第26卷第1期2009年2月
供 用 电
39
220kV 馈供线路接地距离保护
零序补偿系数选择
倪 菁, 董祖晨
(常州供电公司, 江苏常州 213003)
摘 要:根据线路接地距离保护中的零序补偿系数的常规计算方法, 推导了220kV 馈供线路接地距离保护
中的零序补偿系数, 分析了零序补偿系数对接地距离保护测量阻抗的影响。通过对实例的定量计算, 提出了对220kV 馈供线路接地距离保护中零序补偿系数整定计算时应考虑支接变压器阻抗的影响。关键词:馈供线路; 接地距离保护; 零序补偿系数中图分类号:TM752 文献标识码: 文章编号:1006-6357(2009) 01-0039-03
Selection of Z ero 2sequence Compensation Coeff icient for G rounding 2fault Protection of 220kV Feeders
N I J ing , DO N G (Changzhou Power Supply Company , )
Abstract :According to conventional zero coefficient for grounding 2fault distance protection , the zero 2coefficient for grounding 2fault distance protection of , of zero 2sequence compensation coefficient on the measuring distance protection. Based on the calculation of an example , the paper suggests that it the transformer impedance into consideration during the calculation of zero 2sequence com 2pensation for grounding 2fault distance protection of 220kV feeders.
K ey w ords :feeder ; grounding 2fault distance protection ; zero 2sequence compensation coefficient
在中性点直接接地系统中, 接地距离保护常被用作为线路接地故障的保护而广泛运用。由于线路上发生接地故障时, 故障相的电压不等于故障相电流与其正序阻抗的乘积, 为使接地距离保护正确反映正序相阻抗值, 接地距离保护需引入零序电流补偿系数进行修正, 按《220～500kV 电网继电保护装置运行整定规程》规定, 零序补偿系数k 根据线路实测的正序阻抗Z 1和零序阻抗Z 0按k =Z 0-Z 1/Z 1计算取得(有互感时同时考虑零序互感影响) 。这对于按躲过本线路末端故障来整定接地距离I 段保护, 无疑是正确的。但是, 对于一些220kV 馈供线路, 整定中为了提高灵敏度, 电源侧的接地距离I 段保护经常按躲过所供变压器的中低压侧短路来整定, 以达到快速切除全线故障的目的, 此时的零序补偿系数不能简单地按线路实测的正序阻抗和零序阻抗来计算, 否则, 将会使接地距离I 段保护的测量阻抗变小
而造成该保护超越。本文通过分析来探讨零序补偿系数计算应考虑的因素。
1 零序补偿系数的推导分析
图1为一典型的220kV 馈供方式线路系统接线示意图, 该220kV 线路馈供一台180MVA 自耦变压器(220/110/35kV ) 。各序电路图如图2所示, 其中参数已折算至基准S B =100MVA 、
U B =230kV 的标幺值。110kV 侧的正序和零序
阻抗较小, 计算时作适当简化将其忽略。若所供变压器的110kV 出口处(k2) 发生A 相接地故障, 则保护安装处的A 相电压为
U a =U 1+U 2+U 0
