雙回線與部分平行架設(shè)線路零序保護(hù)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(shè)線路零序保護(hù)事件分析

徐鳳玲

(三亞供電局，海南 三亞 572000)

針對(duì)一起雙回線與部分平行架設(shè)線路零序保護(hù)事件，分析了平行線路零序互感實(shí)測(cè)參數(shù)、電網(wǎng)運(yùn)行方式、主變中性點(diǎn)接地方式等對(duì)零序保護(hù)的影響。

雙回線；平行架設(shè)；零序互感；零序保護(hù)

0 引言

電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)電網(wǎng)輸送能力提出了更高要求，輸電線路不斷增加。當(dāng)前土地資源日益緊張，線路走廊越來(lái)越有限，為了提高土地利用率和節(jié)約建設(shè)投資，提高輸電線路的輸送能力，在高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中，平行架設(shè)、雙回線同桿架設(shè)越來(lái)越普遍。平行架設(shè)、雙回線的零序互感參數(shù)實(shí)測(cè)、運(yùn)行方式安排直接影響保護(hù)動(dòng)作的正確性。本文針對(duì)一起雙回線與部分平行架設(shè)線路零序保護(hù)動(dòng)作情況，分析平行線路零序互感實(shí)測(cè)參數(shù)、電網(wǎng)運(yùn)行方式、主變中性點(diǎn)接地方式等對(duì)零序保護(hù)的影響。

1 系統(tǒng)介紹

如圖1所示，220 kV甲站110 kVⅠ、Ⅱ母并列運(yùn)行，110 kV甲丙Ⅰ線運(yùn)行于Ⅰ母，110 kV甲乙Ⅰ線、Ⅱ線雙回并列運(yùn)行供110 kV乙站。110 kV乙站因10 kV側(cè)有風(fēng)電上網(wǎng)，2臺(tái)主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)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(shè)。

圖1 系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖

2 保護(hù)配置及投退

110 kV甲丙Ⅰ線甲站配置常規(guī)的距離保護(hù)、零序保護(hù)，型號(hào)為PSL621C，丙站側(cè)終端不配置保護(hù)；110 kV甲乙Ⅰ線、110 kV甲乙Ⅱ線雙回配置具有差動(dòng)保護(hù)的線路保護(hù)裝置，型號(hào)為PSL621D。110 kV甲乙Ⅰ線、Ⅱ線雙回并列運(yùn)行供110 kV乙站，110 kV甲乙Ⅰ線、Ⅱ線甲站保護(hù)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(hù)跳閘投入，重合閘退出。

3 保護(hù)動(dòng)作分析

某日，晴天。110 kV甲丙Ⅰ線距甲站5.25 km處發(fā)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(shí)，110 kV甲乙Ⅰ線乙站零序Ⅰ段動(dòng)作出口，重合閘動(dòng)作開(kāi)關(guān)未重合(乙站重合閘退出)。110 kV甲丙Ⅰ線丙站未配置保護(hù)，故無(wú)保護(hù)動(dòng)作。110 kV甲乙Ⅰ線甲站側(cè)保護(hù)只啟動(dòng)未動(dòng)作。

(1) 查看甲站110 kV甲丙Ⅰ線保護(hù)波形，可看出110 kV甲丙Ⅰ線發(fā)生C相接地故障，故障持續(xù)時(shí)間為70 ms，故障電流為6 832 A，達(dá)到零序Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作值，故甲乙Ⅰ線保護(hù)動(dòng)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(guān)系為Arg(3U0/3I0)=270°，而線路保護(hù)零序功率方向元件動(dòng)作范圍為175°≤Arg(3U0/3I0)≤325°，甲丙Ⅰ線保護(hù)動(dòng)作正確。

