雙回線與部分平行架設線路零序保護事件分析

徐鳳玲

(三亞供電局，海南 三亞 572000)

雙回線與部分平行架設線路零序保護事件分析

徐鳳玲

(三亞供電局，海南 三亞 572000)

針對一起雙回線與部分平行架設線路零序保護事件，分析了平行線路零序互感實測參數、電網運行方式、主變中性點接地方式等對零序保護的影響。

雙回線；平行架設；零序互感；零序保護

0 引言

電網的發展對電網輸送能力提出了更高要求，輸電線路不斷增加。當前土地資源日益緊張，線路走廊越來越有限，為了提高土地利用率和節約建設投資，提高輸電線路的輸送能力，在高壓輸電網絡中，平行架設、雙回線同桿架設越來越普遍。平行架設、雙回線的零序互感參數實測、運行方式安排直接影響保護動作的正確性。本文針對一起雙回線與部分平行架設線路零序保護動作情況，分析平行線路零序互感實測參數、電網運行方式、主變中性點接地方式等對零序保護的影響。

1 系統介紹

如圖1所示，220 kV甲站110 kVⅠ、Ⅱ母并列運行，110 kV甲丙Ⅰ線運行于Ⅰ母，110 kV甲乙Ⅰ線、Ⅱ線雙回并列運行供110 kV乙站。110 kV乙站因10 kV側有風電上網，2臺主變中性點直接接地運行。110 kV甲乙Ⅰ線與110 kV甲丙Ⅰ線有部分線路不同塔平行架設。

圖1 系統接線簡圖

2 保護配置及投退

110 kV甲丙Ⅰ線甲站配置常規的距離保護、零序保護，型號為PSL621C，丙站側終端不配置保護；110 kV甲乙Ⅰ線、110 kV甲乙Ⅱ線雙回配置具有差動保護的線路保護裝置，型號為PSL621D。110 kV甲乙Ⅰ線、Ⅱ線雙回并列運行供110 kV乙站，110 kV甲乙Ⅰ線、Ⅱ線甲站保護和重合閘正常投入，零序Ⅰ段退出；110 kV甲乙Ⅰ線、Ⅱ線乙站保護跳閘投入，重合閘退出。

3 保護動作分析

某日，晴天。110 kV甲丙Ⅰ線距甲站5.25 km處發生C相接地故障，甲站接地距離Ⅰ段、零序Ⅰ段出口跳閘，重合閘不成功。同時，110 kV甲乙Ⅰ線乙站零序Ⅰ段動作出口，重合閘動作開關未重合(乙站重合閘退出)。110 kV甲丙Ⅰ線丙站未配置保護，故無保護動作。110 kV甲乙Ⅰ線甲站側保護只啟動未動作。

(1) 查看甲站110 kV甲丙Ⅰ線保護波形，可看出110 kV甲丙Ⅰ線發生C相接地故障，故障持續時間為70 ms，故障電流為6 832 A，達到零序Ⅰ段保護動作值，故甲乙Ⅰ線保護動作。因人為故障，未能快速消除。1 574 ms重合不成功。從波形上看，零序電壓與零序電流的相角關系為Arg(3U0/3I0)=270°，而線路保護零序功率方向元件動作范圍為175°≤Arg(3U0/3I0)≤325°，甲丙Ⅰ線保護動作正確。

(2) 查看110 kV甲乙Ⅰ線乙站保護波形可看出，故障時A、B、C相三相電流突增，且大小相等，相位相同。可見三相電流均為零序電流。最大3I0峰值為1 753 A。A、B相電壓基本不變，C相電壓明顯降低，同時產生明顯的3U0，零序電壓與零序電流的相角關系為Arg(3U0/3I0)=270°，此零序功率方向與甲站甲丙Ⅰ線相同。故障持續時間60 ms。上述是線路發生單相接地故障，中性點直接接地的負荷側線路保護的電氣特征。零序電流大小及零序功率方向均滿足動作條件，零序保護Ⅰ段動作正確。

(3) 查看110 kV甲乙Ⅰ線甲站波形，與甲乙Ⅰ線乙站波形基本一致，電流電壓特征相同。故障持續時間60 ms。不同的是零序電壓與零序電流的相角關系為Arg(3U0/3I0)=90°，不滿足零序功率方向動作條件(175°≤Arg(3U0/3I0)≤325°)。甲乙Ⅰ線甲站零序電流與乙站零序電流大小相等，零序功率方向相反，說明故障點在區外。