=U d1+I 1(X L1+X T1) +U d2+I 2(X L1
+X T1) +U d0+I 0(X L0+X T0)
(1)
又因U d1+U d2+U d0=0; I a =I 1+I 2+I 0, 经整理可得
40供 用 电2009年第1
期
单相接地故障时测量的阻抗偏小。
2 实例计算
对于图1所示的馈供接线, 零序补偿系数按考虑变压器阻抗影响和不考虑变压器阻抗影响两
图1
系统接线示意图
种情况, 计算保护测量出的接地距离阻抗, 结果如表1所示。
表1 发生单相接地不同零序补偿系数时接地距离阻抗
故障点
零序补偿系数考虑变压器
阻抗, -0101不考虑变压器阻抗,0143考虑变压器阻抗, -0101,0143
计算测量阻抗(标幺值)
01069
010698
[1**********]0
0实际阻抗(标幺值)
110kV
侧出口
220kV
kV 侧出口发生接地故障,
图2 测量阻抗接近实际值; 不考虑变压器阻抗时的计
(2)
U a +) [I a 3I 0]
(X L1+X T1)
算接地距离测量阻抗比实际阻抗偏小约25%。220kV 侧出口(线路末端) 发生接地故障, 零序补偿系数考虑变压器阻抗时的接地距离测量阻抗偏大约30%; 不考虑变压器阻抗时的计算接地距离测量阻抗与实际值相同。
由于馈供线路的接地距离Ⅰ段是按躲过变压器110kV 侧出口短路整定的(可靠系数≤0. 7, 通常取0. 7) , 当零序补偿系数考虑变压器阻抗影响时, 可以较正确地测量变压器中压侧出口时的阻抗, 不会发生超范围动作, 但在线路发生接地故障时, 计算测量阻抗偏大, 灵敏度降低约1. 3倍; 不考虑变压器阻抗影响时, 在变压器110kV 侧出口发生接地故障时, 由于计算测量阻抗变小, 在某种情况下(尤其是短线路或支接变压器阻抗较大时) 有可能发生超范围动作。
上述计算未考虑220kV 线路间的互感, 若考虑互感的影响则零序补偿系数k 值更小。另外, 两相接地故障的结论与单相接地故障时相同。
, 需采用的零序补偿系数k 必须考虑变压器的阻抗对零序补偿系数的影响:
k =
3(X L1+X T1)
(3)
目前, 系统中实际运行的220kV 自耦变压器的X T0一般为X T1的70%～80%, 故考虑变压器的阻抗后的零序补偿系数很小(接近于0) , 而若不考虑变压器阻抗时的零序补偿系数一般在0133～0. 5。因此, 考虑变压器阻抗影响零序补偿
系数, 可简单认为变压器是线路的一部分, 只是此时的阻抗分布不均而已, 应按此方式时的全部正序阻抗和零序阻抗代入公式进行计算。
若零序补偿系数按k =
考虑, 则
3X L1-X T1I a +k 3I 0
可计算得到保护测量出的接地距离阻抗Z a 为
X T0
Z a =(X L1+X T1) +
3 结语
220kV 馈供线路的接地距离Ⅰ段若按线路变
根据实际网络参数, Z a 的第2项为负值, 即
若按此零序补偿系数, 在变压器110kV 侧发生
压器组整定时, 零序补偿系数必须考虑变压器阻抗
2009年第1期
供 用 电
对本线路保护的灵敏度。
参考文献
41
的影响, 此时, 零序补偿系数接近0, 一般可取0; 在
220kV 线路发生接地故障时的计算接地距离测量阻抗, 比零序补偿系数不考虑变压器阻抗时偏大, 对全线路的灵敏度要降低。线路不长(≤30km ) 时, 灵敏度仍能达到规程规定的灵敏度; 线路较长时, 应详细验算此时接地距离Ⅰ段保护对本线路末端故障的灵敏度上否满足规程规定。
若馈供的变压器220kV 侧不接地运行(如某些220kV 三绕组变压器) , 或变压器中低压侧本身为不接地系统, 在变压器中低压侧故障时, 没有零序电流流过220kV 线路, 则此时的零序补偿系数可仍按本身线路的阻抗进行计算, 以提高
[1] 崔家佩, 孟庆炎, 陈永芳, 等. 电力系统继电保护和
安全自动装置整定计算[M ].北京:水利电力出版社,1993.
[2] 汪萍. 220kV 线路保护整定计算的简化实践[J].华
东电力,2004,32(9) .
