110kV线路接地距离保护整定计算问题分析

110kV线路接地距离保护整定计算问题分析摘要：接地距离保护与相间距离保护整定计算中最主要的区别就是接地故障时接地距离保护的测量阻抗要大于实际的接地阻抗，所以计算中要引入零序电流补偿系数(k)进行修正。

同杆架设的线路，其零序自阻抗和零序互感抗共同作用导致线路长度与零序阻抗不成线性关系，从而影响了接地距离整定计算的准确性，增加了计算难度。

【关键词】接地距离．鉴定计算零序补偿系数
接地距离保护是反映接地故障的保护，由于引进了零序补偿系数，其鉴定计算方法要比相间离保护复杂。

针对l10kv放射线路接地厄离保护．鉴定计算中常遇到的一些问题，深入探讨了零序补偿系数的作用，鉴定计算公式的化简、验证．鉴定值的保护范围以及接地距离保护功能的拓展等问题。

针对整定计算中常遇的一些实际问题深入探讨ll0kv放射线路接地距离整定计算中零序补偿系统的作用、公式的化简、保护范围的验证以及保护功能的拓展等问题。

1 零序补偿系统(k)的作用可否用同一公式计算
零序电流补偿系统(k)的作用是修正接地距离保护装置的测量阻抗，使其能正确反映故障点至保护安装处和正序阻抗。

在微机保护装置中，k值直接参与测量阻抗的微分计算，并在定值清单中有单独的k值整定项。

在《220～500kv电网继电保护装置运行整定堆积》(以下简称规
程)中规定：k值应按线路实测的正序阻抗z1和零序阻抗z0计算获得，k=(z0一z1)／3z1，实用值宜小于或接近计算值。

可严格的说该公式并不是在任何情况下都适用，k值与线路的正序阻抗(z1)、零序阻抗(z0)及相邻线路零序互感阻抗(zom )有关，当整定线路与相邻线路有互感时，k值随互感线路所处的不同工况以及不同故障点而变化。

下面就具体按无互感和有互感两种情况来分析。

1．1 单回线路情况
圈1 单回线路接地臣再保护舅■阻抗分析圈
图1所示单回线路末端发生a相接地短路，接地距离保护(以测量正序阻抗原理为例)的测量
由上式知，欲使zcl=zl，须有：
式中：
ucl、hcl接地接人距离装置的测量电压和电流；
ia、ia1、ia2、iao一故障相相电流、正序、负序、零序电
流；
zl、z2、z0一线路的正序、负序、零序相抗；
k-接地距离保护的零序电流补偿系数。

地区电网ll0kv线路多为单回线，从线路实测参数统计分析：lgj一185导线的线路正序阻抗角65o～72o，零序阻抗角660～750；lgj一240导线的线路正序阻抗角68o～73o，零序阻抗角70o～72o。

可见，zl和z0相角差别不大，为简化计算，k值可采用实数形式计算，没有实测参数的导线可考虑z0／zl近似为3倍关系，k值通
常可取0．667。

1．2 具有零序互感的双回线路4种情况
1．2．1 图2双回线路运行中，当一回线路末端发生a相接地短路则测量阻抗为：
圈2 有零厚互墨双回残野
接地距离保护■阻抗分析图
z0m--双回线路的零序互感阻抗；i0、io 一本线路和相邻线路的零序电流。

由公式1和公式3比较可知，值比无互感时增大。

1．2．2 图3双回线路当一回线路停电并两端接地，运行线路末端发生a相接地短路，则，i0和io方向相反．公式2变为：
式中z0 一相邻线路的零序阻抗。

1．2．3 图4所示双回线路当一回线路停电，运行线路末端发生a相接地短路时其情况与单回线路相同，k值计算公式1。

1．2．4 图5所示无公共端点有互感的双回线当，io和io 方向相同时k值计算同公式2，其k值比无互感大；当io和io 方向相反时k值计算同公式4，其k值比无互感小，k值的大小还与相邻线路的零序电流大小有关。

从以上分析可知，对于互感较大的线路，在整定计算中如果采用固定不变的k值，其保护范围会随方式改变而变化，使保护失去选择性。

从保护的选择性角度来说，任何情况下无法不希望保护范
围伸长造成越级跳闸。

虽然规程中推荐k值统一使用公式1计算，本文仍建议k值应分不同情况来区别对待，对于50km以内不并列运行的双回线，(k值见2．2．4所述)其互感的影响可以不计，k 值用公式1计算。

