接地距离保护手动试验方法探究

接地距离保护手动试验方法探究

发表时间：2017-08-18T16:31:50.810Z 来源：《电力设备管理》2017年第8期作者：林常青刘希志[导读] 对单相接地故障（中性点直接接地系统）的静态保护试验中零序补偿系数的意义进行说明。

辽宁红沿河核电有限公司大连辽宁 116001

摘要：对单相接地故障（中性点直接接地系统）的静态保护试验中零序补偿系数的意义进行说明，并结合南瑞继保RCS-931装置，给出了阻抗圆特性的距离保护手动试验的试验方法。

关键词：接地距离保护；意义；手动实验

1 零序补偿系数的意义

在短路计算中假定：负荷电流为0，短路为完全金属性短路接地。

以A相发生完全金属性短路接地故障为例（下面所述电气量均为矢量），则Ib=0，Ic=0，故障点Uaf=0，Ib1+Ib2+Ib0=Ib=0；Ic1+Ic2+Ic0=Ic=0；另，Ia1+Ia2+Ia0=Ia；Ia1=αIb1=α2Ic1；Ia2=α2Ib2=αIc2；Ia0=Ib0=Ic0；可得：Ia1=Ia2=Ia0=Ia/3； Uf1+Uf2+Uf0=0（Uf1、Uf2、Uf0分别为故障点A相电压的正序、负序、零序分量），Ua1-Uf1=Ia1?Z1；Ua2-Uf2=Ia2?Z2；Ua0-Uf0=Ia0?Z0；式中Z1，Z2，Z0为保护安装处到故障点的正、负、零序阻抗，可得：Ua —（Uf1+Uf2+Uf0）= Ia1?Z1+ Ia2?Z2 +Ia0?Z0，所以Ua= Ia1?（Z1 +Z2+ Z0）。

在保护的整定值里，对于接地保护的阻抗定值给出的是正序阻抗Z1，而实际我们在加模拟量的时候，加入的量是电压和电流（计算的阻抗为Z=U/I），并不是正序电压和正序电流（阻抗为Z1=U1/I1），这样Z和Z1存在换算问题。

2 南瑞继保RCS931接地距离保护手动试验

南瑞继保RCS931保护装置的零序补偿系数，采用KL补偿方式，且将角度θ设置为0。零序补偿系数本身是复数，可通过相角的摆动实现在复平面上的变化。但很多保护厂家采用θ为0的零序补偿系数，典型的为南瑞继保RCS931保护装置，这是一种简化处理，当正序阻抗角和零序阻抗角一致时，K和K(?)是等价的，当正序阻抗角和零序阻抗角不一致时，K和K(?)不等，但考虑到实际输电线路参数的正序阻抗角和零序阻抗角通常差别不大，当阻抗特性采用圆特性时，这种差别影响较小。当采用此方式，零序补偿系数相当于实数，U(?)= (1+K(?)) I(?)Z(?)简化为U(?)= (1+K) I(?)Z(?)。

RCS931装置设有三段式接地距离继电器，阻抗特性采用圆特性。正方向故障动作特性如图一所示，测量阻抗Zk在阻抗复数平面上的动作特性是以ZZD至-ZS连线为直径的圆，其中ZZD为整定阻抗，三段整定定值分别画出三个阻抗圆。当保护安装处测得的电压、电流计算出的阻抗落入阻抗圆以内时，距离保护动作。ZZD与R轴之间的夹角为正序灵敏角，当测量阻抗在ZZD沿线上时，距离保护最为灵敏，所以可在ZZD沿线上校验保护定值，即校验保护定值时加入电压超前电流的角度为正序灵敏角。[1]

图一阻抗圆正方向故障动作特性

某500kV超高压线路的第二套线路保护采用南瑞RCS931DM保护装置，线路参数实测值与保护定值（与接地距离保护相关定值）如下：

线路正序电抗5.13Ω；线路正序电阻0.34Ω；线路零序电抗12.93Ω；线路零序电阻2.21Ω；

零序补偿系数：0.51；接地距离I段定值2.7Ω；

接地距离II段定值18Ω；接地距离II段时间定值0.6S；

接地距离III段定值18Ω；接地距离III段时间定值2.5S；

正序灵敏角：86.3度；零序灵敏角：80.3度；

以此定值为例，对RCS931的接地距离保护进行校验：

1、投入距离保护压板，整定保护定值控制字中“投I段接地距离”置1；

2、用测试仪给装置加入A/B/C三相额定电压，等待10S后，“PT断线”复归；

3、模拟正方向单相接地故障，加入适当大小的故障相电流I，取I为5A，按照距离I段定值计算故障相电压幅值：U=0.95×I×（1+K）

×ZZD=0.95×5×（1+0.51）×2.7=19.37V,分别模拟各相单相接地故障，保护应能正确动作，装置显示“距离I段动作”。

4、方法同第3步，模拟正方向单相接地故障，电流I取5A，故障相电压的幅值为U=1.05×I×（1+K）×ZZD=1.0×5×（1+0.51）

×2.7=21.40V，加入电压超前电流的角度为正序灵敏角86.3度，此时保护应不动作。

3 结束语

接地距离保护是线路保护的重要保护之一，零序补偿是接地距离保护的重要环节。电力系统继电保护工作者有必要对其深化认识，在正确理解零序补偿系数的不同形式关系基础上，熟悉计算方法，选用准确的试验方案，才能高效地完成接地距离保护的现场调试工作，从而使继电保护装置可以更好地发挥其作用，保证电力系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]《RCS-931系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书》

作者简介：

林常青（1991-），男，山东大学电力工程与自动化专业，工程师，从事继电保护检修工作；

刘希志（1971-），男，华北电力大学电力工程及自动化专业，高级工程师，从事继电保护检修、超高压输电线路运行与检修、电厂管理等

工作。