收稿日期:2008年12月
倪 菁 工程师, 从事电网继电保护运行管理工作董祖晨 工程师, 从事电网继电保护运行管理工作
2004年5月, 国家叫停小型燃煤发电机组, , 仅限于秸秆发电、垃圾发
电或风力发电领域。, , 每2t 秸秆
的热值就相当于1t 。秸秆的平均含硫量只有318‰, , 大大提高了资源的利用效率。
615亿t , 预计到2010年将达到7126亿t , 相当于315亿t 标准煤。, 可开发量每年达到6亿t 以上。每年因无法处理在田间直接焚烧的剩余农作物秸秆超过2亿t , 不仅浪费了秸秆资源, 还造成严重的空气污染。秸秆直燃发电, 不仅充分利用废弃的秸秆资源, 可以节约一次能源, 改善当地的大气环境, 减少因燃煤产生的大量温室气体排放, 而且是工业反哺农业最大的支农项目。秸秆发电还享受0125元/kW ・h 的入网电价补贴。
目前, 在山东、河南等农业大省, 都在规划建设秸秆电厂。山东省已建成荷泽单县、聊城高唐、东营垦利3座国家级生物质能发电站, 每年可节约25万t 标准煤, 其他秸秆电厂也在建设之中。到2007年10月13日, 山东荷泽单县生物质能发电厂已发1175亿kW ・h 绿色电量, 目前, 项目已消耗农林废弃物二十多万吨, 节约标煤十多万吨, 减排二氧化碳10万t 以上, 节能减排效果非常突出。另外, 在燃料收储运过程中, 还为当地农民带来直接收入6000多万元, 增加农村就业岗位1000余个。项目已完成的发电量, 可供40万户农民全年的生活用电。
上海市崇明县有望建立一个秸秆发电循环处理基地。除发电外, 秸秆燃烧后的废渣将作为肥料, 施于农田。富含二氧化碳的排出烟气, 处理后将进入农作物暖棚, 以利于植物更好地进行光合作用。这充分显示了“来自自然, 回到自然”的环保理念。当然, 由于国内秸杆市场体系还不够健全和完善, 导致目前秸秆发电项目燃料成本过高, 制约了目前我国秸秆发电产业进一步发展。但是从长远来看, 秸秆发电项目仍将因其在减少二氧化碳排放、保护环境等方面的优越性而有相当的发展空间。
(中国科普研究学会高育红供稿)
第26卷第1期2009年2月
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220kV 馈供线路接地距离保护
零序补偿系数选择
倪 菁, 董祖晨
(常州供电公司, 江苏常州 213003)
摘 要:根据线路接地距离保护中的零序补偿系数的常规计算方法, 推导了220kV 馈供线路接地距离保护
中的零序补偿系数, 分析了零序补偿系数对接地距离保护测量阻抗的影响。通过对实例的定量计算, 提出了对220kV 馈供线路接地距离保护中零序补偿系数整定计算时应考虑支接变压器阻抗的影响。关键词:馈供线路; 接地距离保护; 零序补偿系数中图分类号:TM752 文献标识码: 文章编号:1006-6357(2009) 01-0039-03
Selection of Z ero 2sequence Compensation Coeff icient for G rounding 2fault Protection of 220kV Feeders
N I J ing , DO N G (Changzhou Power Supply Company , )
Abstract :According to conventional zero coefficient for grounding 2fault distance protection , the zero 2coefficient for grounding 2fault distance protection of , of zero 2sequence compensation coefficient on the measuring distance protection. Based on the calculation of an example , the paper suggests that it the transformer impedance into consideration during the calculation of zero 2sequence com 2pensation for grounding 2fault distance protection of 220kV feeders.
