接地距離保護(hù)現(xiàn)場測試的探究

吳飛鵬

摘 要：現(xiàn)階段，接地距離保護(hù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的保護(hù)作用，特別適用于高壓線路的電力系統(tǒng)中，可以快速地判斷出故障類型而做出正確的動作，發(fā)揮了線路保護(hù)的作用，然而零序補(bǔ)償系數(shù)的設(shè)置會對接地距離保護(hù)測試帶來一定影響，文章著重分析了這種影響以及現(xiàn)場測試中需要注意的幾個關(guān)鍵問題。

關(guān)鍵詞：零序補(bǔ)償系數(shù)的設(shè)置；接地距離保護(hù)測試；電力系統(tǒng)

接地距離保護(hù)測量與測試是一個復(fù)雜的過程，其中會受到多種因素的干擾，其中零序補(bǔ)償系數(shù)會成為一大影響因素。繼保人員在進(jìn)行高壓線路的單相接地故障靜態(tài)保護(hù)試驗(yàn)時都知道：繼保實(shí)驗(yàn)儀器中輸入的電壓故障量U=（1+K）ZI，即將故障電流量乘以阻抗定值后，再乘以一個補(bǔ)償系數(shù)K與1的和。其中KL即是零序補(bǔ)償系數(shù)。

實(shí)際的測試過程中需要重點(diǎn)對K進(jìn)行分析，另外還要特別關(guān)注短路阻抗角和繼電保護(hù)測試儀容量這兩個方面的因素，這其中涉及到各類保護(hù)裝置、試驗(yàn)儀器等參數(shù)的科學(xué)化設(shè)置，這樣才能有效控制拒動問題，從而對保護(hù)裝置的保護(hù)性能進(jìn)行科學(xué)合理的分析。

1 零序補(bǔ)償系數(shù)的意義

在保護(hù)裝置的整定值里，一般給出的接地阻抗是正序阻抗Z1（正序阻抗Z1=U1/I1），而實(shí)際我們在試驗(yàn)儀加加入的模擬量是故障電壓和故障電流，計算的阻抗為Z=U/I，并不是正序電壓與正序電流，所以就導(dǎo)致了Z和Z1就存在著一個換算問題。

假設(shè)：線路本身的負(fù)荷電流為零，接地故障點(diǎn)是完全金屬性接地，線路正負(fù)序阻抗值相同時，也就是Z1=Z2，通過向量法的計算不難得出：

Z=U/I=（Z0+Z1+Z2）/3=（Z0+2Z1）/3=1+（Z0-Z1）/3Z1

其中將K=（Z0-Z1）/3Z1定義零序補(bǔ)償系數(shù)，通過引入零序補(bǔ)償系數(shù)K，可以使測量阻抗恰好等于故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的正序阻抗。

2 零序補(bǔ)償系數(shù)的設(shè)置

由公式K=（Z0-Z1）/3Z1可以得出：

K=1/3×[R0-R1+j（X0-X1）]（R1-jX1）/（R12+X12）

=1/3×[R0R1-R12+X0X1-X12+j（X0R1-R0X1）]/（R12+X12）

從上面的式子中，可以得出K是一個矢量值，由實(shí)部和虛部組成。只有當(dāng)零序阻抗角正好等于正序阻抗角時，也就是X0/R0=X1/R1，那么K作為零序補(bǔ)償系數(shù)，則可以成為一個實(shí)數(shù)。從具體實(shí)現(xiàn)情況來看，不同的微機(jī)保護(hù)廠家因算法、習(xí)慣的差異，在K的實(shí)現(xiàn)方式上有多種形式，這就對繼保人員在使用繼保試驗(yàn)儀進(jìn)行零序補(bǔ)償系數(shù)設(shè)置時帶來一定的困惑，一些工作人員由于缺少專業(yè)的技術(shù)知識，甚至誤認(rèn)為保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)了某種非正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況。下面將以PLS-603CGM裝置的Kx、KR方式和RCS-931裝置的KL方式為例，詳細(xì)地分析如何在ONLY試驗(yàn)儀中進(jìn)行零序補(bǔ)償系數(shù)的設(shè)置。

在PLS-603CGM裝置的定值單中，有以下幾項(xiàng)定值：

電抗分量零序補(bǔ)償系Kx=0.67；電阻分量零序補(bǔ)償系數(shù)KR=1.32；Z1=R1+X1=4.903+j20.422Ω；Z0=R0+X0=24.254+j72.462Ω

此時，只需要在ONLY裝置中選擇零序補(bǔ)償系數(shù)的設(shè)置方式為Kx、KR方式，然后輸入定制單中提供的Kx、KR定值即可準(zhǔn)確校驗(yàn)保護(hù)裝置。但是如果遇到了類似于RCS-931這種只提供了一個KL定值的裝置時，在ONLY菜單上KL方式時，往往還需要輸入一個角度θ。我們不妨認(rèn)為PLS-603CGM裝置和RCS-931裝置都保護(hù)同一條線路，所以將Z1=R1+X1=4.903+j20.422Ω；Z0=R0+X0=24.254+j72.462Ω代入到公式

K=（Z0-Z1）/3Z1

不難得出K=0.85+j0.07，由此可見當(dāng)θ≈4°，所以習(xí)慣上假如所保護(hù)的對象是架空高壓線路的話，為了避免繁瑣的計算，一般將角度設(shè)置為0°即可。

