同塔雙回線縱向故障特征分析及零序方向保護(hù)改進(jìn)

陳文哲 ，郝治國(guó) ，張保會(huì) ，周澤昕 ，姜憲國(guó)

（1.西安交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院 電網(wǎng)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100192）

0 引言

在高壓線路保護(hù)裝置中，基于兩端電氣量的縱聯(lián)零序方向保護(hù)具有靈敏度高、抗過(guò)渡電阻能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，一般和縱聯(lián)距離保護(hù)配合，作為高壓線路保護(hù)的主保護(hù)［1-2］。在線路末端發(fā)生接地故障或過(guò)渡電阻較大的情況下，由于保護(hù)安裝處零序電壓較小，可能引起零序方向元件無(wú)法正確動(dòng)作。因此，現(xiàn)行的零序方向元件廣泛采用零序電壓補(bǔ)償方法［3-4］。

然而以往對(duì)于同塔雙回線方向元件的研究主要還是集中在區(qū)外橫向故障導(dǎo)致健全線路零序方向保護(hù)誤動(dòng)的問(wèn)題，而針對(duì)縱向故障時(shí)，同塔雙回線零序方向保護(hù)的動(dòng)作行為還少有探討［5-11］。另外，對(duì)于同塔雙回線縱向故障的研究還停留在故障的分析方法方面，對(duì)于縱向故障的特征及保護(hù)原理的研究仍很缺乏［12-14］。同塔雙回線路的縱向故障可能由異常斷線、開(kāi)關(guān)偷跳以及單相重合閘等引起，其出現(xiàn)概率較高。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)同塔雙回線路發(fā)生縱向故障時(shí)，對(duì)于健全線路，當(dāng)前采用的零序方向保護(hù)存在因零序電壓過(guò)補(bǔ)償造成誤動(dòng)的可能。嚴(yán)重情況下，發(fā)生單回線路縱向故障時(shí)會(huì)誤切多回健全線路，直接威脅系統(tǒng)安全［15］。因此，研究同塔雙回線縱向故障電氣特征，健全線路零序縱聯(lián)零序方向元件的誤動(dòng)原因和防誤動(dòng)措施具有重要意義。

1 同塔雙回線縱向故障分析

1.1 故障分量相位分析

當(dāng)同塔雙回線發(fā)生不對(duì)稱(chēng)縱向故障時(shí)，故障斷口對(duì)序網(wǎng)的影響可以等效為在故障線路串聯(lián)一個(gè)電壓源。當(dāng)電壓互感器安裝在母線側(cè)，只考慮線路兩端母線的零序、負(fù)序電壓和流過(guò)線路兩端的零序、負(fù)序電流的大小和方向時(shí)，零序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)可以等效為如圖 1 所示電路。 圖中，0＜α＜1；ZL（0）、ZL（2）分別為兩回線的零序、負(fù)序自阻抗；Zm（0）為 I、Ⅱ回線間的零序互阻抗；ZMs（0）、ZMs（2）和 ZNs（0）、ZNs（2）分別為線路 M 側(cè)和N 側(cè)系統(tǒng)的零序、負(fù)序阻抗；ΔUF（0）、ΔUF（2）分別為故障斷口引入的零序、負(fù)序等效電勢(shì)。若為非全相運(yùn)行造成的等效縱向故障，則：

其中，ΔUMF（0）和 ΔUNF（0）分別為 M 側(cè)和 N 側(cè)斷路器斷口引入的串聯(lián)零序電壓源；ΔUMF（2）和 ΔUNF（2）分別為M側(cè)和N側(cè)斷口引入的串聯(lián)負(fù)序電壓源。

圖1 同塔雙回線縱向故障零序、負(fù)序等值網(wǎng)絡(luò)Fig.1 Equivalent zero-and negative-sequence networks of dual-circuit transmission line with longitudinal fault