K ey w ords :feeder ; grounding 2fault distance protection ; zero 2sequence compensation coefficient
在中性点直接接地系统中, 接地距离保护常被用作为线路接地故障的保护而广泛运用。由于线路上发生接地故障时, 故障相的电压不等于故障相电流与其正序阻抗的乘积, 为使接地距离保护正确反映正序相阻抗值, 接地距离保护需引入零序电流补偿系数进行修正, 按《220～500kV 电网继电保护装置运行整定规程》规定, 零序补偿系数k 根据线路实测的正序阻抗Z 1和零序阻抗Z 0按k =Z 0-Z 1/Z 1计算取得(有互感时同时考虑零序互感影响) 。这对于按躲过本线路末端故障来整定接地距离I 段保护, 无疑是正确的。但是, 对于一些220kV 馈供线路, 整定中为了提高灵敏度, 电源侧的接地距离I 段保护经常按躲过所供变压器的中低压侧短路来整定, 以达到快速切除全线故障的目的, 此时的零序补偿系数不能简单地按线路实测的正序阻抗和零序阻抗来计算, 否则, 将会使接地距离I 段保护的测量阻抗变小
而造成该保护超越。本文通过分析来探讨零序补偿系数计算应考虑的因素。
1 零序补偿系数的推导分析
图1为一典型的220kV 馈供方式线路系统接线示意图, 该220kV 线路馈供一台180MVA 自耦变压器(220/110/35kV ) 。各序电路图如图2所示, 其中参数已折算至基准S B =100MVA 、
U B =230kV 的标幺值。110kV 侧的正序和零序
阻抗较小, 计算时作适当简化将其忽略。若所供变压器的110kV 出口处(k2) 发生A 相接地故障, 则保护安装处的A 相电压为
U a =U 1+U 2+U 0
=U d1+I 1(X L1+X T1) +U d2+I 2(X L1
+X T1) +U d0+I 0(X L0+X T0)
(1)
又因U d1+U d2+U d0=0; I a =I 1+I 2+I 0, 经整理可得
40供 用 电2009年第1
期
单相接地故障时测量的阻抗偏小。
2 实例计算
对于图1所示的馈供接线, 零序补偿系数按考虑变压器阻抗影响和不考虑变压器阻抗影响两
图1
系统接线示意图
种情况, 计算保护测量出的接地距离阻抗, 结果如表1所示。
表1 发生单相接地不同零序补偿系数时接地距离阻抗
故障点
零序补偿系数考虑变压器
阻抗, -0101不考虑变压器阻抗,0143考虑变压器阻抗, -0101,0143
计算测量阻抗(标幺值)
01069
010698
[1**********]0
0实际阻抗(标幺值)
110kV
侧出口
220kV
kV 侧出口发生接地故障,
图2 测量阻抗接近实际值; 不考虑变压器阻抗时的计
(2)
U a +) [I a 3I 0]
(X L1+X T1)
算接地距离测量阻抗比实际阻抗偏小约25%。220kV 侧出口(线路末端) 发生接地故障, 零序补偿系数考虑变压器阻抗时的接地距离测量阻抗偏大约30%; 不考虑变压器阻抗时的计算接地距离测量阻抗与实际值相同。
由于馈供线路的接地距离Ⅰ段是按躲过变压器110kV 侧出口短路整定的(可靠系数≤0. 7, 通常取0. 7) , 当零序补偿系数考虑变压器阻抗影响时, 可以较正确地测量变压器中压侧出口时的阻抗, 不会发生超范围动作, 但在线路发生接地故障时, 计算测量阻抗偏大, 灵敏度降低约1. 3倍; 不考虑变压器阻抗影响时, 在变压器110kV 侧出口发生接地故障时, 由于计算测量阻抗变小, 在某种情况下(尤其是短线路或支接变压器阻抗较大时) 有可能发生超范围动作。
上述计算未考虑220kV 线路间的互感, 若考虑互感的影响则零序补偿系数k 值更小。另外, 两相接地故障的结论与单相接地故障时相同。
, 需采用的零序补偿系数k 必须考虑变压器的阻抗对零序补偿系数的影响:
k =
3(X L1+X T1)
(3)
