过渡电阻对电路的影响分析

输电线路上的短路往往都是经过过渡电阻的。过渡电阻的存在将使阻抗继电器的测量阻抗在幅值和相位上都发生变化，对阻抗继电器的动作行为产生影响。下面的分析都认为相间阻抗继电器的接线方式为，接地阻抗继电器的接线方式为。

（1）正向短路。

图426是正向经过渡电阻Rg短路的系统图。加在阻抗继电器上的电压电流UM、IM和过渡电阻Rg上的电流I∑都是指故障相或故障相间的电压、电流值。对接地短路，例如单相接地短路。

图426　正向短路系统

式中　φ——A、B、C，

对相间短路，例如两相短路。

式中　φφ——AB、BC、CA。

阻抗继电器的测量阻抗为

式中　ZK——故障F到保护安装处的正序阻抗；

　　　Za——由过渡电阻产生的附加阻抗。

式中　C——电流分配系数，。

由于IM与I∑相位可能不一致，因而附加阻抗Za可能呈现纯阻性，电阻电感性或电阻电容性。导致阻抗继电器的测量阻抗发生变化，如图427所示。从而造成区内故障时阻抗继电器可能拒动（当Za为电阻电感性或纯阻性时）或造成区外故障时阻抗继电器可能超越（当Za为电阻电容性时）。一般装于送电端的阻抗继电器由于附加阻抗Za呈阻容性而易超越。

把过渡电阻对阻抗继电器测量阻抗变化的影响用如式（498）所示的附加阻抗来表达后，加于保护上的电压（母线电压）为加于保护上的电流与继电器测量阻抗的乘积，即

式（4101）中，UM、IM是式（496）和式（497）表示的电气量。

上述附加阻抗性质的变化是由I∑与IM的相位不同造成的。从图426可知，I∑与IM的相位变化是由故障点侧电流IM与IN的相位不同造成的，因为I∑＝IM＋IN。

还有一种附加阻抗性质的变化不是完全由故障点两侧的电流相位不一致造成的，而是由于两个故障相的电流相位不一致造成的。这种情况发生在两相短路接地的情况中。

图428所示B、C两相经过渡电阻Rg接地短路情况。相间的电弧电阻忽略不计。过渡电阻Rg是杆塔电阻、大地电阻或外物电阻（例如树木放电时，该电阻是树木电阻和大地电阻）。此时装于母线M上的接地阻抗继电器（相阻抗）中的B相继电器的测量阻抗为

图427　过渡电阻对测量阻抗的影响(www.xing528.com)

图428　两相经过渡电阻接地短路

式中：；

Rg——B相的附加阻抗，。

同理，C相继电器的测量阻抗为

式中：；

Rg——C相的附加阻抗，。

由图429所示的两相接地短路的相量图可知，由于I∑B＋I∑C落后于IB＋K3I0，θ′角是负角，所以B相阻抗继电器的附加阻抗Z′a为电阻电容性，所以B相阻抗继电器易在区外短路时超越。从向量图中还可看到，由于I∑B＋I∑C超前IC＋K3I0，θ″角是正角，所以C相阻抗继电器的附加阻抗Z″a是电阻电感性的，所以C相阻抗继电器在区内短路时可能会拒动。B相、C相阻抗继电器的测量阻抗的变化如图430所示，所以当发生两相接地短路时过渡电阻上流的是两故障相电流之和。由于两故障相电流相位差较大，造成两故障相上的接地阻抗继电器（相阻抗）测量阻抗中的附加阻抗性质不同。超前相上的阻抗继电器由于附加阻抗是阻容性的使它在区外故障时易超越。落后相上的阻抗继电器由于附加阻抗是阻感性而导致区内故障时可能拒动。

图429　两相接地短路相量图

图430　两相经过渡电阻接地短路时故障相测量阻抗

（2）反向短路。

图431是反向经过渡电阻Rg短路的示意图。加于阻抗继电器上的电压UM、电流IM是按照规定的正方向画的。流经过渡电阻Rg上的电流I∑是按IM的方向画出的。它们的表达式如式（496）和式（497）所示。

阻抗继电器的测量阻抗为

式中：Za为由过渡电阻产生的附加阻抗，其表达式如（499）所示。

继电器的测量阻抗是ZJ＝-ZK-Za。因此按式（4100）计算得到的θ角若为正角，附加阻抗Za是阻感性的。在阻抗复数平面上-Za应向左下方画（-R，-jX），如图432所示中的Z′a。相反，如果计算得到的θ角为负角，附加阻抗是阻容性的。在阻抗复数平面上-Za应向左上方画（-R，＋jX），如图432所示中的Z″a。相应地，继电器的测量阻抗分别为图432中的Z′J和Z″J。

图431　反向短路系统图

图432　反向短路时过渡电阻对测量阻抗的影响