關于輸電線路接地與距離保護的研究

張璐

摘 要：本文對輸電線路和相鄰線路的接地距離中所包含的相關計算方式，做了細化的研究，分析出了基于感受阻抗的計算應用，并將零序電流的相關計算數據引入其中。通過互感耦合線路的配合運算，將綜合助增系數的新定義詮釋出來。整個工程中數值的計算更加精確，并因此大大的提高了適用性。這些計算方式在實際工作操作流程中已得到運用并初見成效。

關鍵詞：輸電線路接地；計算；距離保護

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0081-02

1 引 言

輸電線路系統的正常運行離不開各種性能的保護裝置配合，這些裝置具有不同的配置和保護運作方式。例如，將微機保護與集成電路保護用到現代化的輸電線路中，以維護其安全運作。而微機保護與集成電路保護有著以往保護裝置不具備的保護系統。因此，有關接地距離保護和零序電流保護與接地距離之間的配合成為了一個非常必要的研究環節。所以，有關接地距離保護的計算需要精益求精。精確的數值是輸電線路工程正確運行并發揮其作用的前提。

2 輸電線路接地距離保護計算分析

所謂接地距離保護，是以阻抗測量元件作為主要保護系統，并且有較大電流接地系統接地故障的保護。基于助增系數和基于感受阻抗這兩項的定值運算是輸電線路接地距離的主要計算方式。

2.1 輸電線路接地距離保護計算核心

2.2 基于助增系數定值運算

輸電線路接地距離計算中最常規、最傳統的計算方法當屬基于助增系數定值運算，如下面圖1中所示的相鄰線路接地距離和接地距離保護Ⅰ段的搭配就是一個很好的例子。

經過公式中（3）的進一步演算，將公式中加號后的第三項全部舍去，公式中剩余的第二項取正、零序助增序數的偏小值，這樣，接地距離計算公式（4）便得出。

Z1Ⅱ=KkZMN（1 ）=KkKZZ2I（1 ） （4）

但是很明顯，從計算過程中可以看出互感線路是并不適合使用此公式的，這種方法會使保護的靈敏度降低，使保護配置之間的配合變得遲鈍，這正是忽視了因正、零序助增系數差異所引起的。所以，我們要對其進行改進，重新審視助增系數含義，提高數值計算的精確度。通過相關知識點和助增系數含義的結合進一步演算出綜合助增的系數（5）。

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

這種計算方法提高了數值的精確度，使保護之間的配合更加默契，缺點是綜合助增系數會把線路中的互感對測量阻抗的相關因素融合進去，這樣就會或多或少的影響整定值。

2.3 基于感受阻抗的整定運算

基于感受阻抗的整定運算可將公式（1）作為基本運算方法，將保護范圍末端作為故障點的選擇位置，來與接地距離保護相配合，從而可以將整定值通過計算保護安裝點的測量阻抗值推算出來。所以只要確定故障點的精確位置，即可精確的計算出整定值，達到預期。

基于感受阻抗的整定運算方法在很多國家和地區非常實用，簡單的運算方法和精確的運算值使之備受青睞。在我國接地距離保護專業知識歸集檔案中，有關距離Ⅱ段的保護范圍略微的不同，但是相對真實情況而言，其確定性使得這種計算方法十分可行。我國的輸電線路接地與距離保護需要一級一級相互配合，關于保護范圍的確定是存在難度的，直接將基于感受阻抗的整定運算運用到其中并不是最好的選擇。所以要想發揮作用，就需要根據實際情況深入分析，并推算出適合基于感受阻抗的整定運算方法。

通過諸多的實踐經驗和理論知識相結合，我國進一步研究出不受保護范圍約束的基于感受阻抗公式（7），相對而言，這個公式更加具有適用性。

值得注意的是，互感線路計算方法很容易使Ⅰ段的保護范圍由大變小，這與保護Ⅰ段的定值在線路正序阻抗的占比有著密不可分的關系。為此，調整適合的Ⅰ段整定運算方法十分必要。當零序電流補償的系數值一定時，Ⅰ段的定值即為末端故障保護點感受阻抗的80%。該方法有效縮小了保護范圍，但是故障點位置與保護處感受阻抗的復雜關系，使得接地距離Ⅰ段的保護范圍難以得到保證。

3 深入分析接地距離保護整定運算方法

3.1 Ⅰ段的整定運算

保護與故障點的距離并及時排除故障是接地距離保護的主要內容，測量阻抗會更加清晰的顯示出故障點與保護處的距離。例如，Ⅰ段定值一般是按線路正序阻抗占比的70%運算的，因為這段距離保護占線路總長的70%。一般來講，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，而且降低了保護效率。從輸電線路接地與距離保護的相關知識點來看，故障位置和運行會使零序電流補償系數發生變化，所以要想使保護數值精確，就必須及時將零序電流補償系數做好調整，但是這種方法并不實用，Ⅰ段的整定運算一定要建立在零序電流補償系數的固定值上。

根據保護線路總長的占比確定接地距離保護，根據零序電流補償系數的固定值算出末端保護范圍Ⅰ段定值，運用組合的方法算出最小阻抗時的數值，作為最后的保護值，使此定值在各個情況均可使用。但是萬萬不可忽略驗證定值，根據上述組合方法將線路末端故障點保護處的感受阻抗值推算出來。正確的運算可有效減少保護誤點。

3.2 Ⅱ段和Ⅲ段的整定運算

前面講到，在互感線路作為相鄰配合線路時，數值容易過大，但是跨電壓等級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，我們對其進行研究并加以改進。

這個公式完全避免了互感線路作為相鄰配合線路時數值過大的問題，同時還可以使T接線路和互感線路正確配合。

3.3 零序電流補償系數運算

線路接地短路一般發生在中性點直接接地，此時，電壓與電流在故障處的占比會比線路正序阻抗值大，必要的做法是將零序電流補償系數引入接地距離保護中，來確保整個數值的準確性。零序電流補償系數的正確與否對接地距離保護作用意義重大。近年來，我國電網發展迅速，隨著互感組的線路增多和越發復雜的構造，數值的計算也變得更加復雜，因此，我們更應結合實際情況和相關專業知識，確保數值正確的同時進行必要的簡化。

為了達到簡化的目的，本文根據零序電流補償系數進行反向推算，推算出的公式只與故障點和運行方法相關聯，與互感線路無關。當單項接地故障發生時，測量阻抗在保護處的數值為：

這個公式去掉了之前的繁瑣過程，電流量中充分體現出了故障點和方式變化。不用單獨的計算故障點，淺顯易懂而且更加準確，適用性強。

4 結束語

本文歸納了現階段輸電線路接地距離保護的相關運算方法，通過深度剖析輸電線路接地與距離保護，列出了其中的優點和不足，根據這些優缺點，推導出基于感受阻抗接地保護Ⅰ段運算方法和反向推算出來的零序電流補償系數，改進了Ⅱ段和Ⅲ段保護的計算方法，使其更加具有可行性，在應用中會起到更為實際的作用。

參考文獻

[1]許慧敏.多互感線路接地距離保護計算方法的探討.電力系統自動化，2013.

[2]王廣學.電力系統有零序互感耦合線路接地距離零序補償系數的分析研究[J].電網技術，2011.

[3]王梅義，吳競昌，蒙定中.大電網系統技術.北京：水利電力出版社，2011.

[4]電力工業部.220～500kV電網繼電保護裝置運行整定規程[S].2015.

收稿日期：2018-6-10

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