(4) 查看110 kV甲乙Ⅱ線乙站波形，與甲乙Ⅰ線甲站相仿。三相電流大小相等，相位相同。最大3I0有效值為1 018 A，未達到零序Ⅰ段定值1 200 A。A、B相電壓基本不變，C相電壓明顯降低，產生明顯的3U0。故障持續時間約70 ms(與甲丙Ⅰ線故障持續時間相同)。零序電壓與零序電流的相角關系為Arg(3U0/3I0)=90°，不滿足零序功率方向動作條件(175°≤Arg(3U0/3I0)≤325°)。從波形可看出故障是由甲站甲丙Ⅰ線故障引起。從波形的細微變化中還可看出，保護啟動約58 ms后，零序電壓波形幾乎不變，而零序電流突然反向。此時甲乙Ⅰ線已跳開，甲丙Ⅰ線故障還未切除，甲乙Ⅱ線零序電流轉為反向，零序電壓與零序電流的相角關系變為Arg(3U0/3I0)=270°，此過程僅持續了10 ms，甲丙Ⅰ線故障切除后，甲乙Ⅱ線恢復為正常負荷電流。因此，甲乙Ⅱ線乙站保護不應動作。

(5) 查看110 kV甲乙Ⅱ線甲站保護波形，與甲乙Ⅱ線乙站類似。三相電流大小相等，相位相同。最大3I0有效值為1 018 A，與甲乙Ⅱ線乙站一致。A、B相電壓基本不變，C相電壓明顯降低，同時產生明顯的3U0。故障持續時間約69 ms(與甲丙Ⅰ線故障持續時間相同)。與甲乙Ⅱ線乙站不同的是，本側零序電壓與零序電流的相角關系為Arg(3U0/3I0)=270°。同樣，在保護啟動約59 ms后，零序電壓波形幾乎不變，而零序電流突然反向。此時甲乙Ⅰ線跳開，甲丙Ⅰ線故障還未切除，甲乙Ⅱ線零序電流轉為反向，零序電壓與零序電流的相角關系變位為Arg(3U0/3I0)=90°，此過程僅維持了10 ms，甲丙Ⅰ線故障切除后，甲乙Ⅱ線恢復為正常負荷電流。

通過以上分析，110 kV甲丙Ⅰ線發生C相接地故障，負荷側的110 kV乙站主變中性點直接接地運行，甲乙Ⅰ、Ⅱ線上流通零序電流。甲乙Ⅰ、Ⅱ線雙回并列運行時，外部發生接地故障，在甲乙Ⅰ、Ⅱ線上應流經相同方向的零序電流。而此次甲乙Ⅰ線零序電流達1 493 A，且作為雙回線之一的甲乙Ⅱ線上出現與甲乙Ⅰ線方向相反的零序電流1 018 A，在甲乙Ⅰ線保護動作跳開后(即相對時間60 ms的時刻)，甲乙Ⅱ線零序電流才轉變方向，呈現出正常情況下外部接地故障而本線應有的零序電流方向。上述現象的出現可能是由于甲乙Ⅰ線與甲丙Ⅰ線有部分平行架設(不同塔)線路，當甲乙Ⅰ線發生接地故障時，故障電流較大，甲丙Ⅰ線的零序電流與甲乙Ⅰ線的零序電流平行且方向相反，兩者產生較強的互感，使甲乙Ⅰ線上流過的零序電流增大，而與甲乙Ⅰ線并列雙回運行卻不同塔也不平行架設的甲乙Ⅱ線上，所流過的零序電流減小甚至與甲乙Ⅰ線反向。

4 結語

隨著電力系統輸電能力的不斷提高，同桿架設、平行架設越來越多，線路間的零序互感作用對零序等值產生了較大影響。為減少因保護不正確動作引起的電網風險，我們應該努力推動整定計算中平行線之間的零序互感阻抗使用實測值，運用可靠準確的零序互感參數進行整定計算；合理設置電網運行方式，對主變中性點直接接地的變電站雙回線應分列運行；合理設置主變中性點接地方式，簡化保護配置和整定。

[1]徐習東，黃旭聰，王全，等.同走廊線路零序互感對線路等值零序阻抗的影響[J].電力系統保護與控制，2011，39(4)

[2]國電南京自動化公司線路保護說明書[Z]

2014-02-20

徐鳳玲(1983—)，女，寧夏中寧人，工程師，從事繼電保護整定計算及運行分析工作。