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作者：鄭曉敏   

      對(duì)線路距離保護(hù)作為主變后備保護(hù)進(jìn)行了研究，但忽略了距離保護(hù)需兼顧躲負(fù)荷的

需要，對(duì)線路距離保護(hù)躲負(fù)荷能力進(jìn)行了研究．但研究深度不足，不能有效指導(dǎo)實(shí)際工

作。本文針對(duì)圓特性、多邊形特性及圓、四邊形組合特性構(gòu)成的相間距離Ⅲ段保護(hù)在作為變壓器遠(yuǎn)后備和躲負(fù)荷能力方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究，以求對(duì)整定計(jì)算實(shí)際工作提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1  距離Ⅲ段保護(hù)遠(yuǎn)后備能力分析

    《浙江電網(wǎng)10～110 kV系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用規(guī)范》對(duì)相間距離Ⅲ段明確規(guī)定：按可靠躲過(guò)本線路的可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷整定；定值與相鄰元件保護(hù)配合整定（與相鄰變壓器高后備可按照時(shí)間上配合整定，不考慮保護(hù)范圍上的配合）；對(duì)相鄰線路及變壓器末端相間故障的靈敏系數(shù)應(yīng)力爭(zhēng)不小于1.2。

1.1  YND11型變壓器三角形側(cè)短路時(shí)星型側(cè)測(cè)量阻抗分析

    圖1中YND11型變壓器三角形側(cè)AB相短路時(shí)，M處3個(gè)相間阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為

式中：ZM.AB、ZM.BC、ZM.CA分別為在M處AB、BC、CA相間阻抗繼電器的測(cè)量阻抗：Zr為變壓器歸算到保護(hù)安裝側(cè)的正序阻抗；ZL為線路MN的正序阻抗；Z1∑為Zr、ZL、ZS之和，其中ZS為保護(hù)安裝處到電源的系統(tǒng)阻抗。

    由式(1)～(3)可以看出，當(dāng)YND11型變壓器三角形側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，星型側(cè)M處3個(gè)柜間阻抗繼電器的測(cè)量阻抗如圖2所示，都不能準(zhǔn)確反映短路故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗Zr+ZL,其測(cè)量阻抗不僅與線路和變壓器阻抗有關(guān)，還與系統(tǒng)電源阻抗有關(guān)，因此在整定計(jì)算中要引起重視，當(dāng)相間距離Ⅲ段保護(hù)作為主變遠(yuǎn)后備時(shí)．整定阻抗不能簡(jiǎn)單地取線路阻抗與變壓器阻抗之和。

1.2  圓特性阻抗繼電器整定計(jì)算

    圓特性相問(wèn)距離測(cè)量阻抗如圖3所示。圖3巾圓特性1（實(shí)線圓）是按照變壓器低壓側(cè)三相短路故障靈敏度為1繪制的整定阻抗．當(dāng)相間距離Ⅲ段保護(hù)作為變壓器低壓側(cè)兩相短路故障的遠(yuǎn)后備時(shí)，需將整定阻抗變?yōu)閳A特性2（虛線圓），才能剛好啟動(dòng)。

    作為變壓器低壓側(cè)相間短路故障遠(yuǎn)后備的圓特性2的整定阻抗為

式中：Zzcl為阻抗繼電器的保護(hù)動(dòng)作整定值；Zs為保護(hù)安裝處到電源的系統(tǒng)阻抗；kk為可靠系數(shù)（規(guī)程規(guī)定kk不小于1.2．可取1.2）。

    若電源側(cè)為大系統(tǒng)，ZS＜＜ZI+ZL時(shí)將Zs忽略，則

    相間距離Ⅲ段保護(hù)作為變壓器低壓側(cè)兩相短路故障的遠(yuǎn)后備靈敏度滿足不小于1.2的要求．在整定計(jì)算中如果整定阻抗簡(jiǎn)單地取線路阻抗與變壓器阻抗之和ZT+ZL，則靈敏系數(shù)kk要求不小于1.6。

    若電源側(cè)為小系統(tǒng)，Zs與ZT+ZL可比時(shí)，此時(shí)應(yīng)按照實(shí)際情況根據(jù)式(4)進(jìn)行計(jì)算。