3 接地距離保護(hù)現(xiàn)場測試注意的問題

3.1 優(yōu)選短路阻抗角

內(nèi)部所提供的Zset是靈敏角下的阻抗值，則需要把測試設(shè)備的短路阻抗角進(jìn)行特殊化設(shè)置，正確的設(shè)置模式為正序阻抗角。然而，由于居民用電需求量的不斷增大，對應(yīng)的電力系統(tǒng)電網(wǎng)電壓等級也在持續(xù)升高，由于分裂導(dǎo)線在大范圍、大規(guī)模地被運(yùn)用，導(dǎo)致導(dǎo)線的分布電容值也對應(yīng)增大，使得導(dǎo)線線路阻抗角也對應(yīng)上升，阻抗角的最大值能夠上升至89度，線路阻抗同純電抗非常接近。如果設(shè)計方案內(nèi)部所提供的Zset，是電抗值、電阻值，在對電抗值的定值進(jìn)行校驗(yàn)過程中，短路阻抗角則可對應(yīng)設(shè)計為直角，在對電阻值的定值進(jìn)行校準(zhǔn)、驗(yàn)證時，短路阻抗角則可以設(shè)計為零。以圓形、四邊形為例，對其接地距離進(jìn)行測試，圓形周邊的點(diǎn)與靈敏角下方的阻抗值相對應(yīng)，小圓與0.95倍定值阻抗圓相對，大圓則同另一個定值的阻抗圓對應(yīng)。四邊形特征內(nèi)部，R軸兩大圓點(diǎn)所對應(yīng)的阻抗角度數(shù)在零度。

3.2 繼電保護(hù)測試儀容量對距離保護(hù)測試的影響

現(xiàn)階段，繼電保護(hù)測試設(shè)備分布廣泛、類型也十分多樣，不同生產(chǎn)廠家所提供的繼電保護(hù)測試設(shè)備在輸入容量、最大電流設(shè)置等方面都存在一定的相異性。以RCS-941A型保護(hù)為例，在對其實(shí)施整組實(shí)驗(yàn)過程中，因?yàn)檫@一輸電線路的長度有限，那么他的接地I段整定值也相對較小，一般只有0.03Ω，要想獲得更好的殘余電壓，則可以調(diào)整故障電流，使其達(dá)到15A。然而，實(shí)際測試時卻迥然地發(fā)現(xiàn)了誤差，誤差主要集中在接地距離I段，當(dāng)整定值達(dá)到1.4倍時，測試設(shè)備依然會動作，憑借保護(hù)設(shè)備能夠提供故障報告，從中可以看出其故障電流大小只有10安，這其中出現(xiàn)了較大的誤差。為了有效控制誤差，可以采取讓故障錄波電流回路進(jìn)行短路鏈接，在此基礎(chǔ)上再展開測試。

3.3 電纜線路零序補(bǔ)償系數(shù)

由于現(xiàn)代化建設(shè)在不斷發(fā)展，更多城市地區(qū)都對架空線路采用接地模式，已經(jīng)作為電纜線路，因?yàn)殡娎|無論在材料質(zhì)地、生產(chǎn)加工工藝、制造技術(shù)等方面都存在一定的差異，那么零序阻抗與正序阻抗之間的倍數(shù)關(guān)系則會被打亂，所以，在對零序補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行計算過程中，必須選擇電纜實(shí)測參數(shù)值。在電纜線路中，可能存在零序阻抗比正序阻抗小的現(xiàn)象，而且阻抗角對應(yīng)也各不相同，所以，要細(xì)致、深入、全面地照顧到零序補(bǔ)償系數(shù)對接地距離保護(hù)測試的影響。補(bǔ)償系數(shù)方面，最初的微機(jī)測試設(shè)備沒能照顧周全，通常盲目地定義零序補(bǔ)償系數(shù)，假定其為實(shí)數(shù)，這就導(dǎo)致繼電保護(hù)人員實(shí)際的操作、實(shí)驗(yàn)過程中，不能根據(jù)已選方案來校驗(yàn)一些項(xiàng)目。經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，最當(dāng)前的接地距離保護(hù)測試設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)和更新，對應(yīng)的零序補(bǔ)償系數(shù)也經(jīng)歷了發(fā)展、更新與優(yōu)化，并對應(yīng)各自設(shè)實(shí)部、虛部。然而，更多的測試設(shè)備，他的零序補(bǔ)償系數(shù)具有一定的特殊性，無法被設(shè)成小于零的數(shù)，也無法達(dá)到現(xiàn)場調(diào)試的需要。如果城市某一地域環(huán)境中電纜線路的長度相對小，使得計算阻抗值也很小時，則要對微機(jī)測試儀器的精度提出全新的、更高要求，通常實(shí)際的保護(hù)設(shè)備選型過程中，必須優(yōu)選光纖差動保護(hù)，從而達(dá)到預(yù)期的規(guī)定和目標(biāo)。

4 結(jié)束語

繼電保護(hù)技術(shù)在不斷發(fā)展、持續(xù)進(jìn)步，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)被慢慢發(fā)展起來，支持著整個電網(wǎng)、電力系統(tǒng)的發(fā)展，特定的保護(hù)測試儀器取代了傳統(tǒng)的接線模式，實(shí)際工作過程中，必須細(xì)致、深入、全面地掌握先進(jìn)測試設(shè)備的多方面功能，把握好測試設(shè)備同微機(jī)保護(hù)之間的關(guān)系，從而讓繼電保護(hù)調(diào)試工作更為簡單，確保測試效率，為繼電保護(hù)測試技術(shù)的深入發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

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