接地距离保护现场测试的探究

吴飞鹏

摘 要：现阶段，接地距离保护在电力系统中发挥着重要的保护作用，特别适用于高压线路的电力系统中，可以快速地判断出故障类型而做出正确的动作，发挥了线路保护的作用，然而零序补偿系数的设置会对接地距离保护测试带来一定影响，文章着重分析了这种影响以及现场测试中需要注意的几个关键问题。

关键词：零序补偿系数的设置；接地距离保护测试；电力系统

接地距离保护测量与测试是一个复杂的过程，其中会受到多种因素的干扰，其中零序补偿系数会成为一大影响因素。继保人员在进行高压线路的单相接地故障静态保护试验时都知道：继保实验仪器中输入的电压故障量U=（1+K）ZI，即将故障电流量乘以阻抗定值后，再乘以一个补偿系数K与1的和。其中KL即是零序补偿系数。

实际的测试过程中需要重点对K进行分析，另外还要特别关注短路阻抗角和继电保护测试仪容量这两个方面的因素，这其中涉及到各类保护装置、试验仪器等参数的科学化设置，这样才能有效控制拒动问题，从而对保护装置的保护性能进行科学合理的分析。

1 零序补偿系数的意义

在保护装置的整定值里，一般给出的接地阻抗是正序阻抗Z1（正序阻抗Z1=U1/I1），而实际我们在试验仪加加入的模拟量是故障电压和故障电流，计算的阻抗为Z=U/I，并不是正序电压与正序电流，所以就导致了Z和Z1就存在着一个换算问题。

假设：线路本身的负荷电流为零，接地故障点是完全金属性接地，线路正负序阻抗值相同时，也就是Z1=Z2，通过向量法的计算不难得出：

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

其中将K=（Z0-Z1）/3Z1定义零序补偿系数，通过引入零序补偿系数K，可以使测量阻抗恰好等于故障点至保护安装处的正序阻抗。

2 零序补偿系数的设置

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）

从上面的式子中，可以得出K是一个矢量值，由实部和虚部组成。只有当零序阻抗角正好等于正序阻抗角时，也就是X0/R0=X1/R1，那么K作为零序补偿系数，则可以成为一个实数。从具体实现情况来看，不同的微机保护厂家因算法、习惯的差异，在K的实现方式上有多种形式，这就对继保人员在使用继保试验仪进行零序补偿系数设置时带来一定的困惑，一些工作人员由于缺少专业的技术知识，甚至误认为保护设备出现了某种非正常运转情况。下面将以PLS-603CGM装置的Kx、KR方式和RCS-931装置的KL方式为例，详细地分析如何在ONLY试验仪中进行零序补偿系数的设置。

在PLS-603CGM装置的定值单中，有以下几项定值：

电抗分量零序补偿系Kx=0.67；电阻分量零序补偿系数KR=1.32；Z1=R1+X1=4.903+j20.422Ω；Z0=R0+X0=24.254+j72.462Ω

此时，只需要在ONLY装置中选择零序补偿系数的设置方式为Kx、KR方式，然后输入定制单中提供的Kx、KR定值即可准确校验保护装置。但是如果遇到了类似于RCS-931这种只提供了一个KL定值的装置时，在ONLY菜单上KL方式时，往往还需要输入一个角度θ。我们不妨认为PLS-603CGM装置和RCS-931装置都保护同一条线路，所以将Z1=R1+X1=4.903+j20.422Ω；Z0=R0+X0=24.254+j72.462Ω代入到公式

K=（Z0-Z1）/3Z1

不难得出K=0.85+j0.07，由此可见当θ≈4°，所以习惯上假如所保护的对象是架空高压线路的话，为了避免繁琐的计算，一般将角度设置为0°即可。

3 接地距离保护现场测试注意的问题

3.1 优选短路阻抗角

内部所提供的Zset是灵敏角下的阻抗值，则需要把测试设备的短路阻抗角进行特殊化设置，正确的设置模式为正序阻抗角。然而，由于居民用电需求量的不断增大，对应的电力系统电网电压等级也在持续升高，由于分裂导线在大范围、大规模地被运用，导致导线的分布电容值也对应增大，使得导线线路阻抗角也对应上升，阻抗角的最大值能夠上升至89度，线路阻抗同纯电抗非常接近。如果设计方案内部所提供的Zset，是电抗值、电阻值，在对电抗值的定值进行校验过程中，短路阻抗角则可对应设计为直角，在对电阻值的定值进行校准、验证时，短路阻抗角则可以设计为零。以圆形、四边形为例，对其接地距离进行测试，圆形周边的点与灵敏角下方的阻抗值相对应，小圆与0.95倍定值阻抗圆相对，大圆则同另一个定值的阻抗圆对应。四边形特征内部，R轴两大圆点所对应的阻抗角度数在零度。

3.2 继电保护测试仪容量对距离保护测试的影响

现阶段，继电保护测试设备分布广泛、类型也十分多样，不同生产厂家所提供的继电保护测试设备在输入容量、最大电流设置等方面都存在一定的相异性。以RCS-941A型保护为例，在对其实施整组实验过程中，因为这一输电线路的长度有限，那么他的接地I段整定值也相对较小，一般只有0.03Ω，要想获得更好的残余电压，则可以调整故障电流，使其达到15A。然而，实际测试时却迥然地发现了误差，误差主要集中在接地距离I段，当整定值达到1.4倍时，测试设备依然会动作，凭借保护设备能够提供故障报告，从中可以看出其故障电流大小只有10安，这其中出现了较大的误差。为了有效控制误差，可以采取让故障录波电流回路进行短路链接，在此基础上再展开测试。

3.3 电缆线路零序补偿系数

由于现代化建设在不断发展，更多城市地区都对架空线路采用接地模式，已经作为电缆线路，因为电缆无论在材料质地、生产加工工艺、制造技术等方面都存在一定的差异，那么零序阻抗与正序阻抗之间的倍数关系则会被打乱，所以，在对零序补偿系数进行计算过程中，必须选择电缆实测参数值。在电缆线路中，可能存在零序阻抗比正序阻抗小的现象，而且阻抗角对应也各不相同，所以，要细致、深入、全面地照顾到零序补偿系数对接地距离保护测试的影响。补偿系数方面，最初的微机测试设备没能照顾周全，通常盲目地定义零序补偿系数，假定其为实数，这就导致继电保护人员实际的操作、实验过程中，不能根据已选方案来校验一些项目。经过多年的研究与发展，最当前的接地距离保护测试设备进行了改进和更新，对应的零序补偿系数也经历了发展、更新与优化，并对应各自设实部、虚部。然而，更多的测试设备，他的零序补偿系数具有一定的特殊性，无法被设成小于零的数，也无法达到现场调试的需要。如果城市某一地域环境中电缆线路的长度相对小，使得计算阻抗值也很小时，则要对微机测试仪器的精度提出全新的、更高要求，通常实际的保护设备选型过程中，必须优选光纤差动保护，从而达到预期的规定和目标。

4 结束语

继电保护技术在不断发展、持续进步，随着现代信息技术的发展，微机保护被慢慢发展起来，支持着整个电网、电力系统的发展，特定的保护测试仪器取代了传统的接线模式，实际工作过程中，必须细致、深入、全面地掌握先进测试设备的多方面功能，把握好测试设备同微机保护之间的关系，从而让继电保护调试工作更为简单，确保测试效率，为继电保护测试技术的深入发展创造有利条件。

参考文献

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