù)各種接地短路和三相短路。在兩相金屬性短路時(shí)，短路點(diǎn)的故障相電壓雖不為零

39、, 但短路點(diǎn)的兩故障相的相間電壓為零，。此時(shí)保護(hù)安裝處的兩故障相的相間電壓為。為了使阻抗繼電器的測量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗，顯然對(duì)保護(hù)相間短路的相間阻抗繼電器而言，加入繼電器的電壓應(yīng)為兩故障相的相間電壓，加入繼電器的電流應(yīng)為兩故障相相電流之差，即接線方式為。這種接線方式通常稱作零度接線方式。在發(fā)生兩相金屬性接地短路和三相金屬性短路時(shí)短路點(diǎn)的兩故障相的相間電壓也為零，。按這種接線方式構(gòu)成的兩故障相間上的阻抗繼電器其測量阻抗也等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗。所以，相間阻抗繼電器可以保護(hù)所有的相間故障。這樣，上述這些阻抗繼電器在它們各自保護(hù)的故障類型下，只要發(fā)生的是金屬性短路，其測量

40、阻抗都為，滿足了對(duì)阻抗繼電器的要求?？偨Y(jié)上述分析，可以得到一個(gè)重要的結(jié)論：只要滿足下述三個(gè)條件 發(fā)生的是金屬性短路。 從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間沒有其它的分支電流。 阻抗繼電器接線方式中的電流不為零。那么接在接地故障中故障相上的接地阻抗繼電器，或是接在相間故障中兩個(gè)故障相間上的相間阻抗繼電器，其測量阻抗都是短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗。無論是正常運(yùn)行下發(fā)生的各種短路，還是非全相運(yùn)行或系統(tǒng)振蕩中發(fā)生的各種短路，該結(jié)論都是正確的。所以，這樣的阻抗繼電器在非全相運(yùn)行和振蕩中發(fā)生的各種短路它仍能正確地測量阻抗而起到保護(hù)作用。最后需要說明，所謂阻抗繼電器的接線方式是沿用模擬型保護(hù)的說法。在模擬型保護(hù)中，每

41、個(gè)阻抗繼電器都有相應(yīng)的硬件。往這個(gè)繼電器上接入的電壓、電流就稱作該繼電器的接線方式。在微機(jī)保護(hù)中，阻抗繼電器是由軟件的算法實(shí)現(xiàn)的，它的所謂接線方式實(shí)際上指的是在計(jì)算阻抗繼電器工作電壓（又稱補(bǔ)償電壓、距離測量電壓，見下節(jié)）時(shí)所用到的電壓和電流，與計(jì)算極化電壓時(shí)用到的電氣量無關(guān)。 上述的接線方式在發(fā)生金屬性短路時(shí)故障相上和故障相間上的阻抗繼電器其測量阻抗才等于從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗。當(dāng)經(jīng)過渡電阻短路時(shí)由于短路點(diǎn)的電壓是過渡電阻上的壓降，其值不再是零。由（1-1）、（1-2）兩個(gè)公式可見，按上述接線方式工作的阻抗繼電器測量阻抗將等于從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗和由短路點(diǎn)的電壓產(chǎn)生的附加阻抗

42、之和。該附加阻抗為短路點(diǎn)的相電壓或相間電壓與接入保護(hù)的電流（對(duì)接地阻抗繼電器是，對(duì)相間阻抗繼電器是）的比值。同理在發(fā)生短路時(shí)，接于非故障相和非故障相間的阻抗繼電器，由于短路點(diǎn)的非故障相和非故障相間的電壓也不再是零，其測量阻抗也將等于從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗和由短路點(diǎn)的電壓產(chǎn)生的附加阻抗之和。該附加阻抗同樣為短路點(diǎn)的非故障相或非故障相間電壓與接入保護(hù)的電流（對(duì)接地阻抗繼電器是，對(duì)相間阻抗繼電器是）的比值。上述這些附加阻抗的存在可能會(huì)影響阻抗繼電器的動(dòng)作行為。三、過渡電阻產(chǎn)生的附加阻抗及對(duì)阻抗繼電器工作的影響前面曾提到在金屬性短路的前提下，只要從保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)之間沒有分支電流（助增電流或

