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1、第18卷 第l期 19 9 刁年l月电网技术PowerS外temTecnhologyVol.18Jaf l。NO.19 9 4电力系统接地距离保护零序补偿系数分析王广学(湖北省 电力中心调度 所,43007 7武汉东湖梨园)内容提要本文主要分析讨论接地距离保护 在有零 序互感线路上应用的一些特殊问题,尤其对零序补偿 系数的不同情况进 行了分析。详细推导了不同运行 条件下零序互感藕合 线路的零序补偿系数的计算公式,并附有实例对各种运行情况进行比较,确定在整定计算 中采用的算法。关锐词距 离保护零序补偿电力系统1概述近年来,全 国各地电力系统飞速 发展,尤 其是城区内电力网络更是日益复杂。由于线路
2、 走廊的限制,双回共塔平行架设情况十分普遍。平行线路必然存在零序互感藕合,这将给接地型保护带来严重问题,尤其是 对接地距离保护产生 不利影响,情况严 重时,可能使接地距离保护越级误动或拒动,会给 电力 系统安 全稳定运行 带来威胁。电力 系统飞速发 展,必将出现短 线较多的情况,这就使得零序电流保护 性能进一步恶化,使其 计算复杂,配合困难,严重 时,出现零序 电流I段无保护范围,n段灵敏度不满足要求,所以接地距离 保护 在 电力系统中得到 了 广泛应 用。由于互感 线路之间是零序相关的,在一组有互感藕合线路 中,一回线路 的零序电流的大小和方向必将对 另一回线路有一定的影 响,如果 这些线路
3、 配有接地距离保护,在 不采 取措施的情况下,将使其测量 阻抗偏离实际阻抗。为 了使这些保护在运行中不 出现误动和拒动,可以用适 当选择零序补 偿系数或 其他措施求得解决。2零序补偿系数的分析推导2.1双回双端共端零序互感祸合线路零序补偿系数公式推导及分析(1 )如图1所示,A点 为接地距 离保 护安装处,外部B处发生接地故障,I回有接地距离保护。一封一0Z:0I 、e e e e lLI一恤以I回为例,根据 图l所示,A点 测 量 电压为仁,弓:U,=I,(:)Z;:(,)+I,(2 )Z。 : 2 )+I,(。Z:(。 )+I:(。 Z。,(l)式中:u,保护 安装处母线相 电压;八( 0
4、)为流经I回线路的零序电流;A0 zI、l回线之间的零序互感祸合阻抗;图1双端共端互感线路B点接地故障(Gro und一fa ultinsa tto inB)本文于19 9 3年4月6日收到。王广学工程师,19 8 2年初毕业于华北电力学院电力 系,毕业后一直在湖北省电力 中心调度所从事继电保护工作至今.曾在电力系统自动化、继电器等杂志上发表论文10余篇。PowerSystemTeehnoloygVol.18No.lI一(lZ乙1、z,(2)、I:(。)分别为I回线的正序、负序、零序电流;(一)、Z:一(2 )、z乙,(。分别 为I回线的正序、负序、零序阻抗。输 电线路的正序和负序阻抗相等,故
5、有:Z:一(一)=Z乙 一( 2 )(2)将( 2)式代入( 1)式并整理得:v,了:( : ,+I,(2)+I:( 。 )z乙 .,)+I,(。 )z:,(。,一Z乙 ,)j+12 (。)Z。,一.12:.(,)+I,(。)Z:(。一z乙 :(;+12(。 )Z。,(3)从图1双端共端线路的特殊条件,不难求得外部接地故障时零序电流关系为,卫:I:( 。 )Z:.( 。 )十12(。 )Z。,=12(。 )Z:,(。)+I,(。)Z。,整理得:I,(。)(Z乙:(。 。一Z。,)12 (。 (Z:(。)一Z。,)(4)将(4)式代入(3)式得:U,一,z一+1(。)z:(。)一z乙 ,(1)+
