過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響及解決方法

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1、華北電力大學(xué)_電氣與電子工程學(xué)院_微機(jī)繼電保護(hù)_論文過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響及解決方法張偉導(dǎo)師：劉自發(fā)（華北電力大學(xué)、電氣與電子工程學(xué)院研電１００６班，１１０２２０１０２４）6/6華北電力大學(xué)_電氣與電子工程學(xué)院_微機(jī)繼電保護(hù)_論文0　前言隨著電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越龐大，電壓等級(jí)越來(lái)越高，如何有效、安全、可靠地提高輸送能力，是我國(guó)電網(wǎng)面臨的迫切需要解決的問(wèn)題。繼電保護(hù)作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一屏障，始終承擔(dān)著無(wú)可替代的作用。作為動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上要滿(mǎn)足四個(gè)要求，即可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性?？煽啃允菍?duì)繼電保護(hù)性能的最根本要求?？煽啃园ò踩院托刨?lài)性。安

2、全性是要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)作。信賴(lài)性是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作。繼電保護(hù)的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。然而，由于短路時(shí)一般都不是金屬性的，而是在短路點(diǎn)存在過(guò)渡電阻。接地短路時(shí)過(guò)渡電阻的存在，尤其大的過(guò)渡電阻，往往會(huì)影響到保護(hù)裝置的性能，造成保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)，或者靈敏性不滿(mǎn)足要求等。過(guò)渡電阻一般為純電阻。接地故障的過(guò)渡電阻包括電弧電阻和桿塔接地電阻，對(duì)樹(shù)枝放電時(shí)還包括樹(shù)枝電阻。每個(gè)桿塔的接地電阻，在土壤電阻率較低的地區(qū)一般為10；在電阻率較高的地方，可達(dá)30，甚至更高

3、一些。接地故障時(shí)最大的過(guò)渡電阻發(fā)生在導(dǎo)線(xiàn)對(duì)樹(shù)枝放電之時(shí)。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，過(guò)渡電阻受當(dāng)時(shí)故障方式、地質(zhì)條件和天氣情況等因素的影響，可能達(dá)到比較大的數(shù)值，例如單相接地故障，接地電阻可能達(dá)到100(220kv線(xiàn)路)、300(500kv線(xiàn)路)和400(750kv線(xiàn)路)。高阻接地故障都是單相故障。距離保護(hù)因其很多優(yōu)點(diǎn)，在高壓輸電線(xiàn)路保護(hù)中，占有極其重要的地位。例如，受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)變化的影響較小，能瞬間切除輸電線(xiàn)85%~90%范圍內(nèi)的各種故障，保護(hù)范圍較長(zhǎng)且較穩(wěn)定，適合于遠(yuǎn)距離重負(fù)荷的高壓線(xiàn)路，具有一定的耐受過(guò)渡電阻的能力，等等。因此距離保護(hù)一直是復(fù)雜電網(wǎng)中高壓

4、輸電線(xiàn)路最重要應(yīng)用最廣泛的保護(hù)方案之一[1~4]。接地距離保護(hù)反應(yīng)輸電線(xiàn)路接地故障。距離繼電器測(cè)量故障阻抗并判定故障位于保護(hù)區(qū)內(nèi)或區(qū)外。理想的距離繼電器僅對(duì)保護(hù)安裝點(diǎn)和整定點(diǎn)之間的故障動(dòng)作而對(duì)此區(qū)外的故障不動(dòng)作。距離保護(hù)作為主保護(hù)通常整定為保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)的80%~90%，并且通常期望阻抗測(cè)量誤差少于5%。對(duì)于I段之外的故障，距離保護(hù)階梯時(shí)限延時(shí)配合的Ⅱ和Ⅲ段，保證了不同線(xiàn)路故障的選擇性[5]。系統(tǒng)重負(fù)荷時(shí)或過(guò)渡電阻較大的區(qū)外故障，距離保護(hù)不誤動(dòng)，這是最基本的要求[6]。傳統(tǒng)距離繼電器假設(shè)故障點(diǎn)電壓為零，通過(guò)電壓和電流比值測(cè)量故障阻抗。實(shí)際上，除了人為構(gòu)造的短路，故