43、外吸電流）而且阻抗繼電器接線方式中的電流不為零，那么接在故障相上的或故障相間上的阻抗繼電器的測量阻抗都等于從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗。但是，電力系統(tǒng)中的短路往往都是經(jīng)過過渡電阻的，過渡電阻的存在使短路點(diǎn)的故障相或故障相間上的電壓不再是零。因此繼電器的測量阻抗就不再等于，測量阻抗在幅值和相位上都發(fā)生了變化，從而對(duì)阻抗繼電器的動(dòng)作行為產(chǎn)生影響。相間短路時(shí)，過渡電阻就是電弧電阻，其數(shù)值不是很大。接地短路時(shí)過渡電阻除電弧電阻外還有桿塔電阻和大地電阻，如果是經(jīng)異物（例如樹木）放電的話則還有異物電阻，因此接地短路時(shí)過渡電阻就大得多。在繼電保護(hù)中考察保護(hù)動(dòng)作行為時(shí)，各個(gè)電壓等級(jí)的輸電線路在接地短路時(shí)需考

44、慮的最大過渡電阻的數(shù)值為：220kV，100；330kV，150；500kV，300。下面，以正方向短路和反方向短路兩種情況分別分析過渡電阻對(duì)阻抗繼電器動(dòng)作行為產(chǎn)生的影響。 正方向短路 圖3-9（a）是正方向經(jīng)過渡電阻短路的系統(tǒng)圖。從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗為。加在阻抗繼電器上的電壓、電流直接理解成阻抗繼電器接線方式中規(guī)定的電壓、電流，因此下述分析既適用于接地阻抗繼電器也適用于相間阻抗繼電器。電壓規(guī)定的正方向?yàn)槟妇€電位為正，中性點(diǎn)電位為負(fù)。圖中的箭頭表示電位降方向。電流規(guī)定的正方向?yàn)閺哪妇€流向被保護(hù)線路的方向?yàn)檎较颍鐖D中的箭頭方向所示。流過過渡電阻里的電流的正方向與電流的正方向一致，即

45、從上到下是它的正方向，如圖中箭頭方向所示。故障相或故障相間的阻抗繼電器的測量阻抗是： （3-18）式中 由過渡電阻產(chǎn)生的附加阻抗，其中 。 是保護(hù)安裝側(cè)電流分配系數(shù)的倒數(shù)。下面作幾點(diǎn)討論：1 裝在側(cè)的阻抗繼電器的測量阻抗是從保護(hù)安裝處往短路方向看過去一直看到過渡電阻下方點(diǎn)的阻抗。所以，從點(diǎn)到點(diǎn)的阻抗是。如圖3-9（a）所示。其中過渡電阻這一部份由阻抗繼電器看過去是過渡電阻的附加阻抗。過渡電阻的附加阻抗是由過渡電阻上的壓降產(chǎn)生的。 因?yàn)椋谝话愕墓╇娊窍?，故。也就是由阻抗繼電器看過去，過渡電阻產(chǎn)生的附加阻抗比過渡電阻本身大。這是由于對(duì)側(cè)電流的助增作用造成的。在單側(cè)電源系統(tǒng)中因?yàn)?，所以。過渡電阻附

46、加阻抗就是過渡電阻本身。 由于與相位不一定相同，所以與不一定同相位。設(shè)超前的角度為。當(dāng)時(shí)，過渡電阻的附加阻抗是阻感性的。當(dāng)時(shí)，過渡電阻的附加阻抗是阻容性的。當(dāng)時(shí)，過渡電阻的附加阻抗是純阻性的。 產(chǎn)生相位差的原因是短路點(diǎn)兩側(cè)的電流和可能有不同的相位。而造成和有不同相位的原因有兩個(gè)：短路點(diǎn)兩側(cè)電勢相位不同。兩側(cè)電勢相位差越大（也就是短路前負(fù)荷電流越大），角越大。這是產(chǎn)生角的主要原因。短路點(diǎn)兩側(cè)阻抗的阻抗角不同。一般發(fā)電機(jī)和變壓器的阻抗角較大，輸電線路的阻抗角略小些。但在220kV及以上的系統(tǒng)中，各電氣設(shè)備的阻抗角大概都在左右，它們的差別已不是很大了。所以該原因并不是主要原因。 過渡電阻產(chǎn)生的附加阻

