雙回線接地距離保護分析與建議

劉志良+郭玥+王越+田浩+楊大春+楊林

摘 要：接地距離保護應用于雙回線時其動作性能受零序互感的影響。為此，分析了雙回線接地故障時零序互感對接地距離保護的影響和雙回線零序電流的特點，提出了只有采用鄰線零序電流補償才能準確反映故障距離，同時指出采用鄰線零序電流補償時存在的問題，并提出了相關建議。

關鍵詞：雙回線；距離保護；零序互感；零序電流

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0170-02

隨著電網規模的不斷發展，為節約輸電線路走廊占地和提高輸送容量，同桿雙回線架設的應用越來越廣泛[1]，尤其是作為超高壓電網中重要的網間樞紐聯絡線，是否可靠運行直接影響大電網的安全穩定，因此有必要對雙回線的保護進行研究分析。

距離保護作為雙回線同桿架設線路的主要組成部分，但目前大部分雙回線距離保護的配置未考慮雙回線的互感特點，直接采用單回線距離保護裝置進行配置。雙回線發生接地故障后，線路的電流電壓通過互感相互影響，使得母線側電壓，不僅取決于本線電流，還受另一條線路電流的作用，因此可能導致接地距離保護不正確動作[2][3]。為了解決互感對雙回線保護的性能影響，大量學者進行研究分析[4～12]。文獻[6]建議采用不補償（即以單回線配置的距離保護）的方法。文獻[8]提出在距離繼電器動作方程中加本線零序電流代替鄰線零序電流補償，構成超范圍縱聯距離保護。文獻[12]提出采取加權零序電流來閉鎖引入互感補償導致的保護誤動。

綜上所述，目前同桿并架雙回線距離保護的配置方法主要包括：①用本線零序電流代替鄰線零序電流補償；②不補償。這兩種方法都各有弊端：方法1在兩回線零序電流反向時加劇了距離保護的超越；方法2未考慮雙回線間互感的相互作用，可能引起接地距離保護的誤動或拒動。因此，對雙回線接地距離保護存在的問題進行研究分析仍有必要。

1 雙回線接地距離保護的互感特點

雙回線架設其中一回發生接地故障時，受兩回線線間互感的影響，兩側目前電壓不僅取決于本線電流，也受鄰線電流的作用[6]。圖1所示I回線某相發生接地故障，M側接地相母線電壓為：

說明：、---線路I、II的零序電流；---線路I的故障相電流；、---單線正序阻抗分量、線間零序互感阻抗；---接地點距離占線路全長的百分比；---本線零序電流補償系數。

分析式（2）得出，雙回線零序互感導致測量阻抗不能準確反應故障距離，若、方向相同，測量阻抗比實際偏大，保護范圍將縮短；若、方向相反，測量阻抗較實際偏小，保護范圍將發生超越。

為了避免雙回線接地保護的不正確動作，必須考慮雙回線間零序互感的影響，引入鄰線零序電流補償，保護1的測量阻抗為：

2 同桿并架雙回線零序電流分析

2.1 單回線不對稱接地故障

圖2是圖1的零序網絡等值變換圖，根據節點電壓方程可得：

說明：α---接地點距離占線路全長的比例；、---線路零序阻抗及線間零序互阻抗；、---M、N側系統零序阻抗。

分析式（6）得出，是α在0到1區間內的遞增函數，比小，且存在一個使其為零，稱所代表的線路的點為零序電流平衡點，經推導有：

分析式（7）得出，零序電流平衡點的位置取決于M、N側系統零序阻抗決定，距強電源側近，離弱電源側遠；故障點若位于平衡點以近和方向相反，若位于平衡點以遠和趨于一致，當故障點位于線路末端即α等于1時，和完全相同。

2.2 跨線接地故障

圖3是跨線接地故障的零序等值網絡圖，根據節點電壓方程可得：

從式（10）可以推導的，當發生同名相跨線接地故障時，和相同，從而和大小相等、方向相同。當跨線接地故障為異名相時，和的關系與故障類型相關。

3 雙回線接地距離保護存在的問題

雙回線距離保護若簡單的以單回線進行保護配置，因零序互感的影響，保護的性能不高。特別是故障發生時兩回線零序電流反向可能導致接地距離保護的越級誤動，失去選擇性。

若考慮零序互感影響，引入鄰線零序電流補償，能夠保證故障線路距離保護正確動作，但對于非故障線路需要解決以下問題：

3.1 鄰線出口故障，本線接地距離繼電器失方向

若接地故障位于I回線出口時，從M側看，故障點位于零序電流平衡點以近，與方向相反且，可能出現，會引起保護3的測量阻抗失去方向性，發生非故障線路接地距離保護誤動。

3.2 故障線路跳閘不同時，非故障線接地距離誤動

故障位于N側I回線出口，即保護1的II段范圍內，保護2的I段范圍內，保護2無時限快速跳閘后，非故障II回線路中的零序電流發生倒向，兩回線零序電流發生反向，保護1距離Ⅱ段正確測量延時動作，而保護4因保護2跳閘后失去鄰線零序電流補償，測量阻抗縮小，可能導致Ⅱ段動作，于是保護1和4都以Ⅱ段時限跳閘。保護4誤跳非故障線路，保護失去選擇性。

3.3 雙回線其中一回線停電檢修，另一條正常運行線路外部故障時接地距離保護可能越級誤動

從參考文章[7]得知，雙回線其中一回線停電檢修時，同樣有一個零序存在電流平衡點存在，但是區別是故障點在平衡點以近，兩回線零序電流方向相同；故障點在平衡點以遠，兩回線零序電流方向相反。這時檢修線路的零序電流不能測得，在對側出口故障，由于零序互感的影響本側I段保護會超越誤動。

從以上結論可知，當兩回線零序電流方向相反時，可能導致不考慮零序互感影響的距離保護越級誤動，若考慮鄰線零序電流補償，可能引起非故障線路接地距離保護誤動。因此，兩回線零序電流方向相反時，可能導致雙回線非故障線路接地距離保護誤動。

4 結語

通過分析雙回線接地故障時零序電流的特點、零序電流對接地距離保護的影響以及引入鄰線零序電流補償帶來的問題，得出以下結論：endprint

（1）雙回線間的零序互感導致接地距離保護不能準確反應故障距離，兩回線零序電流方向相同導致接地距離保護保護范圍縮小，反之導致接地距離保護保護范圍發生越級誤動。

（2）雙回線并列運行發生接地故障時，存在一個零序電流平衡點，平衡點與兩端系統的零序阻抗相關，靠近強電源側，遠離弱電源側。平衡點以近，兩回線零序電流方向相反；反之，方向相同。

（3）兩回線零序電流方向相反時，可能導致雙回線非故障線路接地距離保護誤動。。

因此，雙回線接地距離保護只有采用鄰線零序電流補償才能準確反應故障距離，但可能導致非故障線路的接地距離保護誤動。對于非故障線路接地距離保護誤動問題，可以根據兩回線零序電流之間方向和大小的關系進行閉鎖。

參考文獻

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