高压输电线路中零序互感对零序及距离保护的影响分析.docVIP

精品论文 参考文献 高压输电线路中零序互感对零序及距离保护的影响分析 （佛山供电局，广东佛山 528300） 摘要：输电线路普遍采用三相四线制进行电力能量的传输，这使继电保护装置在运行过程中不得不考虑单回线路内部及线路间互感的影响，本文从零序补偿系数的不同推导方式开始，说明电力系统中输电线路各序互感的性质，通过举例说明零序互感对距离保护和零序保护的影响，并提出防止零序互感造成距离保护和零序保护误动的有效措施。 关键词：零序互感 距离保护 零序保护 零序补偿系数 并行双回线 0 引 言 目前输电线路普遍采用三相四线制进行电力能量的传输，这样在输电线路流过交变电流时，三个相别之间必然产生相互影响的互感，在各相中产生附加的电动势，在线路没有发生接地故障时，这种互感不至于影响保护的正常运行，当发生接地故障时，则会影响继电保护装置对电气量的测量，这使继电保护装置在运行过程中不得不考虑单回线路内部及线路间互感的影响。 1 零序补偿系数的推导 1.1 对称分量法的定义 人们从理论分析和长期的实践中发现：任何不对称的三相相量 A，B，C 可以分解为三组相序不同的对称分量：①正序分量A1，B1，C1，②负序分量A2，B2，C2，③零序分量A0，B0，C0,存在如下关系： 其中正相序的相序（顺时方向）依次为FA1、FB1、FC1，大小相等，互隔120度；负相序的相序（逆时方向）依次为FA2、FB2、FC2，大小相等，互隔120度；零相序大小相等且同相，这样知道了FA0实际也知道了FB0和FC0，同样知道了FA1也就知道了FB1和FC1，知道了FA2也就知道了FB2和FC2,在线性电路中，可以应用叠加原理，对这三组对称分量分别按对称三相电路去解，然后将其结果叠加起来，这就是不对称三相电路的解答，这个方法就叫做对称分量法。 1.2 正、负、零序电抗与自感、互感的关系 利用对称分量法的定义结合物理概念对输电线路的各序电抗分析如下：线路的各序电抗都是线路某一相自感电抗XL和其它两相对应相序电流所产生的互感电抗XM相量和，对于正序和负序而言，因为三相幅值相等，相位角互为120度，任意两相电流的正序（或负序）分量的向量和均与第三相正序（或负序）分量大小相等，方向相反，而零序分量三相方向相同，零序自感电抗与互感电抗相位相同，综上所述，可以得出以下公式： X1= X2=XL-XM X0= XL+2XM X1、X2 X0分别为输电线的正序、负序、零序电抗。 1.3 零序补偿系数的推导 电力系统距离保护是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近来确定动作时限的一种保护，主要测量元件是阻抗继电器，阻抗继电器根据所测量到的电压与电流来计算保护安装处至故障点之间的正序阻抗值Z1与整定阻抗ZZD进行比较，结合方向元件判别保护范围内是否存在故障，假设下图中K点发生A相金属性接地故障， 图1 简单A相金属性接地故障电路图 M侧保护安装处的测量电压,由于Z1=Z2， Um=Im*Zk=U1+U2+U3=I1*Z1+I2*Z2+I0*Z0 =(I1+I2+I0)*Z1-I0*Z1+I0*Z0 =Im*Z1+3I0*Z1* =Im*Z1+3I0*Z1*K = （Im+K*3I0）*Z1 上式中Im 、Um为保护安装处测量到的电流和电压， I1、I2、I0分别为Im的正序、负序、零序分量，U1、U2、U3分别为Um正序、负序、零序分量，Zk 为保护安装处至故障点的阻抗,Z1、Z2、Z3为其正序、负序、零序分量。其中K= 就是距离保护中经常用到的零序补偿系数，上面的推导经常在培训教材可以看到，但整个过程都是纯数学的等式变换，从中我们根本不能理解其中的物理意义，下面我们从互感的角度对零序补偿系数重新做一个推导，上述已经说过，三相四线制的输电线路存在互感的影响，这使得我们计算线路接地故障时，某一点的电压必须考虑互感的影响，以A相为例，如果另外两相的互感不存在，根据欧姆定律，其任何一点的对地电压应为: UA=IA*ZL=IA*Z1 ZL为A相输电线路的自感，假如B、C两相的电流Ib 、Ic对A相的互感都为ZM，则计及另外两相对A相的互感电动势，由上面得出的公式：X1= X2=XL-XM 并且计及线路电阻，可知： UA=IA*ZL+Ib*ZM+Ic*ZM =(IA1+IA2+IA0)*ZL+(IB1+IB2+IB0)*ZM+