接地距离保护零序补偿系数的特点及手动试验方法分析

郭 亮，郭锫骐，张艳菲，李敬波

（国网晋城供电公司，山西 晋城 048000）

高压电网输电线路保护配置中，距离保护是非常重要的后备保护。距离保护比起电流保护，其最大优势是受系统运行方式的影响较小，距离保护又包含相间距离保护和接地距离保护，接地距离保护与相间距离保护整定计算中最明显的区别是，接地距离保护计算公式中需要加入零序补偿系数，因为测量阻抗往往比实际接地阻抗大，所以，准确反映接地距离保护的测量阻抗成为保护能否正确动作的关键。国内主要继电保护厂家所采用的零序补偿系数形式一般有：①采用圆特性阻抗继电器的零序补偿系数K；②采用四边形特性阻抗继电器的电阻、电抗补偿系数（KR和KX）。现场从事继电保护调试的工程人员往往对其含义不是十分了解，加之试验仪器设置上的错误，导致不能准确合理地校验接地距离保护功能。鉴于以上问题，作者对阻抗型零序补偿系数和电阻、电抗零序补偿系数的转换关系进行了较为详细的研究。

1 零序补偿系数的含义

图1为无分流的输电线路，且为三相平衡系统，A，B，C代表输电线路的三相。图1中，M为母线；G代表故障点；ZL代表MG区段的每相自阻抗；ZM代表MG区段的每相互阻抗；□代表保护安装处。

图1 无分流线段示意图

因为故障发生处在G点，以线路A相为例，当发生金属性接地时，线路A相MG线段的电压降为：

式（1）（2）（3）（4）中：Z1=ZL－ZM为正序阻抗；Z2=ZLZM为负序阻抗；Z0=ZL+2ZM=Z1+3ZM为零序阻抗；K=ZM/Z1=（Z0－Z1）/3Z1为零序电流补偿系数。

通过上述推导过程可得，金属性接地点的电压为0，A相保护安装处的电压可用表示。当线段MG区间内不发生相间短路故障、相对地故障且无分流，除了故障A相外，不论B相和C相电流大小和相位是多少，上述公式都是成立的。换言之，当线路发生金属性接地故障时，故障A相电流可以用表示，这样从保护安装处到故障点的电压降满足欧姆定理。因此，测量阻抗（保护安装处到故障点的距离）等于母线电压与的比值，其中K为零序补偿系数。

通过K=ZM/Z1=（Z0－Z1）/3Z1可知，零序补偿系数K实际上等于线路互感除以线路正序阻抗值，当线段MG有零序电流产生时，B和C两相会对故障A相的零序互感起助增作用。为了保证故障测距（测量阻抗）的准确性，对相电流补偿是十分必要的。

2 零序补偿系数的计算方法

2.1 某220 kV线路参数

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

2.2 零序补偿系数的计算

2.2.1 阻抗型零序补偿系数

指数表示形式为：

2.2.2 直角坐标表示形式

直角坐标表示形式为：

2.2.3 电阻补偿系数和电抗补偿系数

电阻补偿系数和电抗补偿系数为：

2.3 两补偿系数之间的转换

经实际计算验证，K与KR、KX的转换公式即上述公式（7）（8）（9）。

3 结束语

接地距离保护试验中，虽然圆特性阻抗继电器与四边形阻抗继电器的零序补偿系数从表现形式上看似不同，但在一定条件下可以相互转换，而且是准确、有效的。本文通过手动计算实例，介绍了接地距离保护中两种类型零序补偿系数的具体含义，又给出了继电保护试验仪电压、电流手动加量的计算流程，有助于现场调试人员深入理解接地距离保护定值校验方法，从而准确进行装置定值校验，提升了工作效率。

［1］国家电力调度通信中心.国家电网继电保护培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［2］王梅义.高压电网继电保护运行与设计［M］.北京：中国电力出版社，2007.