1.3  多邊形特性阻抗繼電器整定計(jì)算研究

    多邊形特性相間距離測(cè)量阻抗如圖4所示。圖4中多邊形特性1 （實(shí)線）是按照變壓器低壓側(cè)三相短路故障靈敏度為1繪制的整定阻抗，當(dāng)相間距離Ⅲ段保護(hù)作為變壓器低壓側(cè)兩相短路故障的遠(yuǎn)后備時(shí)．需將整定阻抗變?yōu)槎噙呅翁匦?(虛線)，才能剛好啟動(dòng)。

    作為變壓器低壓側(cè)相間短路故障遠(yuǎn)后備的多邊形特性2的整定阻抗為

式中：θ1為多邊形特性阻抗繼電器躲過(guò)渡電阻角：o，為多邊形特性阻抗繼電器躲最大負(fù)荷角。01一般為7。左右，即tan 01= 1/8。

若電源側(cè)為大系統(tǒng)，Xsθ＜<XT+X1+XL時(shí)將xs忽略，則

    相間距離Ⅲ段保護(hù)作為變壓器低壓側(cè)兩相短路故障的遠(yuǎn)后備靈敏度滿足不小于1.2的要求．在整定計(jì)算中如果整定阻抗簡(jiǎn)單地取線路阻抗與變壓器電抗之和X1+XL，則靈敏系數(shù)kk要求不小于1.3。

    若電源側(cè)為小系統(tǒng)，Xs與XT+XL可比時(shí)，此時(shí)應(yīng)按照實(shí)際情況根據(jù)式(6)進(jìn)行計(jì)算。

1.4圓、四邊形組合特性阻抗繼電器整定計(jì)算

    RCS-941型線路保護(hù)裝置的Ⅲ段距離繼電器采用圓阻抗繼電器和四邊形阻抗繼電器相“或”構(gòu)成，圓、四邊形組合特性相間距離測(cè)量阻抗如圖5所示一圖5中Zrer是按照變壓器低壓側(cè)三相短路故障靈敏度為1繪制的整定阻抗。

    當(dāng)Ⅲ段圓阻抗繼電器不能同時(shí)滿足躲負(fù)荷和靈敏度的要求時(shí)，網(wǎng)阻抗定值按躲系統(tǒng)正常運(yùn)行最大負(fù)荷電流定值整定，四邊形阻抗定值按變壓器低壓側(cè)故障有靈敏度來(lái)整定，由四邊形阻抗繼電器作為變壓器低壓側(cè)故障的遠(yuǎn)后備。

若電源側(cè)為大系統(tǒng)，Zθ＜<ZT+ZL時(shí)將Zs忽略，則

因?yàn)?img src="/images-w/news_dt/2016-02/0201-31-12.jpg" height="30" alt="" />所以，ZBc（同理ZCA）必定不在圓、四邊形組合特性動(dòng)作區(qū)

內(nèi)．當(dāng)變壓器低壓側(cè)相間故障時(shí)，相間阻抗繼電器均不會(huì)動(dòng)作。

    由式(5)、式(7)、式(8)對(duì)比可知，多邊形特性阻抗繼電器相間距離Ⅲ段保護(hù)作為變壓器低壓側(cè)兩相短路故障的遠(yuǎn)后備時(shí)靈敏度要優(yōu)于網(wǎng)特性阻抗繼電器，而圓、四邊形組合特性阻抗繼電器相間距離Ⅲ段保護(hù)不能作為變壓器低壓側(cè)兩相短路故障的遠(yuǎn)后備。

2距離Ⅲ段保護(hù)躲負(fù)荷能力分析

    《浙江電網(wǎng)10～110 kV系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用規(guī)范》對(duì)相間距離Ⅲ段躲負(fù)荷能力規(guī)定：按可靠躲過(guò)本線路的可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷整定。

2.1  負(fù)荷阻抗特性分析

式中：R為阻抗的電阻分量：X為阻抗的電抗分量：U為電壓；p為有功功率。

    由式(9)可知負(fù)荷阻抗特性為在R-X平面上一個(gè)以（U2/2P，O）為圓心，以U2/2P為半徑的圓，一般在某一電壓等級(jí)下U為確定值，此時(shí)負(fù)荷特性圓隨P的變化而變化，如圖6所示。

