接地距離保護零序補償系數的特點及手動試驗方法分析

郭 亮，郭锫騏，張艷菲，李敬波

（國網晉城供電公司，山西 晉城 048000）

高壓電網輸電線路保護配置中，距離保護是非常重要的后備保護。距離保護比起電流保護，其最大優勢是受系統運行方式的影響較小，距離保護又包含相間距離保護和接地距離保護，接地距離保護與相間距離保護整定計算中最明顯的區別是，接地距離保護計算公式中需要加入零序補償系數，因為測量阻抗往往比實際接地阻抗大，所以，準確反映接地距離保護的測量阻抗成為保護能否正確動作的關鍵。國內主要繼電保護廠家所采用的零序補償系數形式一般有：①采用圓特性阻抗繼電器的零序補償系數K；②采用四邊形特性阻抗繼電器的電阻、電抗補償系數（KR和KX）。現場從事繼電保護調試的工程人員往往對其含義不是十分了解，加之試驗儀器設置上的錯誤，導致不能準確合理地校驗接地距離保護功能。鑒于以上問題，作者對阻抗型零序補償系數和電阻、電抗零序補償系數的轉換關系進行了較為詳細的研究。

1 零序補償系數的含義

圖1為無分流的輸電線路，且為三相平衡系統，A，B，C代表輸電線路的三相。圖1中，M為母線；G代表故障點；ZL代表MG區段的每相自阻抗；ZM代表MG區段的每相互阻抗；□代表保護安裝處。

圖1 無分流線段示意圖

因為故障發生處在G點，以線路A相為例，當發生金屬性接地時，線路A相MG線段的電壓降為：

式（1）（2）（3）（4）中：Z1=ZL－ZM為正序阻抗；Z2=ZLZM為負序阻抗；Z0=ZL+2ZM=Z1+3ZM為零序阻抗；K=ZM/Z1=（Z0－Z1）/3Z1為零序電流補償系數。

通過上述推導過程可得，金屬性接地點的電壓為0，A相保護安裝處的電壓可用表示。當線段MG區間內不發生相間短路故障、相對地故障且無分流，除了故障A相外，不論B相和C相電流大小和相位是多少，上述公式都是成立的。換言之，當線路發生金屬性接地故障時，故障A相電流可以用表示，這樣從保護安裝處到故障點的電壓降滿足歐姆定理。因此，測量阻抗（保護安裝處到故障點的距離）等于母線電壓與的比值，其中K為零序補償系數。

通過K=ZM/Z1=（Z0－Z1）/3Z1可知，零序補償系數K實際上等于線路互感除以線路正序阻抗值，當線段MG有零序電流產生時，B和C兩相會對故障A相的零序互感起助增作用。為了保證故障測距（測量阻抗）的準確性，對相電流補償是十分必要的。

2 零序補償系數的計算方法

2.1 某220 kV線路參數

Z1=R1+jX1=0.528 3 Ω+j1.967 Ω（正序靈敏角 75°）；Z0=R0+jX0=1.739 Ω+j5.775 Ω（零序靈敏角 73.24°）。

2.2 零序補償系數的計算

2.2.1 阻抗型零序補償系數

指數表示形式為：

2.2.2 直角坐標表示形式

直角坐標表示形式為：

2.2.3 電阻補償系數和電抗補償系數

電阻補償系數和電抗補償系數為：

2.3 兩補償系數之間的轉換

經實際計算驗證，K與KR、KX的轉換公式即上述公式（7）（8）（9）。

3 結束語

接地距離保護試驗中，雖然圓特性阻抗繼電器與四邊形阻抗繼電器的零序補償系數從表現形式上看似不同，但在一定條件下可以相互轉換，而且是準確、有效的。本文通過手動計算實例，介紹了接地距離保護中兩種類型零序補償系數的具體含義，又給出了繼電保護試驗儀電壓、電流手動加量的計算流程，有助于現場調試人員深入理解接地距離保護定值校驗方法，從而準確進行裝置定值校驗，提升了工作效率。

［1］國家電力調度通信中心.國家電網繼電保護培訓教材［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］王梅義.高壓電網繼電保護運行與設計［M］.北京：中國電力出版社，2007.