47、抗對(duì)阻抗繼電器工作的影響正向經(jīng)過渡電阻短路時(shí)，繼電器的測量阻抗為。當(dāng)是阻感性、純阻性和阻容性時(shí)繼電器的測量阻抗分別是、和。相量圖如圖3-10（a）所示。其測量阻抗的幅值和相位都發(fā)生了變化。如果阻抗繼電器是方向阻抗繼電器，其動(dòng)作特性是圖3-10（b）所示的圓。從該圖中可見，當(dāng)是阻感性和純阻性時(shí)，可能會(huì)造成區(qū)內(nèi)短路時(shí)阻抗繼電器的拒動(dòng)。當(dāng)是阻容性時(shí)，從圖3-10（c）可見，區(qū)外短路時(shí)阻抗繼電器可能會(huì)誤動(dòng)，這種區(qū)外短路的誤動(dòng)一般稱作超越。而在正向近處（例如出口）短路時(shí)繼電器可能會(huì)拒動(dòng)，一般把正向出口短路繼電器拒動(dòng)稱作出口短路有死區(qū)。附帶說明一下，在繼電保護(hù)中區(qū)外短路時(shí)誤動(dòng)產(chǎn)生的超越分暫態(tài)超越和穩(wěn)態(tài)超越

48、兩種。所謂暫態(tài)超越，是由于短路電流中的非周期分量電流和諧波分量電流造成的超越。隨著非周期分量電流和諧波分量電流的衰減，這種超越也就不存在了，所以這種超越只發(fā)生在短路初期的暫態(tài)過程中，故稱作暫態(tài)超越。而由于過渡電阻的影響產(chǎn)生的超越是穩(wěn)態(tài)超越，在短路穩(wěn)態(tài)時(shí)也會(huì)引起區(qū)外短路的誤動(dòng)。 裝在輸電線路送電端和受電端的阻抗繼電器在正方向短路時(shí)，其過渡電阻的附加阻抗呈現(xiàn)不同的性質(zhì)。如果超前，則側(cè)是送電端；側(cè)是受電端。由圖3-9（b）的相量圖可見，裝于送電端的阻抗繼電器由于落后于，角是負(fù)角，所以過渡電阻產(chǎn)生的附加阻抗呈現(xiàn)阻容性。故而區(qū)外短路時(shí)阻抗繼電器容易產(chǎn)生超越，而在正向出口短路時(shí)可能有死區(qū)。相反，裝于受電端

49、的阻抗繼電器，由于超前，角是正角，所以過渡電阻產(chǎn)生的附加阻抗呈現(xiàn)阻感性。故而區(qū)內(nèi)短路時(shí)阻抗繼電器容易拒動(dòng)。 在短線路上過渡電阻對(duì)阻抗繼電器的影響更大。所謂短線路實(shí)際上是本線路的阻抗與保護(hù)背后電源的等值阻抗之比，值很小。由圖3-9可見隨著加大流過保護(hù)的電流與的比值將減少，根據(jù)（3-18）式過渡電阻的附加阻抗值將加大。所以安裝在受電側(cè)的阻抗繼電器更易在區(qū)內(nèi)短路時(shí)拒動(dòng)，安裝在送電側(cè)的阻抗繼電器也更易在區(qū)外短路時(shí)誤動(dòng)。此外由于在短線路上阻抗繼電器的動(dòng)作特性圓很小，還有可能安裝在送電側(cè)的阻抗繼電器雖然是阻容性的，但由于值很大使區(qū)內(nèi)短路測量阻抗還是落在圓外而拒動(dòng)。由于相同的理由，保護(hù)背后在最小運(yùn)行方式（大

50、）與最大運(yùn)行方式兩種情況比較，在最小運(yùn)行方式下過渡電阻對(duì)阻抗繼電器的影響更大。 導(dǎo)致有不同性質(zhì)的原因除了有短路點(diǎn)兩側(cè)電流相位不同造成的因素外，還有由于兩個(gè)故障相電流有不同相位造成的因素。這種情況僅發(fā)生在兩相經(jīng)過渡電阻接地短路時(shí)，對(duì)兩個(gè)故障相的接地阻抗繼電器工作的影響上。在圖3-11（a）系統(tǒng)中F點(diǎn)發(fā)生B、C兩相經(jīng)過渡電阻接地短路，忽略相間的電弧電阻。在上的電流是。短路點(diǎn)F的B相和C相電壓均為。流過保護(hù)的B、C相電流和零序電流分別為、和。保護(hù)安裝處B、C相電壓為和。則保護(hù)安裝處B相和C相兩個(gè)接地阻抗繼電器的測量阻抗分別為： （3-19） （3-20） 式中 為B相阻抗繼電器的過渡電阻附加阻抗。

