關(guān)于輸電線路接地與距離保護(hù)的研究

張璐

摘 要：本文對(duì)輸電線路和相鄰線路的接地距離中所包含的相關(guān)計(jì)算方式，做了細(xì)化的研究，分析出了基于感受阻抗的計(jì)算應(yīng)用，并將零序電流的相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)引入其中。通過(guò)互感耦合線路的配合運(yùn)算，將綜合助增系數(shù)的新定義詮釋出來(lái)。整個(gè)工程中數(shù)值的計(jì)算更加精確，并因此大大的提高了適用性。這些計(jì)算方式在實(shí)際工作操作流程中已得到運(yùn)用并初見(jiàn)成效。

關(guān)鍵詞：輸電線路接地；計(jì)算；距離保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）20-0081-02

1 引 言

輸電線路系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開(kāi)各種性能的保護(hù)裝置配合，這些裝置具有不同的配置和保護(hù)運(yùn)作方式。例如，將微機(jī)保護(hù)與集成電路保護(hù)用到現(xiàn)代化的輸電線路中，以維護(hù)其安全運(yùn)作。而微機(jī)保護(hù)與集成電路保護(hù)有著以往保護(hù)裝置不具備的保護(hù)系統(tǒng)。因此，有關(guān)接地距離保護(hù)和零序電流保護(hù)與接地距離之間的配合成為了一個(gè)非常必要的研究環(huán)節(jié)。所以，有關(guān)接地距離保護(hù)的計(jì)算需要精益求精。精確的數(shù)值是輸電線路工程正確運(yùn)行并發(fā)揮其作用的前提。

2 輸電線路接地距離保護(hù)計(jì)算分析

所謂接地距離保護(hù)，是以阻抗測(cè)量元件作為主要保護(hù)系統(tǒng)，并且有較大電流接地系統(tǒng)接地故障的保護(hù)?；谥鱿禂?shù)和基于感受阻抗這兩項(xiàng)的定值運(yùn)算是輸電線路接地距離的主要計(jì)算方式。

2.1 輸電線路接地距離保護(hù)計(jì)算核心

2.2 基于助增系數(shù)定值運(yùn)算

輸電線路接地距離計(jì)算中最常規(guī)、最傳統(tǒng)的計(jì)算方法當(dāng)屬基于助增系數(shù)定值運(yùn)算，如下面圖1中所示的相鄰線路接地距離和接地距離保護(hù)Ⅰ段的搭配就是一個(gè)很好的例子。

經(jīng)過(guò)公式中（3）的進(jìn)一步演算，將公式中加號(hào)后的第三項(xiàng)全部舍去，公式中剩余的第二項(xiàng)取正、零序助增序數(shù)的偏小值，這樣，接地距離計(jì)算公式（4）便得出。

Z1Ⅱ=KkZMN（1 ）=KkKZZ2I（1 ） （4）

但是很明顯，從計(jì)算過(guò)程中可以看出互感線路是并不適合使用此公式的，這種方法會(huì)使保護(hù)的靈敏度降低，使保護(hù)配置之間的配合變得遲鈍，這正是忽視了因正、零序助增系數(shù)差異所引起的。所以，我們要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，重新審視助增系數(shù)含義，提高數(shù)值計(jì)算的精確度。通過(guò)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和助增系數(shù)含義的結(jié)合進(jìn)一步演算出綜合助增的系數(shù)（5）。

在公式（6）中，等號(hào)左面Zdz是整定值；Kzh即為上文中推算出來(lái)的綜合助增系數(shù)；保護(hù)線路正序阻抗這一項(xiàng)是公式（6）中的Zl部分；最后一項(xiàng)Zdz′是相鄰配合保護(hù)值。

這種計(jì)算方法提高了數(shù)值的精確度，使保護(hù)之間的配合更加默契，缺點(diǎn)是綜合助增系數(shù)會(huì)把線路中的互感對(duì)測(cè)量阻抗的相關(guān)因素融合進(jìn)去，這樣就會(huì)或多或少的影響整定值。

2.3 基于感受阻抗的整定運(yùn)算

基于感受阻抗的整定運(yùn)算可將公式（1）作為基本運(yùn)算方法，將保護(hù)范圍末端作為故障點(diǎn)的選擇位置，來(lái)與接地距離保護(hù)相配合，從而可以將整定值通過(guò)計(jì)算保護(hù)安裝點(diǎn)的測(cè)量阻抗值推算出來(lái)。所以只要確定故障點(diǎn)的精確位置，即可精確的計(jì)算出整定值，達(dá)到預(yù)期。

基于感受阻抗的整定運(yùn)算方法在很多國(guó)家和地區(qū)非常實(shí)用，簡(jiǎn)單的運(yùn)算方法和精確的運(yùn)算值使之備受青睞。在我國(guó)接地距離保護(hù)專業(yè)知識(shí)歸集檔案中，有關(guān)距離Ⅱ段的保護(hù)范圍略微的不同，但是相對(duì)真實(shí)情況而言，其確定性使得這種計(jì)算方法十分可行。我國(guó)的輸電線路接地與距離保護(hù)需要一級(jí)一級(jí)相互配合，關(guān)于保護(hù)范圍的確定是存在難度的，直接將基于感受阻抗的整定運(yùn)算運(yùn)用到其中并不是最好的選擇。所以要想發(fā)揮作用，就需要根據(jù)實(shí)際情況深入分析，并推算出適合基于感受阻抗的整定運(yùn)算方法。