2.2  圓特性阻抗繼電器躲負(fù)荷能力分析

    圓特性阻抗繼電器躲負(fù)荷能力如圖7所示，圖7中圓1為阻抗繼電器特性圓：圓2為負(fù)荷阻抗特性圓。最大負(fù)荷下的最小阻抗Zfh為

式中：θfh為圓特性阻抗繼電器負(fù)荷阻抗角。

式中：Zk為在負(fù)荷阻抗角θfh下的動(dòng)作阻抗；θtm為阻抗繼電器最大靈敏角。

    圓特性阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)為

式中：K為距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)。

2.3  多邊形特性阻抗繼電器躲負(fù)荷能力分析

    多邊形特性阻抗繼電器躲負(fù)荷能力如圖8所示．圖中多邊形為阻抗繼電器特性，圓為負(fù)荷阻抗特性圓。

    圖8巾負(fù)荷阻抗特性和多邊形特性阻抗繼電器可能出現(xiàn)2種情況。

    對(duì)于圖8 a）的情況1，當(dāng)Rzitanθ2/( tanθ2-tanθfh)≥Xzd／（tanθ1+tanθfh）時(shí)，多邊形特性阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)為

對(duì)于圖8 b)的情況2，當(dāng)Rzdtan θ2/(tan θ2-tanθfh) <Xzd/θ1(tan θ1+tanθfh）時(shí)，多邊形特性阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)：

式中：Rzd為整定阻抗的電阻分量；xzd為整定阻抗的電抗分量。

2.4  圓、四邊形組合特性阻抗繼電器躲負(fù)荷能力分析

    網(wǎng)、四邊形組合特性阻抗繼電器躲負(fù)荷能力如圖9所示。

    圖9中負(fù)荷阻抗特性和網(wǎng)、四邊形組合特性阻抗繼電器可能出現(xiàn)3種情況。

    對(duì)于圖9a）的情況l，當(dāng)0≤θfh<θlm-45°時(shí)，動(dòng)作阻抗Zk落在弧OA段，圓、四邊形組合特性阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)為

    對(duì)于圖9 b）的情況2，當(dāng)θlm-45°≤θfh≤θlm -arctanZzd／（2Zrec）時(shí)，動(dòng)作阻抗Zk落在直線AB段，網(wǎng)、四邊形組合特性阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)為

    對(duì)于圖9 c）的情況3，當(dāng)θm-arctanZ／（2Zrce）≤θfh<θlm時(shí)，動(dòng)作阻抗Zk落在直線BC段，圓、四邊形組合特性阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)為

由上述可得圓特性、多邊形特性、圓、四邊形組合特性阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)躲負(fù)荷能力情況，如表1所示。

3結(jié)語(yǔ)

當(dāng)110 kV線路電源側(cè)距離保護(hù)作為YND11型變壓器中低壓側(cè)故障遠(yuǎn)后備時(shí)，整定阻抗不能簡(jiǎn)單地取線路阻抗與變壓器阻抗之和，針對(duì)3類(lèi)特性阻抗繼電器分析得出，多邊形特性阻抗繼電器靈敏度要優(yōu)于圓特性阻抗繼電器，而圓、四邊形組合特性阻抗繼電器不能作為變壓器低壓側(cè)兩相短路故障的遠(yuǎn)后備。并總結(jié)出圓特性、多邊形特性及圓、四邊形組合特性構(gòu)成的相間距離Ⅲ段保護(hù)在負(fù)荷阻抗角不同的情況下，計(jì)算躲負(fù)荷可靠系數(shù)的方法，本方法應(yīng)用于某公司及所轄各縣市公司的整定計(jì)算工作，使計(jì)算距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)變得簡(jiǎn)單，取得了良好效果。

4摘要：當(dāng)110 kV線路電源側(cè)距離保護(hù)作為YND11型變壓器低壓側(cè)故障遠(yuǎn)后備時(shí)，整定阻抗不能簡(jiǎn)單地取線路阻抗與變壓器阻抗之和，針對(duì)圓特性、多邊形特性及圓、四邊形組合特性構(gòu)成的相間距離Ⅲ段保護(hù)在作為變壓器遠(yuǎn)后備和躲負(fù)荷能力方面進(jìn)行了深入研究，并總結(jié)出各特性構(gòu)成的相間距離Ⅲ段保護(hù)在負(fù)荷阻抗角不同的情況下，計(jì)算躲負(fù)荷可靠系數(shù)的方法，該方法應(yīng)用于實(shí)際工作，使計(jì)算距離保護(hù)動(dòng)作特性躲負(fù)荷可靠系數(shù)變得簡(jiǎn)單，取得了良好的效果。