(2) 查看110 kV甲乙Ⅰ線乙站保護(hù)波形可看出，故障時(shí)A、B、C相三相電流突增，且大小相等，相位相同?？梢?jiàn)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(shí)產(chǎn)生明顯的3U0，零序電壓與零序電流的相角關(guān)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(xù)時(shí)間60 ms。上述是線路發(fā)生單相接地故障，中性點(diǎn)直接接地的負(fù)荷側(cè)線路保護(hù)的電氣特征。零序電流大小及零序功率方向均滿足動(dòng)作條件，零序保護(hù)Ⅰ段動(dòng)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(xù)時(shí)間60 ms。不同的是零序電壓與零序電流的相角關(guān)系為Arg(3U0/3I0)=90°，不滿足零序功率方向動(dòng)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(shuō)明故障點(diǎn)在區(qū)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(dá)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(chǎn)生明顯的3U0。故障持續(xù)時(shí)間約70 ms(與甲丙Ⅰ線故障持續(xù)時(shí)間相同)。零序電壓與零序電流的相角關(guān)系為Arg(3U0/3I0)=90°，不滿足零序功率方向動(dòng)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(xì)微變化中還可看出，保護(hù)啟動(dòng)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(shí)甲乙Ⅰ線已跳開(kāi)，甲丙Ⅰ線故障還未切除，甲乙Ⅱ線零序電流轉(zhuǎn)為反向，零序電壓與零序電流的相角關(guān)系變?yōu)锳rg(3U0/3I0)=270°，此過(guò)程僅持續(xù)了10 ms，甲丙Ⅰ線故障切除后，甲乙Ⅱ線恢復(fù)為正常負(fù)荷電流。因此，甲乙Ⅱ線乙站保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。

(5) 查看110 kV甲乙Ⅱ線甲站保護(hù)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(shí)產(chǎn)生明顯的3U0。故障持續(xù)時(shí)間約69 ms(與甲丙Ⅰ線故障持續(xù)時(shí)間相同)。與甲乙Ⅱ線乙站不同的是，本側(cè)零序電壓與零序電流的相角關(guān)系為Arg(3U0/3I0)=270°。同樣，在保護(hù)啟動(dòng)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(shí)甲乙Ⅰ線跳開(kāi)，甲丙Ⅰ線故障還未切除，甲乙Ⅱ線零序電流轉(zhuǎn)為反向，零序電壓與零序電流的相角關(guān)系變位為Arg(3U0/3I0)=90°，此過(guò)程僅維持了10 ms，甲丙Ⅰ線故障切除后，甲乙Ⅱ線恢復(fù)為正常負(fù)荷電流。

通過(guò)以上分析，110 kV甲丙Ⅰ線發(fā)生C相接地故障，負(fù)荷側(cè)的110 kV乙站主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，甲乙Ⅰ、Ⅱ線上流通零序電流。甲乙Ⅰ、Ⅱ線雙回并列運(yùn)行時(shí)，外部發(fā)生接地故障，在甲乙Ⅰ、Ⅱ線上應(yīng)流經(jīng)相同方向的零序電流。而此次甲乙Ⅰ線零序電流達(dá)1 493 A，且作為雙回線之一的甲乙Ⅱ線上出現(xiàn)與甲乙Ⅰ線方向相反的零序電流1 018 A，在甲乙Ⅰ線保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)后(即相對(duì)時(shí)間60 ms的時(shí)刻)，甲乙Ⅱ線零序電流才轉(zhuǎn)變方向，呈現(xiàn)出正常情況下外部接地故障而本線應(yīng)有的零序電流方向。上述現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是由于甲乙Ⅰ線與甲丙Ⅰ線有部分平行架設(shè)(不同塔)線路，當(dāng)甲乙Ⅰ線發(fā)生接地故障時(shí)，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(chǎn)生較強(qiáng)的互感，使甲乙Ⅰ線上流過(guò)的零序電流增大，而與甲乙Ⅰ線并列雙回運(yùn)行卻不同塔也不平行架設(shè)的甲乙Ⅱ線上，所流過(guò)的零序電流減小甚至與甲乙Ⅰ線反向。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)輸電能力的不斷提高，同桿架設(shè)、平行架設(shè)越來(lái)越多，線路間的零序互感作用對(duì)零序等值產(chǎn)生了較大影響。為減少因保護(hù)不正確動(dòng)作引起的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，我們應(yīng)該努力推動(dòng)整定計(jì)算中平行線之間的零序互感阻抗使用實(shí)測(cè)值，運(yùn)用可靠準(zhǔn)確的零序互感參數(shù)進(jìn)行整定計(jì)算；合理設(shè)置電網(wǎng)運(yùn)行方式，對(duì)主變中性點(diǎn)直接接地的變電站雙回線應(yīng)分列運(yùn)行；合理設(shè)置主變中性點(diǎn)接地方式，簡(jiǎn)化保護(hù)配置和整定。

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

[2]國(guó)電南京自動(dòng)化公司線路保護(hù)說(shuō)明書(shū)[Z]

2014-02-20

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