電力雙回線路繼電保護(hù)的原理及特點(diǎn)

舒征

（貴州省興義供電局，貴州 興義 562400）

1 雙回線路繼電保護(hù)的特點(diǎn)

1.1 線間互感及跨線故障對繼電保護(hù)的影響

除了在同一回線相間存在互感外，同桿雙回線線間也存在互感的影響。故障情況下，雙回線上的電壓和電流不僅取決于本線路運(yùn)行情況，而且還受另一回線電氣量感應(yīng)影響，其中以零序互感的影響最為突出。若不采取應(yīng)對措施，可能導(dǎo)致接地距離保護(hù)和零序方向保護(hù)等發(fā)生拒動或誤動。此外，在發(fā)生跨線故障時(shí)，電氣量的變化特征與單回線故障時(shí)的情況也存在明顯差異，給基于單側(cè)電量的保護(hù)原理，如距離保護(hù)和功率方向保護(hù)等帶來了許多新的問題。

1.2 不同運(yùn)行方式下保護(hù)靈敏度的差異

同桿雙回線有雙回線同時(shí)運(yùn)行、單回線運(yùn)行、雙線組合全相運(yùn)行（準(zhǔn)三相運(yùn)行）、雙回線（或單回線）非全相運(yùn)行等多種運(yùn)行方式。由于線間互感的存在，在不同的運(yùn)行方式下發(fā)生故障時(shí)，線路的故障電壓和故障電流存在很大的差異，進(jìn)而導(dǎo)致在不同運(yùn)行方式下的保護(hù)靈敏度并不相同。因此，需考慮保護(hù)配置方案和定值在不同運(yùn)行方式下的適應(yīng)性和靈敏度問題。

1.3 跨線故障選相

對于同桿雙回線的異名跨線故障，保護(hù)裝置存在誤切雙回線的可能，對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。例如，發(fā)生IA IIBG故障時(shí)，應(yīng)該由I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B相，但保護(hù)裝置很容易誤判為雙回線都發(fā)生AB相間短路故障而同時(shí)跳開兩回線，給系統(tǒng)穩(wěn)定帶來不必要的影響。因此需要研究有效的跨線故障選相方案，在系統(tǒng)發(fā)生上述類似故障時(shí)能夠選跳線路，以維持兩側(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系。

1.4 自動重合閘

同桿并架線路發(fā)生跨線永久性故障時(shí)，應(yīng)盡量避免兩回線重合閘配合不當(dāng)，導(dǎo)致重合于永久性相間故障，對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的二次沖擊。例如，發(fā)生IA IIBG永久性故障時(shí)，當(dāng)I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B相后，若兩回線同時(shí)重合，相當(dāng)于再次重合于ABG相間短路，將產(chǎn)生很大的短路電流，并導(dǎo)致兩條線路同時(shí)切除，從而嚴(yán)重危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，當(dāng)兩側(cè)系統(tǒng)主要依靠雙回線聯(lián)系時(shí)，也需考慮如何協(xié)調(diào)兩回線的重合閘方式，盡量保證跨線故障切除后，兩側(cè)系統(tǒng)仍能保持良好的互聯(lián)運(yùn)行，以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

1.5 更高的可靠性要求

相對單回線路而言，雙回線傳輸功率更大，兩側(cè)系統(tǒng)聯(lián)系更強(qiáng)，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對系統(tǒng)穩(wěn)定更為重要，這就對同桿雙回線路的保護(hù)提出了更高的可靠性要求。需要保護(hù)裝置能夠更加快速、準(zhǔn)確而又有選擇性地切除故障線路。

2 同桿雙回線路繼電保護(hù)原理及應(yīng)用

2.1 分相（分線）電流縱差保護(hù)

分相電流差動保護(hù)是指按相比較線路兩側(cè)電流的幅值及相位。如果兩側(cè)的電流差或者相位超過動作值時(shí)，線路兩側(cè)同時(shí)按相切除故障相。同桿雙回線路每相都有兩回出線，因此傳統(tǒng)的分相電流差動保護(hù)在雙回線中實(shí)為分線差動的形式。分相電流差動有良好的故障選相能力，保護(hù)效果不受系統(tǒng)振蕩及負(fù)荷影響、對全相和非全相運(yùn)行中的故障均能正確選相并跳閘。所以它是目前同桿雙回線最理想和應(yīng)用最為廣泛的保護(hù)之一。在光纖通信條件滿足的情況下，應(yīng)考慮優(yōu)先裝設(shè)。分相電流差動保護(hù)應(yīng)用于超高壓長線路時(shí)，受線路分布電容的影響較大。

2.2 縱聯(lián)距離（方向）保護(hù)

對于同桿并架雙回線，當(dāng)通道條件不具備，或?yàn)榱藵M足主保護(hù)動作原理的雙重化配置要求，常采用縱聯(lián)距離（方向）保護(hù)作為線路主保護(hù)。同時(shí)，距離保護(hù)也廣泛用于同桿并架線路的后備保護(hù)。線間互感的存在，使得雙回線路中縱聯(lián)距離和縱聯(lián)方向保護(hù)的配置方案和整定相比傳統(tǒng)單回線路復(fù)雜很多，鄰線零序電流通過互感會對接地距離保護(hù)產(chǎn)生影響，使保護(hù)范圍縮短或超越 ，因此在實(shí)際運(yùn)行中?？紤]縮短單側(cè)距離保護(hù)的動作范圍。為了減小零序互感的影響，提出了一種利用鄰線零序電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木嚯x保護(hù)方案。但采用相鄰線路零序電流補(bǔ)償時(shí)，仍存在故障相對健全相的影響如何、應(yīng)該怎樣補(bǔ)償及健全相會不會誤動等問題；同時(shí)還要考慮在故障相近側(cè)跳閘后，健全相會不會因零序電流的影響而發(fā)生相繼誤動等問題。

