繼電保護中零序補償系數的意義及應用

張贏予

摘要：本文針對在大接地電流系統(tǒng)中，對單相接地故障的繼電器的測量阻抗進行計算，對零序補償系數的意義進行了說明，并且對零序補償系數在一些保護試驗中的應用進行了分析，并進行計算說明以及繼電保護專業(yè)人員在實際保護裝置校驗工作中經常遇到的接地距離保護不能正確動作進行了說明。

關鍵詞：零序補償系數;物理意義;接地故障

1零序補償系數的概述及計算

在大接地電流系統(tǒng)中，零序電流保護不能滿足要求時，一般采用接地距離保護。當線路上K點發(fā)生短路，保護安裝處的某相的相電壓應該是短路點的該相電壓與輸電線路上該相的壓降之和。而輸電線路上該相的壓降是該相上的正序、負序和零序壓降之和。如果考慮到輸電線路的正序阻抗等于負序阻抗，以A相單相接地短路時為例，對于A相阻抗繼電器，接入繼電器的電壓的計算公式為

根據式1所示的公式，同樣，當B相單相接地短路時，保護安裝處的相電壓為

當發(fā)生A、B兩相相間短路時，保護安裝處的相間電壓可以認為是保護安裝處的兩個相電壓之差。由式1、式2可以得出，保護安裝處相間電壓為

式中?為短路點的相間電壓;?為兩相電流差;?為輸電線路上從短路點到保護安裝處的兩相壓降之差。兩相上的項相抵消。

2零序補償系數的意義

由以上式，可以看出輸電線路某相上的壓降是該相的相電流加上以后的電流乘以該段線路的正序阻抗。只要該正序阻抗所在的線路上沒有其他的分支電流（助增電流、外汲電流），例如線路內部沒有短路故障，也不管其他兩相上是否發(fā)生了斷線，也不管系統(tǒng)是否發(fā)生了振蕩，這個結論總是正確的。如果單純地把輸電線路上的某相上的壓降認為是該相相電流乘以線路的正序阻抗這個概念是錯誤的。只有在正常運行、系統(tǒng)振蕩、兩相短路、三相短路時，這時由于零序電流為零，輸電線路上的某相上的壓降才是該相相電流乘以線路的正序阻抗。作為一般的計算公式，千萬不要把這一項漏掉。的物理概念是三相零序電流在輸電線路的相間互感阻抗上的壓降。

3零序補償系數的應用

如某風電場線路保護裝置為北京四方保護的產品，型號為CSC-163A，以ONLLY6108G保護試驗儀器為例，來進行分析。在CSC-163A線路保護的接地距離保護定值單中，有KX，KR，KA幾個定值，其具體意義如下：

KX：電抗分量零序補償系數，其定義為;

KR：電阻分量零序補償系數，其定義為;

KA：線路正序電阻與正序電抗之比，其定義為?。

定值單中KX=0.48，KR=1.04，KA=0.3。

經計算，K=0.526-j0.154，那么實部Re就是0.526，虛部Im就是-0.154。

4接地距離保護現場測試注意事項

4.1短路阻抗角的選擇

當定值單中給出的Zset為靈敏角下的阻抗值時（如RCS、PSL系列），應將測試儀的短路阻抗角設置為線路的正序阻抗角。隨著電網電壓等級的不斷增高，分裂導線的廣泛使用其分布電容值也越來越大，導致線路阻抗角也隨之增大，極限值達到89°，線路阻抗接近于純電抗。

當定值單中給出的Zset為電抗值和電阻值時，校驗電抗值定值時，短路阻抗角設置為90°;校驗電阻值定值時，短路阻抗角設置為0°。

4.2繼電保護保護測試儀對接地距離保護測試的影響

目前常用的繼電保護測試儀有廣州昂立、北京博電、武漢豪邁等幾大廠家，其輸出容量及最大電流設置各有差異。在一次進行RCS-941A型保護裝置的整組試驗時，由于該條輸電線路較短，其接地Ⅰ段的整定值僅為0.03Ω，為得到較高的殘壓，因此將故障電流設置為15A.但是在測試過程中發(fā)現接地距離Ⅰ段誤差很大，設置在1.2倍的整定值仍能動作。借助于保護裝置打印出的故障報告發(fā)現，保護裝置感受到的故障電流僅為10.67A，產生了4.33A的誤差?？紤]到該組CT二次不僅接入保護裝置還串入了故障錄波裝置，導致二次負載阻抗增大所產生的電流誤差增加。將故障錄波電流回路短接后，再進行測試則滿足誤差范圍。因此，在現場測試時，必須考慮微機保護測試的容量及二次負載對接地距離保護準確度的影響，必要時可選擇“重載”輸出方式。

4.3電纜線路的零序補償系數

隨著城市建設的要求，越來越多的市區(qū)架空線路入地，成為電纜線路。由于電纜的制造工藝、材質的差別等因素的影響，使得零序阻抗約為正序阻抗的3倍關系不再成立，因此在計算零序補償系數時必須采用電纜實測參數值。電纜線路的零序阻抗有可能小于正序阻抗，其各序的阻抗角也有所不通，因此必須要考慮零序補償系數虛部的影響，并且計算出的零序補償系數也可能小于零，為一負數。

市區(qū)電纜線路距離短導致計算阻抗值較小時，現場調試對微機測試儀精度要求提高，一般在保護裝置選型時應優(yōu)先選擇光纖差動保護，以滿足繼電保護的“四性”要求。

5結論

接地距離保護是高壓電網繼電保護中廣泛運用的一種保護，在對其進行整定校驗時，要正確計算出零序補償系數K值，否則將引起保護的不正確動作。另在實際的保護校驗中，如果要根據保護裝置所提供的KX，KR，KA定值來計算Re（實部）和Im（虛部），也是一個很復雜的過程，但根據上面的計算公式和計算數據，實際也可以得出一個結論：當KX與KR相差不大，且KA較小時，保護試驗儀器中所設定的零序補償系數的實部Re可以與KX相當，而虛部Im設定為0即可。

參考文獻

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