接地距离保护动作判据及试验方法.doc

接地距离保护动作判据及试验方法 王伟1，傅润炜1，刘须杰2 （1．国家继电器质量监督检验中心动模实验室，河南许昌461000 2．河南省商丘电业局，河南商丘476000） ??? 摘? 要：对单相接地距离保护几种不同的动作判据作了简单的比较，并提出其正确的试验方法。??? 关键词：接地距离；动作判据；试验方法 1　前言　　高压及超高压线路故障统计表明：单相接地故障占到总故障的85％以上。接地故障一般由杆塔上瓷瓶闪络和导线对树枝等物体放电引起，故障处接地电阻的存在对接地距离保护有直接的影响。因此，选用合适的动作判据，提高经电阻接地时距离保护的计算精度，是保护设计者要考虑的重要问题。　　在做接地距离继电器动作特性曲线静态试验时，往往不考虑零序阻抗补偿系数，以及不同动作判据的影响。这样，对接地距离区别于相间距离最重要的环节得不到考核，也不能体现产品的设计特色，并会带来一定的误差。 2　保护原理??? 计算单相接地的通用公式是：　　只要母线与短路点之间没有分流支路，在不考虑互感情况下，公式将永远成立。第一项表示母线到短路点的线路压降，第二项表示接地电阻上的压降。将公式化简可得：　　以上公式均表达准确，没有误差，能精确反映保护安装点到短路点的线路正序阻抗和短路点的接地电阻。公式中接地电阻上的压降·Rg，但是流经故障点接地电阻上的电流，为线路本侧及对侧零序电流之和，因对侧是一个未知量，不管对作何种假设，由于不同短路点两侧零序电流分支系数（复数，大小和相位）的变化，均会对计算产生不可避免的误差。　　下面给出三种不同保护的动作判据，并对其原理特点及试验方法进行讨论。?　　传统的晶体管、集成电路等接地距离保护，受技术条件限制动作判据一般选用公式（1）的前一项。不考虑接地电阻的影响，零序补偿系数也用实数表示。经电阻接地时，测量误差大，送端有较大超越；金属性接地短路也有实数补偿带来一定误差。　　一些微机接地距离保护的动作判据选用公式（2），但根据不同情况忽略对保护动作影响不大的部分。采用判据2的两项判据，在金属性接地短路和接地电阻较小时采用判据2①，当测量接地电阻较大（R1＞X1／3）时，采用判据2②。这样金属性短路测量精确，经接地电阻较小时忽略接地电阻上的压降，接地电阻较大时忽略线路正序电阻上的压降　　某微机线路保护中单相接地距离的动作判据采用判据3。和公式（3）的区别是，中的短路点电流用本侧零序电流代替。解出X1、Rg。得到测量电抗为X1，测量电阻为X1·K1＋Rg。保护在金属性接地短路，单侧充电线路经电阻接地短路时测量计算准确。比较三种判据，很明显判据3的计算精度最高。但并没有考虑双侧电源时对侧的助增影响，必然也存在误差。??? （1）测量电抗的误差对电抗X1的正确测量是建立在保护处和故障点同相位的基础之上，和间的相位关系只决定于故障点两侧的零序阻抗，与系统功角、负荷电流、接地电阻的大小等均无关，用公式表示为为本侧零序电流分支系数。随着短路点的变化，C0的大小和角度都会发生变化，当C0角度为负时测量电抗增大，为正时测量电抗减小。由于线路两侧的系统阻抗角一般大于线路阻抗角，故一般有近端故障测量电抗增大，远端故障测量电抗减小，若两侧系统零序电抗完全对称，线路中点故障时测量电抗最准。远端故障测量电抗减少，将可能造成距离保护超越，但C0角度不大，将继电器的电抗线下倾基本可以避免超越。??? （2）测量电阻的误差　　由于对侧零序电流助增，必将使测量电阻Rg增大，约扩大了1／C0倍，这对提高保护的带接地电阻能力不利。顺便指出，采用判据3建立的阻抗保护，还有一个优点，就是在正常运行时，负荷阻抗不会造成保护误动。因为在负荷状态下，非常小，负荷阻抗角也不可能达到线路阻抗角，因此保护测量到的R分量会非常大，不会进入保护动作区，动模试验已经得到证明。这样采用四边形距离继电器，就可以适当放宽电阻定值的整定，以提高保护允许接地电阻能力，且没有负荷阻抗进入动作区误动的担心。　　在做接地距离继电器动作特性曲线静态试验时，常规试验方法，是将零序补偿系数整定为0，电流大小相位一定，电压相位从0°～360°，改变电压大小从阻抗不动区进入动作区，记录动作电压，电压除以电流得到动作阻抗，在坐标纸上作出阻抗特性曲线。试验步骤是正确的，但在计算保护动作阻抗的方法上存在问题，此方法仅限于采用判据1的接地距离保护，对于判据2的①项也成立。但对于判据2的②项和判据3由于没考虑的影响，必然会使计算出来的动作阻抗和保护的实际动作阻抗不对应，作出的动作阻抗轨迹不能真实表达保护的动作特性。??? 下面对接地距离保护的试验原理和方法进行分析。 3　试验方法　　对单相接地距离继电器的试验方法，总是通过改变试验源的单相电压电流实现。对于施加的故障相电压