目前, 系统中实际运行的220kV 自耦变压器的X T0一般为X T1的70%～80%, 故考虑变压器的阻抗后的零序补偿系数很小(接近于0) , 而若不考虑变压器阻抗时的零序补偿系数一般在0133～0. 5。因此, 考虑变压器阻抗影响零序补偿
系数, 可简单认为变压器是线路的一部分, 只是此时的阻抗分布不均而已, 应按此方式时的全部正序阻抗和零序阻抗代入公式进行计算。
若零序补偿系数按k =
考虑, 则
3X L1-X T1I a +k 3I 0
可计算得到保护测量出的接地距离阻抗Z a 为
X T0
Z a =(X L1+X T1) +
3 结语
220kV 馈供线路的接地距离Ⅰ段若按线路变
根据实际网络参数, Z a 的第2项为负值, 即
若按此零序补偿系数, 在变压器110kV 侧发生
压器组整定时, 零序补偿系数必须考虑变压器阻抗
2009年第1期
供 用 电
对本线路保护的灵敏度。
参考文献
41
的影响, 此时, 零序补偿系数接近0, 一般可取0; 在
220kV 线路发生接地故障时的计算接地距离测量阻抗, 比零序补偿系数不考虑变压器阻抗时偏大, 对全线路的灵敏度要降低。线路不长(≤30km ) 时, 灵敏度仍能达到规程规定的灵敏度; 线路较长时, 应详细验算此时接地距离Ⅰ段保护对本线路末端故障的灵敏度上否满足规程规定。
若馈供的变压器220kV 侧不接地运行(如某些220kV 三绕组变压器) , 或变压器中低压侧本身为不接地系统, 在变压器中低压侧故障时, 没有零序电流流过220kV 线路, 则此时的零序补偿系数可仍按本身线路的阻抗进行计算, 以提高
[1] 崔家佩, 孟庆炎, 陈永芳, 等. 电力系统继电保护和
安全自动装置整定计算[M ].北京:水利电力出版社,1993.
[2] 汪萍. 220kV 线路保护整定计算的简化实践[J].华
东电力,2004,32(9) .
收稿日期:2008年12月
倪 菁 工程师, 从事电网继电保护运行管理工作董祖晨 工程师, 从事电网继电保护运行管理工作
2004年5月, 国家叫停小型燃煤发电机组, , 仅限于秸秆发电、垃圾发
电或风力发电领域。, , 每2t 秸秆
的热值就相当于1t 。秸秆的平均含硫量只有318‰, , 大大提高了资源的利用效率。
615亿t , 预计到2010年将达到7126亿t , 相当于315亿t 标准煤。, 可开发量每年达到6亿t 以上。每年因无法处理在田间直接焚烧的剩余农作物秸秆超过2亿t , 不仅浪费了秸秆资源, 还造成严重的空气污染。秸秆直燃发电, 不仅充分利用废弃的秸秆资源, 可以节约一次能源, 改善当地的大气环境, 减少因燃煤产生的大量温室气体排放, 而且是工业反哺农业最大的支农项目。秸秆发电还享受0125元/kW ・h 的入网电价补贴。
目前, 在山东、河南等农业大省, 都在规划建设秸秆电厂。山东省已建成荷泽单县、聊城高唐、东营垦利3座国家级生物质能发电站, 每年可节约25万t 标准煤, 其他秸秆电厂也在建设之中。到2007年10月13日, 山东荷泽单县生物质能发电厂已发1175亿kW ・h 绿色电量, 目前, 项目已消耗农林废弃物二十多万吨, 节约标煤十多万吨, 减排二氧化碳10万t 以上, 节能减排效果非常突出。另外, 在燃料收储运过程中, 还为当地农民带来直接收入6000多万元, 增加农村就业岗位1000余个。项目已完成的发电量, 可供40万户农民全年的生活用电。
上海市崇明县有望建立一个秸秆发电循环处理基地。除发电外, 秸秆燃烧后的废渣将作为肥料, 施于农田。富含二氧化碳的排出烟气, 处理后将进入农作物暖棚, 以利于植物更好地进行光合作用。这充分显示了“来自自然, 回到自然”的环保理念。当然, 由于国内秸杆市场体系还不够健全和完善, 导致目前秸秆发电项目燃料成本过高, 制约了目前我国秸秆发电产业进一步发展。但是从长远来看, 秸秆发电项目仍将因其在减少二氧化碳排放、保护环境等方面的优越性而有相当的发展空间。
(中国科普研究学会高育红供稿)