6、=z,+万31:(。)jz:(:)式中:几-为第I回线的相电流;要鱿器任僵嚣Z。(5)z:,( 。)为第l回线的线路零序阻抗;Z:1(。 )一Z;,川+Z。,(Z:,(。)一Z。,)(Z。 :(。 )一Z。,)32:(,)(6)这里K为 考虑 互感藕合情况下的接地距 离保护的零序补偿系数,当z 0一0时,(6 )式可写成:ZL 一( o )一Z:一(一)3ZLI(,)(7)式(7 )就是没 有零序互感藕合线路的接地距离保护的零序补偿系数。分析(6 )式知,当双回共端线路考虑零序互感影 响时,比不考虑 互感影响时的零序补偿系数大。如果双回双端共端互感平行线路仍然采 用(7 )式计算零序补偿系数,
7、接地距离保护测量到的阻抗要比实际大,这无疑缩短了接地距离保护的动作范围。( 2)当如图1所示 双端共端双回线的中间发生接地故障时,接地距离保护的零序补偿系数随故障点位置不 同而变化。如 图2所示,在第I回线距A点占全线,处发生接地 故障时,I回线A处测量电压有下式三:U,=rl,(,Z:(,)+,I,(2 )Z:(2 ,+,I,(。)Z:( 。)+;12(。Z。,(8)将( 8)式整理可得:图2双回双端共端互感线路中间接地故障(Gru ond一fa ultn iC口万itin o)U,=,I,Z ,(:)+,I:(。 )Z:,(。 )一Z:(:)+,12(。)z。,=,I,+3了,(。)z:川
8、式中:Z:.(。)一Z:(,)+Z。,(12 (。)/11( 。 )32:.(:)(9)(10)式(10 )就是 图2所示 双回线中间故障时接地距离保护的零序补偿系数。它不是常数,而是变第81卷第1期电网技术数。故障点 不同,I回线的零序 电流大小和方向将发 生变化。中间肯定有一点,在这 点发 生接地故障时,z ( I。)为零,当在这点的右 侧接地故障时,:( I。)与I:(。 )同 方 向;当在这点左 侧 接地故障时,12 (0 )与I,(。 )反 方 向。这就是说,在此点右侧 故障时,采用(7 )式计算接地距离保护的零序补偿系数要 小于实际补偿系数,使测量阻抗比实际大。反之,在 此点左侧故
9、障时,测量阻抗要小于实际阻抗(参见表1和表2)。就是说,按( 7)式计算时,故障点靠近保护安装处则保护动作性能变好,较远处故障则灵敏度降低。2.2双回线中一回挂地线检修时,接地距离保护* 序补偿系数分析推导( 1)双回线 平行,无论共端与否,其结果均是一致的,这里 不再区别。如 图3所示,I回线外部B点发生接地故障,同 样可以有( 3)式。从 图3可知:12(。)Z乙 :( o)+I:(。)Z。,=0整理有:22(。 )=一z,(。)z。,/z:.。(1 1)将(1 1)式代入( 3)式得:U,一I,z:,(,)+I,(。 )Z:(。 一z:,(,)j一I:(。)(z。,z。,/Z:( 。)=
10、I,+尤 31:。Z:.(:(12)式中:Z:(。)一Z乙 :(,)一(Z。,Z。,/Z:(。)32;, , 、(13)这里K就是一 回挂地线检修时双回互感藕合线路接地 距离保护的零序补偿系数,它是取决于这两回线路参数及两 回线的互感阻抗的常数。它比(7 )式多了一项一Z 0,2 0./2:(。)。若仍然采用(7)式计算接地距离保护的零序补偿系数,将使其测量阻抗小于实际阻抗,有可能引起超越误动。!l尸IJ工一I回I:(o)e eI回I,(o)图31回线检修时I回线B点故障(Gr oun- dfau ltn i血it闭B)图月一回线检修时,线路中间故障Gr ou n- da fu ltinCIx
11、均it i佣(2 )1回线中间接地故障时,其接地距离保护的零序补偿系数也不是常数,也是 随接地点不同而变化。如 图4所示,可有下式:12(。)Z:,(。)+,Z。,I,(。)一(l一,)Z。,I;(。)=0整理可得:I: (。)= 一,Z。,I,(。)一(1一;)z。,几(。)j/Z:,(。)(14)将(14)式代入(8 )式有:U,一I,护Z:-护ZL一(一)式中式(16)有相同结论。(l,+,I,( 。 )z:.(。)一z:.(:、一(z。,z。,/Z:(。);一(1一,) (几(。,/I,(。)I,+31,(。K,Z乙【(,z:.(。 )一z:,川 一(Z。,z。,/Z:.(。),一(z
