接地距離保護(hù)零序補(bǔ)償系數(shù)的特點(diǎn)及手動(dòng)試驗(yàn)方法分析

郭 亮，郭锫騏，張艷菲，李敬波

（國(guó)網(wǎng)晉城供電公司，山西 晉城 048000）

高壓電網(wǎng)輸電線路保護(hù)配置中，距離保護(hù)是非常重要的后備保護(hù)。距離保護(hù)比起電流保護(hù)，其最大優(yōu)勢(shì)是受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響較小，距離保護(hù)又包含相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)，接地距離保護(hù)與相間距離保護(hù)整定計(jì)算中最明顯的區(qū)別是，接地距離保護(hù)計(jì)算公式中需要加入零序補(bǔ)償系數(shù)，因?yàn)闇y(cè)量阻抗往往比實(shí)際接地阻抗大，所以，準(zhǔn)確反映接地距離保護(hù)的測(cè)量阻抗成為保護(hù)能否正確動(dòng)作的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)主要繼電保護(hù)廠家所采用的零序補(bǔ)償系數(shù)形式一般有：①采用圓特性阻抗繼電器的零序補(bǔ)償系數(shù)K；②采用四邊形特性阻抗繼電器的電阻、電抗補(bǔ)償系數(shù)（KR和KX）?，F(xiàn)場(chǎng)從事繼電保護(hù)調(diào)試的工程人員往往對(duì)其含義不是十分了解，加之試驗(yàn)儀器設(shè)置上的錯(cuò)誤，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確合理地校驗(yàn)接地距離保護(hù)功能。鑒于以上問題，作者對(duì)阻抗型零序補(bǔ)償系數(shù)和電阻、電抗零序補(bǔ)償系數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。

1 零序補(bǔ)償系數(shù)的含義

圖1為無分流的輸電線路，且為三相平衡系統(tǒng)，A，B，C代表輸電線路的三相。圖1中，M為母線；G代表故障點(diǎn)；ZL代表MG區(qū)段的每相自阻抗；ZM代表MG區(qū)段的每相互阻抗；□代表保護(hù)安裝處。

圖1 無分流線段示意圖

因?yàn)楣收习l(fā)生處在G點(diǎn)，以線路A相為例，當(dāng)發(fā)生金屬性接地時(shí)，線路A相MG線段的電壓降為：

式（1）（2）（3）（4）中：Z1=ZL－ZM為正序阻抗；Z2=ZLZM為負(fù)序阻抗；Z0=ZL+2ZM=Z1+3ZM為零序阻抗；K=ZM/Z1=（Z0－Z1）/3Z1為零序電流補(bǔ)償系數(shù)。

通過上述推導(dǎo)過程可得，金屬性接地點(diǎn)的電壓為0，A相保護(hù)安裝處的電壓可用表示。當(dāng)線段MG區(qū)間內(nèi)不發(fā)生相間短路故障、相對(duì)地故障且無分流，除了故障A相外，不論B相和C相電流大小和相位是多少，上述公式都是成立的。換言之，當(dāng)線路發(fā)生金屬性接地故障時(shí)，故障A相電流可以用表示，這樣從保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的電壓降滿足歐姆定理。因此，測(cè)量阻抗（保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的距離）等于母線電壓與的比值，其中K為零序補(bǔ)償系數(shù)。

通過K=ZM/Z1=（Z0－Z1）/3Z1可知，零序補(bǔ)償系數(shù)K實(shí)際上等于線路互感除以線路正序阻抗值，當(dāng)線段MG有零序電流產(chǎn)生時(shí)，B和C兩相會(huì)對(duì)故障A相的零序互感起助增作用。為了保證故障測(cè)距（測(cè)量阻抗）的準(zhǔn)確性，對(duì)相電流補(bǔ)償是十分必要的。

2 零序補(bǔ)償系數(shù)的計(jì)算方法

2.1 某220 kV線路參數(shù)

Z1=R1+jX1=0.528 3 Ω+j1.967 Ω（正序靈敏角 75°）；Z0=R0+jX0=1.739 Ω+j5.775 Ω（零序靈敏角 73.24°）。

2.2 零序補(bǔ)償系數(shù)的計(jì)算

2.2.1 阻抗型零序補(bǔ)償系數(shù)

指數(shù)表示形式為：

2.2.2 直角坐標(biāo)表示形式

直角坐標(biāo)表示形式為：

2.2.3 電阻補(bǔ)償系數(shù)和電抗補(bǔ)償系數(shù)

電阻補(bǔ)償系數(shù)和電抗補(bǔ)償系數(shù)為：

2.3 兩補(bǔ)償系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

經(jīng)實(shí)際計(jì)算驗(yàn)證，K與KR、KX的轉(zhuǎn)換公式即上述公式（7）（8）（9）。

3 結(jié)束語(yǔ)

接地距離保護(hù)試驗(yàn)中，雖然圓特性阻抗繼電器與四邊形阻抗繼電器的零序補(bǔ)償系數(shù)從表現(xiàn)形式上看似不同，但在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換，而且是準(zhǔn)確、有效的。本文通過手動(dòng)計(jì)算實(shí)例，介紹了接地距離保護(hù)中兩種類型零序補(bǔ)償系數(shù)的具體含義，又給出了繼電保護(hù)試驗(yàn)儀電壓、電流手動(dòng)加量的計(jì)算流程，有助于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員深入理解接地距離保護(hù)定值校驗(yàn)方法，從而準(zhǔn)確進(jìn)行裝置定值校驗(yàn)，提升了工作效率。

［1］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.國(guó)家電網(wǎng)繼電保護(hù)培訓(xùn)教材［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009.

［2］王梅義.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行與設(shè)計(jì)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.