2.3 橫聯(lián)差動保護(hù)

橫聯(lián)差動保護(hù)的基本原理是在同一側(cè)比較雙回線的電流，不需要增加額外的保護(hù)通信通道。根據(jù)電流的方向是否引入動作判據(jù)的差異，橫差保護(hù)可分為橫聯(lián)方向差動保護(hù)和電流平衡保護(hù)兩種形式。電流平衡保護(hù)只比較兩回線電流的大小，適合安裝于單側(cè)電源供電的平行雙回線的電源側(cè)，而不能用于單電源雙回線路的負(fù)荷端，在雙電源系統(tǒng)中的弱電源端其保護(hù)的靈敏度往往是不夠的。此外，當(dāng)發(fā)生含同名故障相的跨線故障時(shí)，由于兩相電流相等而會導(dǎo)致保護(hù)拒動。按保護(hù)功能的不同，橫聯(lián)差動還可以分為相間和零序（接地）差動兩種形式。相間橫差保護(hù)分別取不同相別的兩回線的差流作為動作判據(jù)；零序差動保護(hù)則由兩回線的零序電流作比較，將雙回線兩個(gè)零序電流的和或者差作為動作量的判據(jù)的都有應(yīng)用。另外，零序橫差保護(hù)定值應(yīng)躲開相鄰線路故障時(shí)流過雙回線的零序差電流，如果雙回線間互感較大而在定值整定中考慮不充分時(shí)，會導(dǎo)致橫差保護(hù)誤動。

3 同桿雙回線路繼電保護(hù)配置

目前我國已有一系列同桿雙回線路投入運(yùn)行，現(xiàn)結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對現(xiàn)有同桿雙回線路保護(hù)的配置情況作分析探討。

3.1 500kV電壓等級的雙回線路保護(hù)配置

洪龍線路是我國第一條全線同桿并架的500kV電壓等級線路，全長180km。受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，最初保護(hù)裝置配置和通道的組織并未考慮同桿雙回線路跨線故障的選相問題，主保護(hù)配置采用微機(jī)高頻方向保護(hù)和高頻距離保護(hù)構(gòu)成的雙重化配置形式。在該保護(hù)配置下，當(dāng)發(fā)生異名跨線故障情況時(shí)，會導(dǎo)致雙回線同時(shí)三相跳閘，對電力輸送效率和系統(tǒng)穩(wěn)定帶來影響。

3.2 330kV電壓等級同桿雙回線路保護(hù)配置實(shí)例

330kV南郊雙回線路全長240km，屬于局部同桿并架線路，同桿架設(shè)部分占整體線路的65%，于上世紀(jì)90年代初期投入運(yùn)行。按當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，雙回線采用快速方向和快速高頻閉鎖距離保護(hù)構(gòu)成主保護(hù)的雙重化。在該保護(hù)配置下，系統(tǒng)發(fā)生的各類故障，保護(hù)基本都能正確動作。但保護(hù)在實(shí)際運(yùn)行中存在一些缺陷，首先，雙回線合環(huán)時(shí)如果運(yùn)行線路的功率較大，合環(huán)點(diǎn)電壓相角差過大，合環(huán)后會導(dǎo)致快速方向保護(hù)誤動；其次，當(dāng)安康側(cè)機(jī)組全停為弱電源側(cè)時(shí)，快速方向保護(hù)的阻抗元件靈敏度不滿足要求，會造成保護(hù)拒動和選相失敗，建議，當(dāng)條件允許時(shí)，同桿雙回線路可考慮選用縱差保護(hù)方案。

4 幾點(diǎn)結(jié)論

結(jié)合本文對同桿雙回線保護(hù)原理及工程應(yīng)用的調(diào)研分析，可總結(jié)以下特點(diǎn)以及需要進(jìn)一步開展的研究工作，供同行討論與參考：

（1）分相（分線）電流差動具有良好的保護(hù)性能和故障選相能力，實(shí)際運(yùn)行情況也一再表明，在通道條件允許的情況下，應(yīng)該優(yōu)先選用。

（2）出于保護(hù)雙重化和后備保護(hù)的要求，目前尚需繼續(xù)對受線間互感影響而復(fù)雜化的距離保護(hù)、零序保護(hù)等保護(hù)方案等開展更深入的量化研究，包括這些保護(hù)方案的合理配合。

（3）同桿雙回線路保護(hù)的不正確動作情況主要是由于對線間互感情況下保護(hù)的整定計(jì)算缺乏更加量化的計(jì)算研究、保護(hù)裝置本身以及所配置方案對雙回線路復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式考慮不充分所致。

[1]舒印彪，趙丞華.研究實(shí)施中的500kV同塔雙回緊湊型輸電線路[J].

[2]潘靖，易輝，陳柏超.我國緊湊型與同塔雙回輸電現(xiàn)狀與展望[J].

[3]GB/T 14598.20-2007/IEC60255-26 2004.量度繼電器和保護(hù)裝置的電磁兼容要求.