5、障點(diǎn)電壓幾乎不可能為零，從而故障點(diǎn)電壓將影響到故障阻抗的測(cè)量，尤其對(duì)于高阻接地故障和重負(fù)荷單相接地故障。在有負(fù)荷的情況下，過(guò)渡電阻部分會(huì)由于對(duì)側(cè)電源的助增作用而轉(zhuǎn)換成為感抗或容抗，導(dǎo)致距離保護(hù)超越或者保護(hù)范圍縮短，大的過(guò)渡電阻也會(huì)造成距離保護(hù)范圍縮短。當(dāng)經(jīng)過(guò)大的過(guò)渡電阻接地，重負(fù)荷時(shí)故障電流可能小于負(fù)荷電流。測(cè)量阻抗實(shí)際上由負(fù)荷電流和過(guò)渡電阻決定。單相接地故障過(guò)渡阻抗達(dá)到300時(shí)，傳統(tǒng)距離保護(hù)的測(cè)量阻抗6/6華北電力大學(xué)_電氣與電子工程學(xué)院_微機(jī)繼電保護(hù)_論文相對(duì)誤差可能超過(guò)60%。目前除距離保護(hù)外的各種接地保護(hù)方案中，除線(xiàn)路差動(dòng)保護(hù)外，幾乎都不能夠?yàn)楦咦杞拥毓?/p>

6、障提供可靠有效的保護(hù)。但是電流差動(dòng)保護(hù)中制動(dòng)量隨負(fù)荷電流的增大而增大，在重負(fù)荷情況下發(fā)生經(jīng)大電阻接地故障時(shí)，由于動(dòng)作電流很小而制動(dòng)電流很大，動(dòng)作量有可能小于制動(dòng)量而拒動(dòng)。負(fù)荷電流的大小直接影響了差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。在超高壓、長(zhǎng)線(xiàn)路或電纜線(xiàn)路上，分布電容的等值容抗大大減少，電容電流將使輸電線(xiàn)路兩端電流的大小和相位都發(fā)生嚴(yán)重畸變，降低了差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)故障耐過(guò)渡電阻的能力[7]。為了提高縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置的耐過(guò)渡電阻能力，一般都在裝置中配有零序差動(dòng)保護(hù)作為輔助保護(hù)。零序差動(dòng)保護(hù)比分相電流差動(dòng)保護(hù)靈敏度高，受電容電流影響少。但是差動(dòng)保護(hù)不能作為后備保護(hù)且需要交換兩端信息同步交

7、換。在高壓和超高壓輸電線(xiàn)路的方向高頻保護(hù)中，應(yīng)用相電壓補(bǔ)償式方向元件的方案，具有方向性強(qiáng)，在系統(tǒng)振蕩過(guò)程中反方向經(jīng)任何過(guò)渡電阻短路時(shí)不誤動(dòng)、能自然地適用于兩相運(yùn)行的線(xiàn)路，能切除單相重合閘過(guò)程中的短路等優(yōu)點(diǎn)，因而1978年以來(lái)就在我國(guó)220kv、330kv和500kv線(xiàn)路上得到了應(yīng)用。但是，理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)均表明，當(dāng)過(guò)渡電阻達(dá)到一定值時(shí)，該方向元件可能拒動(dòng)，尤其是線(xiàn)路末端短路時(shí)，容許的過(guò)渡電阻更小。由上可以看出，各原理的保護(hù)都不能很好地解決高阻接地時(shí)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)問(wèn)題。保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，會(huì)給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)重大的損失，甚至有可能會(huì)威脅到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高阻接

8、地的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外一直沒(méi)有