12、一,)(I;(。)/I,(。)32乙,(一)(15)(16)就是双 回互感线路一 回挂地线检修时的零序补偿系数计算公式,与图2分析一致,并4PowerSystemTechnologyVol.18No.12.3非双端共端零序互感辍合线路接地距离保护零序补偿系数的分析推导2.3.1只有一端共端的情况下 面分析如图5所示 沿 线 中间接地故障时,接地 距离保护零序补偿系数的计算公式。当沿l回线故障时,保护 安装 处B点 有下式:U,=I;(,Z:( : )+1.。2 )Z:,2)+I(。 )Z:,(。)+I笼。)(1一,)Z。,一12 (。 ),Z。,+rIZ川Z:.:;)+rIZ(2Z:,(2 )
13、+rIZ( 。)Z:( 。)一rl,(。)Z。,I,Z乙 ,(,)+,I,22:(,)+I,( 。)Z:。 )一z:,(:)+(1一,)Z。,(I玉(。 )/I,。)一,z。,(,2(。/了,(。)+,(z:。一z:川) (12( 。)/I,。,) 一,z。,一(I,+3KI,(。 )z:(:)+;z:(,)(I,2/I,)(1 7)式中:KZ:1(。,一Z:(,)一;Z。,+(l一,)Z。,(I玉(。)/I,。 ) +,(Z:,(。)一Z乙 :(,)一Z。,)(12(。 )/I:(。) 3(Z:,。,)+,Z:(:)I,:/I,;)(18) I回一I考(。) 二|lB1回I一(o一I:飞。A
14、一(卜一B一(I一,)Z。,.回12(。)一一I,(o)C Cl回一I:(o)图5一端 共端线路中间故障(Gr ou nd一fa ultn iDX I巧ition)如图6所示,沿I回线 中间接地 故障时,图6一端共端线路中间故障(Gro und一faultn iDPo si t io n)回线A点测量 电压 为:U,一I,(),Z:(:)+I,(2)rZ:(2)+11(。) ;Z乙:(。)一12(。,Z。,=z,z:,川+z,(。 ),z乙 :。 。 )一z:(,一z。,(I:(。)/I:(。)I,z:(:)十3,Kl,(。Z:(,(1 9)式中K一Z:,(。、一Z:(,一Z。,(12。)/I
15、,(。 、)32:1(,、(20)2.3.2两端均不共端互感平行线路两回线均 不共端 时,接地距离保护的零序 补偿 系数要较难确定。这 主要 是零序电流 方向的难确定性决定的。如 图7所示,B点发生接地故障,保护安装处A点的 相 电压为:U,一I,(,Z:, ;+I:(2 )Z:(2)+I,(。、Z:.(。)+12 ( 。 )Z。,=I,z:,。l)+I,(0 )z:,(。)一z:,川+z。,(12 ( 。 )/11(。 )一I,Z:,(,+3KI(。)Z:(:)(21)人C图了两端均不共端线路B点接地故障(Grou nd一fau】tinstatio nB)式中KZ:(。,一Z乙 ,(,+Z。
16、,(12(。 /11(。 )3ZL,川(22)由于两端均 不共端,12 (。)的方 向是 由网络的结构决定 的。如 果两回均 为联络线 路,其零序电流方 向就更难分析,要 视网络 的具体结构 进 行分析。第18卷第l期电网技术53实例分析本文以湖北网络 的实际运行线路为例 进行分析 计算,由于篇幅关系,不绘 出全网的阻抗图,只给出有关网络参数。3.1凤关双回双端共端平行线路两回线路参数为:Z:(l)=5.2 9Q,Z乙 :( o)=1 8.78Q,Z:(o )20,-=18.78Q,1 4.0 2QZ。 .(:)=5.29Q(1 )双回线都运行,沿 线接地故障,关山和凤凰山接地距离保护在不 同补偿系数情况下的测量阻抗如表1和表2。表l两回正常