51、為C相阻抗繼電器的過渡電阻附加阻抗。 由圖3-11（b）的相量圖可見，（）落后于（），所以是阻容性的。而（）超前于（），所以是阻感性的。因此，當(dāng)發(fā)生兩相經(jīng)過渡電阻接地短路時(shí)，由于過渡電阻中流的是兩個(gè)故障相的電流之和，所以接在兩故障相中超前相（這里是B相）上的接地阻抗繼電器其過渡電阻的附加阻抗是阻容性的，它帶來的問題是區(qū)外短路可能引起超越；而正方向近處短路可能引起拒動(dòng)，正向出口短路有死區(qū)。接在兩故障相中落后相（這里是C相）上的接地阻抗繼電器其過渡電阻的附加阻抗是阻感性的，它帶來的問題是區(qū)內(nèi)短路可能引起拒動(dòng)。最后再次指出，這種結(jié)論只是針對(duì)兩相接地短路時(shí)對(duì)兩個(gè)故障相上的接地阻抗繼電器而言的。2 反方

52、向短路 圖3-12是反方向經(jīng)過渡電阻短路的系統(tǒng)圖。從短路點(diǎn)F到保護(hù)安裝處的正序阻抗為。加在阻抗繼電器上的電壓、電流直接理解成阻抗繼電器接線方式中規(guī)定的電壓、電流。因此下述分析既適用于接地阻抗繼電器也適用于相間阻抗繼電器。電壓規(guī)定的正方向?yàn)槟妇€電位為正，中性點(diǎn)電位為負(fù)。圖中的箭頭表示電位降方向。電流規(guī)定的正方向?yàn)閺哪妇€流向被保護(hù)線路的方向?yàn)檎较?，如圖中的箭頭方向所示。流過過渡電阻里的電流的正方向與電流的正方向一致，所以是從下到上是它的正方向。這樣是短路點(diǎn)兩側(cè)電流之和，。阻抗繼電器測量阻抗為： （3-21）式中 由過渡電阻產(chǎn)生的附加阻抗。其定義與正向短路完全相同。其中。下面作幾點(diǎn)討論：1 從保護(hù)

53、安裝處M往短路方向看過去一直看到過渡電阻下方K點(diǎn)的阻抗是。其中過渡電阻這一部份對(duì)阻抗繼電器來說是過渡電阻的附加阻抗。從（3-21）式可見的值是裝在MN線絡(luò)M側(cè)的阻抗繼電器的測量阻抗的負(fù)值。所以從M點(diǎn)到K點(diǎn)的阻抗是，如圖3-12所示，阻抗繼電器的測量阻抗為。我們也可以這樣來理解，如果在該繼電器的背后，即MP線路的M側(cè)裝一個(gè)阻抗繼電器。對(duì)它來說，短路在它的正方向。從M到K點(diǎn)的阻抗是那個(gè)阻抗繼電器的測量阻抗，其值為。但那個(gè)阻抗繼電器與我們討論的阻抗繼電器其規(guī)定的電流正方向正好相反，它們的測量阻抗正好差一個(gè)負(fù)號(hào)，所以對(duì)我們討論的阻抗繼電器而言是。2 一般來說，由于，故。所以過渡電阻產(chǎn)生的附加阻抗比過渡電阻本身大。這也是由于短路點(diǎn)另一側(cè)的助增電流造成的。在單側(cè)電源線路上（無電源），則，所以。過渡電阻附加阻抗就是過渡電阻本身。3 由于與的相位不同，也有可能呈現(xiàn)阻感性、純阻性和阻容性三種情況。4 過渡電阻的附加阻抗對(duì)阻抗繼電器工作的影響。反方向經(jīng)過渡電阻短路時(shí)阻抗繼電器的測量阻抗是。當(dāng)是阻感性、純阻性和阻容性時(shí)繼電器的測量阻抗分別是、和，相量圖如圖3-13（a）所示。其測量阻抗的幅值和相位都發(fā)生了變化。如果阻抗繼電器是方向阻抗繼電器，其動(dòng)作特性如圖3-13（b）所示的圓。對(duì)于方向阻抗繼電器，反方向短路希望繼電器不要誤動(dòng)。從圖3-13（a）的相量圖可以看出，如果在反方向出口（或母線）發(fā)生