但是对于并列运行和可能并列运行的双回线，则必须考虑互感的影响，按2．2．1和2．2．2所述的步骤全面计算各种可能方式下的k值。

2 计算中是否可以不考虑化简后的接地距离计算公式中零序补偿系数(k)规程中接地距离的整定计算原则：接地距离保护1段定值按可靠躲过本线路末端母线接地故障整定；ii段定值按本线路末端发生金属性故障有足够灵敏度整定，并与相邻线路接地距离i段(或ⅱ段)配合，其保护范围不应超过相邻变压器其他各侧母线；1]i 段定值与相邻线路接地距离ⅱ段(或ⅲ段)配合。

其中接地距离保护ⅱ段与相邻线路接地距离i段配合时用到了零序补偿系统(k)，其准确的计算公式是：
式中kk取0．7—0．8；kzt、为正序和零序助增系数；k、k 为本线路和相邻线路零序补偿系数；zdz 为相邻线路接地距离i段定值；io为流过本线路的零序电流；为流过本线路的故障相电流。

公式6化简：由于无零序互感的线路k、k 相差不大，可以假定k= ，
当kzl=kzo时，公式7中kz=kzo=kzi；当kzi 时，整定阻抗值变小，取kz：kzo不会伸长距离ⅱ段的保护范围。

所以公式7中kz 取kzo和kzi两者中的较小者。

从化简过程来看，零序补偿系数(k)经过约分被助增系数kz近似代替，所以采用公式7计算时可以不考虑k，但是从分析可以看出，随着kz和k面的不同，整定阻抗值会改变。

在有关文献中提出了隐形助增系数法，整定公式如下：
式中：u 为本线末端接地故障时保护安装处的相电压、相电流和零序电流。

公式8没有直接计算与相邻保护配合的正序助增系数，而用保护安装处实际电压u 和相电流来反映助增的大小，比公式7要更合理和准确，可以提高计算的准确性，不妨用此法来校核接地距离ⅱ段整定值。

通过以上分析可知，零序补偿系数(k)在接地距离简化计算中可以不考虑，但是为了确保计算值的准确性，使用公式8校核时k不能不考虑。

3 接地距离ⅲ段是否可做主变故障后备
对于110kv放射性单回线送变压器终端方式，线路的接地距离i、ⅱ段的整定值已经能较好的满足灵敏度和配合要求，所以接地距离ⅲ段从保护功能上不妨拓展为主变故障的远后备，整定公式如下：其中klm≥1．2；zt 、tt为线末变压器正序阻抗和后备保护动作时间。

需注意整定值不宜大于相间距离ⅲ段定值。

公式9规程中未列入，是根据实际整定计算经验新提出的，在对lfp一941保护装置的动模试验中，发现采用相电流、相电压接线的微机保护装置在y，d接线的变压器低压侧发生三相短路或任
两相相间短路故障时，均能正确测量故障阻抗值，这样在前一级保护或开关拒动时，接地距离ⅲ段能可靠的起到后备作用，跳开线路电源开关。

其中接地距离i、ⅱ段因经零序电抗继电器闭锁，且其整定值均可靠躲过相邻变压器其他各侧母线故障，因而不会越级动作，所以110kv线路接地距离ⅲ段适合做为本线路末端变压器相间故障的远后备。

但需要注意接地距离ⅲ段定值也要躲过系统的最小负荷阻抗，不宜超过相间距离ⅲ段定值，否则会失去选择性。

4 结束语
通过以上分析和整理，接地距离保护的计算方法和步骤已经较为清晰，从化简后的计算公式来看，零序补偿系数k并没有真正参与计算，但这并不能说明k值不需要考虑，在微机装置中，k值参与了测量阻抗的微分计算，并有单独的k值整定项，所以对于有互感影响的线路一定要认真分析计算k值。

参考文献：
1 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算．崔家佩。

孟庆炎，陈永芳，熊炳耀．中国电力出版社。

2000
2 电力系统继电保护规定汇编．国家电力调度通信中心．中国电力出版社，2000
3 用线路接地距离ⅲ段作变压器相间故障的远后备一u 一941保护装置动模试验验证．陆小平．电力系统自动化．1999 注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。