繼電保護(hù)中零序補(bǔ)償系數(shù)的意義及應(yīng)用

張贏予

摘要：本文針對(duì)在大接地電流系統(tǒng)中，對(duì)單相接地故障的繼電器的測(cè)量阻抗進(jìn)行計(jì)算，對(duì)零序補(bǔ)償系數(shù)的意義進(jìn)行了說明，并且對(duì)零序補(bǔ)償系數(shù)在一些保護(hù)試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并進(jìn)行計(jì)算說明以及繼電保護(hù)專業(yè)人員在實(shí)際保護(hù)裝置校驗(yàn)工作中經(jīng)常遇到的接地距離保護(hù)不能正確動(dòng)作進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：零序補(bǔ)償系數(shù);物理意義;接地故障

1零序補(bǔ)償系數(shù)的概述及計(jì)算

在大接地電流系統(tǒng)中，零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，一般采用接地距離保護(hù)。當(dāng)線路上K點(diǎn)發(fā)生短路，保護(hù)安裝處的某相的相電壓應(yīng)該是短路點(diǎn)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(fù)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(fù)序阻抗，以A相單相接地短路時(shí)為例，對(duì)于A相阻抗繼電器，接入繼電器的電壓的計(jì)算公式為

根據(jù)式1所示的公式，同樣，當(dāng)B相單相接地短路時(shí)，保護(hù)安裝處的相電壓為

當(dāng)發(fā)生A、B兩相相間短路時(shí)，保護(hù)安裝處的相間電壓可以認(rèn)為是保護(hù)安裝處的兩個(gè)相電壓之差。由式1、式2可以得出，保護(hù)安裝處相間電壓為

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

2零序補(bǔ)償系數(shù)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(nèi)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(gè)結(jié)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(rèn)為是該相相電流乘以線路的正序阻抗這個(gè)概念是錯(cuò)誤的。只有在正常運(yùn)行、系統(tǒng)振蕩、兩相短路、三相短路時(shí)，這時(shí)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(jì)算公式，千萬不要把這一項(xiàng)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(bǔ)償系數(shù)的應(yīng)用

如某風(fēng)電場(chǎng)線路保護(hù)裝置為北京四方保護(hù)的產(chǎn)品，型號(hào)為CSC-163A，以O(shè)NLLY6108G保護(hù)試驗(yàn)儀器為例，來進(jìn)行分析。在CSC-163A線路保護(hù)的接地距離保護(hù)定值單中，有KX，KR，KA幾個(gè)定值，其具體意義如下：

KX：電抗分量零序補(bǔ)償系數(shù)，其定義為;

KR：電阻分量零序補(bǔ)償系數(shù)，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(jīng)計(jì)算，K=0.526-j0.154，那么實(shí)部Re就是0.526，虛部Im就是-0.154。

4接地距離保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試注意事項(xiàng)

4.1短路阻抗角的選擇

當(dāng)定值單中給出的Zset為靈敏角下的阻抗值時(shí)（如RCS、PSL系列），應(yīng)將測(cè)試儀的短路阻抗角設(shè)置為線路的正序阻抗角。隨著電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷增高，分裂導(dǎo)線的廣泛使用其分布電容值也越來越大，導(dǎo)致線路阻抗角也隨之增大，極限值達(dá)到89°，線路阻抗接近于純電抗。

當(dāng)定值單中給出的Zset為電抗值和電阻值時(shí)，校驗(yàn)電抗值定值時(shí)，短路阻抗角設(shè)置為90°;校驗(yàn)電阻值定值時(shí)，短路阻抗角設(shè)置為0°。

4.2繼電保護(hù)保護(hù)測(cè)試儀對(duì)接地距離保護(hù)測(cè)試的影響

目前常用的繼電保護(hù)測(cè)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(shè)置各有差異。在一次進(jìn)行RCS-941A型保護(hù)裝置的整組試驗(yàn)時(shí)，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(shè)置為15A.但是在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)接地距離Ⅰ段誤差很大，設(shè)置在1.2倍的整定值仍能動(dòng)作。借助于保護(hù)裝置打印出的故障報(bào)告發(fā)現(xiàn)，保護(hù)裝置感受到的故障電流僅為10.67A，產(chǎn)生了4.33A的誤差。考慮到該組CT二次不僅接入保護(hù)裝置還串入了故障錄波裝置，導(dǎo)致二次負(fù)載阻抗增大所產(chǎn)生的電流誤差增加。將故障錄波電流回路短接后，再進(jìn)行測(cè)試則滿足誤差范圍。因此，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，必須考慮微機(jī)保護(hù)測(cè)試的容量及二次負(fù)載對(duì)接地距離保護(hù)準(zhǔn)確度的影響，必要時(shí)可選擇“重載”輸出方式。

4.3電纜線路的零序補(bǔ)償系數(shù)

隨著城市建設(shè)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(zhì)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(guān)系不再成立，因此在計(jì)算零序補(bǔ)償系數(shù)時(shí)必須采用電纜實(shí)測(cè)參數(shù)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(bǔ)償系數(shù)虛部的影響，并且計(jì)算出的零序補(bǔ)償系數(shù)也可能小于零，為一負(fù)數(shù)。

市區(qū)電纜線路距離短導(dǎo)致計(jì)算阻抗值較小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試對(duì)微機(jī)測(cè)試儀精度要求提高，一般在保護(hù)裝置選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇光纖差動(dòng)保護(hù)，以滿足繼電保護(hù)的“四性”要求。

5結(jié)論

接地距離保護(hù)是高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)中廣泛運(yùn)用的一種保護(hù)，在對(duì)其進(jìn)行整定校驗(yàn)時(shí)，要正確計(jì)算出零序補(bǔ)償系數(shù)K值，否則將引起保護(hù)的不正確動(dòng)作。另在實(shí)際的保護(hù)校驗(yàn)中，如果要根據(jù)保護(hù)裝置所提供的KX，KR，KA定值來計(jì)算Re（實(shí)部）和Im（虛部），也是一個(gè)很復(fù)雜的過程，但根據(jù)上面的計(jì)算公式和計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際也可以得出一個(gè)結(jié)論：當(dāng)KX與KR相差不大，且KA較小時(shí)，保護(hù)試驗(yàn)儀器中所設(shè)定的零序補(bǔ)償系數(shù)的實(shí)部Re可以與KX相當(dāng)，而虛部Im設(shè)定為0即可。

參考文獻(xiàn)

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