通過(guò)諸多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)相結(jié)合，我國(guó)進(jìn)一步研究出不受保護(hù)范圍約束的基于感受阻抗公式（7），相對(duì)而言，這個(gè)公式更加具有適用性。

值得注意的是，互感線路計(jì)算方法很容易使Ⅰ段的保護(hù)范圍由大變小，這與保護(hù)Ⅰ段的定值在線路正序阻抗的占比有著密不可分的關(guān)系。為此，調(diào)整適合的Ⅰ段整定運(yùn)算方法十分必要。當(dāng)零序電流補(bǔ)償?shù)南禂?shù)值一定時(shí)，Ⅰ段的定值即為末端故障保護(hù)點(diǎn)感受阻抗的80%。該方法有效縮小了保護(hù)范圍，但是故障點(diǎn)位置與保護(hù)處感受阻抗的復(fù)雜關(guān)系，使得接地距離Ⅰ段的保護(hù)范圍難以得到保證。

3 深入分析接地距離保護(hù)整定運(yùn)算方法

3.1 Ⅰ段的整定運(yùn)算

保護(hù)與故障點(diǎn)的距離并及時(shí)排除故障是接地距離保護(hù)的主要內(nèi)容，測(cè)量阻抗會(huì)更加清晰的顯示出故障點(diǎn)與保護(hù)處的距離。例如，Ⅰ段定值一般是按線路正序阻抗占比的70%運(yùn)算的，因?yàn)檫@段距離保護(hù)占線路總長(zhǎng)的70%。一般來(lái)講，這種方式是行得通的，但是在互感線路中，用這種方法誤差極大，而且降低了保護(hù)效率。從輸電線路接地與距離保護(hù)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)來(lái)看，故障位置和運(yùn)行會(huì)使零序電流補(bǔ)償系數(shù)發(fā)生變化，所以要想使保護(hù)數(shù)值精確，就必須及時(shí)將零序電流補(bǔ)償系數(shù)做好調(diào)整，但是這種方法并不實(shí)用，Ⅰ段的整定運(yùn)算一定要建立在零序電流補(bǔ)償系數(shù)的固定值上。

根據(jù)保護(hù)線路總長(zhǎng)的占比確定接地距離保護(hù)，根據(jù)零序電流補(bǔ)償系數(shù)的固定值算出末端保護(hù)范圍Ⅰ段定值，運(yùn)用組合的方法算出最小阻抗時(shí)的數(shù)值，作為最后的保護(hù)值，使此定值在各個(gè)情況均可使用。但是萬(wàn)萬(wàn)不可忽略驗(yàn)證定值，根據(jù)上述組合方法將線路末端故障點(diǎn)保護(hù)處的感受阻抗值推算出來(lái)。正確的運(yùn)算可有效減少保護(hù)誤點(diǎn)。

3.2 Ⅱ段和Ⅲ段的整定運(yùn)算

前面講到，在互感線路作為相鄰配合線路時(shí)，數(shù)值容易過(guò)大，但是跨電壓等級(jí)配合等一些地方的處理是需要這種方法相配合的，而且效果很好。為了加大其廣泛的使用性，我們對(duì)其進(jìn)行研究并加以改進(jìn)。

這個(gè)公式完全避免了互感線路作為相鄰配合線路時(shí)數(shù)值過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)還可以使T接線路和互感線路正確配合。

3.3 零序電流補(bǔ)償系數(shù)運(yùn)算

線路接地短路一般發(fā)生在中性點(diǎn)直接接地，此時(shí)，電壓與電流在故障處的占比會(huì)比線路正序阻抗值大，必要的做法是將零序電流補(bǔ)償系數(shù)引入接地距離保護(hù)中，來(lái)確保整個(gè)數(shù)值的準(zhǔn)確性。零序電流補(bǔ)償系數(shù)的正確與否對(duì)接地距離保護(hù)作用意義重大。近年來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展迅速，隨著互感組的線路增多和越發(fā)復(fù)雜的構(gòu)造，數(shù)值的計(jì)算也變得更加復(fù)雜，因此，我們更應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況和相關(guān)專業(yè)知識(shí)，確保數(shù)值正確的同時(shí)進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化。

為了達(dá)到簡(jiǎn)化的目的，本文根據(jù)零序電流補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行反向推算，推算出的公式只與故障點(diǎn)和運(yùn)行方法相關(guān)聯(lián)，與互感線路無(wú)關(guān)。當(dāng)單項(xiàng)接地故障發(fā)生時(shí)，測(cè)量阻抗在保護(hù)處的數(shù)值為：

這個(gè)公式去掉了之前的繁瑣過(guò)程，電流量中充分體現(xiàn)出了故障點(diǎn)和方式變化。不用單獨(dú)的計(jì)算故障點(diǎn)，淺顯易懂而且更加準(zhǔn)確，適用性強(qiáng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文歸納了現(xiàn)階段輸電線路接地距離保護(hù)的相關(guān)運(yùn)算方法，通過(guò)深度剖析輸電線路接地與距離保護(hù)，列出了其中的優(yōu)點(diǎn)和不足，根據(jù)這些優(yōu)缺點(diǎn)，推導(dǎo)出基于感受阻抗接地保護(hù)Ⅰ段運(yùn)算方法和反向推算出來(lái)的零序電流補(bǔ)償系數(shù)，改進(jìn)了Ⅱ段和Ⅲ段保護(hù)的計(jì)算方法，使其更加具有可行性，在應(yīng)用中會(huì)起到更為實(shí)際的作用。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-6-10

作者簡(jiǎn)介：張 璐（1985-），男，工程師，本科，主要從事輸電線路運(yùn)維工作。