3.5.1 短路点过渡电阻对距离保护的影响
前面各节的分析，大多是以金属性短路为例进行的，但实际情况下，电力系统的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。过渡电阻的存在，将使距离保护的测量阻抗、补偿电压等发生变化，有可能造成距离保护的不正确工作。现对过渡电阻的性质、其对距离保护的影响以及应采取的对策进行讨论。
1）短路点过渡电阻的性质
短路点的过渡电阻Rg是指当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从相导线流入大地的过程中所通过物质的电阻，包括电弧电阻、中间物质的电阻、相导线与大地之间的接触电阻、金属杆塔的接地电阻等。
在相间故障时，过渡电阻主要由电弧电阻组成。电弧电阻具有非线性的性质，其大小与电弧弧道的长度成正比，与电弧电流的大小成反比，精确计算比较困难，一般可按下式进行估算
式中：Lg——电弧的长度（m）；
Ig——电弧中的电流大小（A）。
在短路初始瞬间，电弧电流Ig最大，弧长Lg最短，这时弧阻Rg最小。几个周期后，电弧逐渐伸长，弧阻逐渐变大。相间故障的电弧电阻一般在数欧至十几欧之间。
在导线对铁塔放电的接地短路中，铁塔及其接地电阻构成过渡电阻的主要部分。铁塔的接地电阻与大地导电率有关，对于跨越山区的高压线路，铁塔的接地电阻可达数十欧。当导线通过树木或其它物体对地短路时，过渡电阻更高。对于500kV的线路，最大过渡电阻可达300Ω，而对220kV线路，最大过渡电阻约为100Ω。
2）单侧电源线路上过渡电阻的影响
如图3.27（a）所示，在没有助增和外汲的单侧电源线路上，过渡电阻中的短路电流与保护安装处的电流为同一个电流，这时保护安装处测量电压和测量电流的关系可以表示为
图3.27 单侧电源线路上过渡电阻的影响
即ZJ＝Zd＋Rg，Rg的存在总是使继电器的测量阻抗增大，保护范围缩短。
当线路BC的始端经过渡电阻Rg短路时，B处保护的测量阻抗为ZJB＝Rg，而A处保护的测量阻抗为ZJA＝ZAB＋Rg。当Rg的数值较大时，如图3.27（b）所示，就可能出现ZJB超出其Ⅰ段范围而ZJA仍位于其Ⅱ段范围内的情况。此时A处的Ⅱ段动作切除故障，从而失去了选择性，同时也降低了动作的速度。
由图3.27（b）可见，保护装置距短路点越近时，受过渡电阻影响越大；保护装置的整定阻抗越小（相当于被保护线路越短），受过渡电阻的影响越大。
3）双侧电源线路上过渡电阻的影响
以如图3.28（a）所示的没有助增和外汲的双侧电源线路为例，分析过渡电阻对距离保护的影响。
在两侧电源的情况下，过渡电阻中的短路电流不再与保护安装处的电流为同一个电流，这时保护安装处测量电压和测量电流的关系可以表示为
所以继电器的测量阻抗可以表示为
Rg的存在对测量阻抗的影响，取决于两侧电源提供的短路电流
之间的相位关系，有可能增大，也有可能减小。在系统振荡且有故障的情况下，之间的相位差在0～
360°的范围内变化，此时测量阻抗末端的轨迹为以
为半径的圆。
图3.28 双侧电源线路上过渡电阻的影响
当线路BC的始端经过渡电阻Rg短路时，B处保护的测量阻抗为
，而A处保护的测量阻抗为
，其变化的轨迹如图3.28（b）中的虚线圆所示。
由图可见，在A端为送端的情况下
偏容性，A处的总测量阻抗可能因此而减小，严重情况下可能落入其Ⅰ段范围内，造成其Ⅰ段误动作。这种因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小，进而引起保护误动作的现象，称为距离保护的稳态超越。
在A端为受端的情况下偏感性，过渡电阻的存在将使测量阻抗变大，使保护区缩短。
4）克服过渡电阻影响的措施
在如图3.29（a）所示的网络中，假定保护2的距离Ⅰ段采用不同特性的阻抗元件，它们的整定值选择得都一样，为0.85ZAB。如果在距离Ⅰ段保护范围内阻抗为Zd处经过渡电阻Rg短路，则保护2的测量阻抗为ZJ2＝Zd＋Rg。由图3.29（b）可见，当过渡电阻到达Rg1时，具有透镜型特性的阻抗继电器开始拒动；到达Rg2时，方向阻抗继电器开始拒动；而到达Rg3时，全阻抗继电器开始拒动。一般说来，阻抗继电器的动作特性在＋R轴方向所占的面积越小，受过渡电阻Rg的影响就越大。此外，由于接地故障的过渡电阻远大于相间故障的过渡电阻，所以过渡电阻对接地距离元件的影响要大于对相间距离元件的影响。
目前防止过渡电阻影响的方法有：
（1）根据对图3.29分析所得的结论，采用能容纳较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器，可防止过渡电阻对继电器工作的影响。例如，对于过渡电阻只能使测量阻抗的电阻部分增大的的单侧电源线路，可采用不反应有效电阻的电抗型阻抗继电器。在双侧电源线路上，可采用如图3.30所示的可减小过渡电阻影响的动作特性的阻抗继电器。如图3.30（a）所示的多边形动作特性的上边XA向下倾斜一个角度，以防止过渡电阻使测量电抗减小时阻抗继电器的超越。右边RA可以在R轴方向独立移动以适应不同数值的过渡电阻。如图3.30（b）所示的动作特性既容许在接近保护范围末端短路时有较大的过渡电阻，又能防止在正常运行而负荷阻抗较小时阻抗继电器误动作。如图3.30（c）所示为圆与四边形组合的动作特性。在相间短路时，过渡电阻较小，应用圆特性；在接地短路时，过渡电阻可能很大，此时利用接地短路出现的零序电流在圆特性上迭加一个四边形特性以防止阻抗继电器拒动。
图3.29 过渡电阻对不动作特性阻抗元件影响的比较
图3.30 可减小过渡电阻影响的动作特性
（2）另一种方法是利用所谓瞬时测量装置来固定阻抗继电器的动作。相间短路时，过渡电阻主要是电弧电阻，其数值在短路瞬间最小，大约经过0.1～0.15s后，就迅速增大。根据Rg的上述特点，通常距离保护的第Ⅱ段可采用瞬时测量装置，以便将短路瞬间的测量阻抗值固定下来，使Rg的影响减至最小。装置的原理接线图如图3.31所示，在发生短路瞬间，起动元件1和距离Ⅱ段阻抗元件2动作，因而中间继电器3起动后即通过1的触点自保持，而与2的触点位置无关，这样当Ⅱ段的整定时限到达后，时间继电器4动作，即通过3的常开触点跳闸，在此期间，即使由于电弧电阻增大使第Ⅱ段的阻抗元件返回，保护也能正确动作。显然，这种方法只能用于反应相间短路的阻抗继电器。在接地短路情况下，电弧电阻只占过渡电阻的很小部分，这种方法不会起很大作用。
图3.31 瞬时测量装置的原理接线图
1—保护装置的起动元件（或第Ⅲ段）；2—第Ⅱ段阻抗元件；
3—瞬时测量用中间继电器；4—第Ⅱ段时间元件
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