故障電流的流通路徑可以分為回路1和回路2。由于同塔雙回線間存在零序互感而不存在負(fù)序互感，因此故障線路的零序電流更多地沿回路2分流，流經(jīng)健全線路，而故障線路的負(fù)序電流更多地沿回路1分流，流經(jīng)兩側(cè)系統(tǒng)。

反映同塔雙回線兩端零序、負(fù)序電壓和電流的大小和方向的示意圖如圖2所示。

圖2 同塔雙回線縱向故障零序、負(fù)序分量示意圖Fig.2 Schematic diagram of zero-and negativesequence components of dual-circuit transmission line with longitudinal fault

圖2中，下標(biāo)s=0表示零序，s=2表示負(fù)序；雙回輸電線路兩側(cè)的零序、負(fù)序電流參考方向均由母線指向線路；UM（0）、UM（2）和 UN（0）、UN（2）分別為線路 M和 N 側(cè)的零序、負(fù)序電壓；Ic1（0）、Ic2（0）和Ic1（2）、Ic2（2）分別為回路 1、回路2的零序、負(fù)序電流；IⅠ，M（0）、IⅠ，N（0）和 IⅠ，M（2）、IⅠ，N（2）分別為 I回線 M、N 側(cè)保護(hù)安裝處測(cè)得的零序和負(fù)序電流；IⅡ，M（0）、IⅡ，N（0）和 IⅡ，M（2）、IⅡ，N（2）分別為Ⅱ回線M、N側(cè)保護(hù)安裝處測(cè)得的零序和負(fù)序電流。由此得到故障線路I回線兩端保護(hù)安裝處測(cè)得的零序、負(fù)序電壓電流相位關(guān)系為：

健全線路Ⅱ回線兩端保護(hù)安裝處測(cè)得的零序、負(fù)序電壓和電流的相位關(guān)系為：

當(dāng)理想情況下忽略線路電阻分量時(shí)，由式（1）、（2）可知，I回線M側(cè)和N側(cè)測(cè)量到的零序、負(fù)序電流分別超前零序、負(fù)序電壓 90°。由式（3）、（4）可知，Ⅱ回線M側(cè)和N側(cè)測(cè)量到的零序、負(fù)序電流分別滯后零序、負(fù)序電壓90°。從而對(duì)于異常斷線造成的縱向故障，故障線路的縱聯(lián)零序、負(fù)序方向保護(hù)能夠正確將其判斷為區(qū)內(nèi)故障，非故障線路的縱聯(lián)零序、負(fù)序方向保護(hù)在不進(jìn)行零序電壓補(bǔ)償?shù)那闆r下，能夠正確將其判斷為區(qū)外故障，而對(duì)于單相重合閘跳閘期間非全相運(yùn)行造成的等效縱向故障，跳閘后的故障線路的縱聯(lián)零序、負(fù)序方向保護(hù)可能誤動(dòng)。因此輸電線路在非全相運(yùn)行時(shí)，一般退出縱聯(lián)零序、負(fù)序方向保護(hù)［16］。

1.2 故障分量幅值分析

由于同塔雙回線之間的零序互感較大，故障線路的零序電流有很大一部分沿回路2分流，在雙回線間形成環(huán)流。因此發(fā)生縱向故障時(shí)，非故障線路流過(guò)的零序電流較大而線路兩端的零序電壓較小，給零序方向元件啟動(dòng)零序電壓補(bǔ)償帶來(lái)了可能。

根據(jù)六序分量法［17］，同塔雙回線的六序參數(shù)定義如下：

其中，下標(biāo)k表示縱向故障；ZL為線路的自阻抗；Zmp為單回線內(nèi)的相間互阻抗為兩回線間的相間互阻抗為故障斷口電壓；EMs1、ENs1分別為線路M、N側(cè)系統(tǒng)的正序電勢(shì)。

則單相斷線故障時(shí)，健全線路與故障線路流過(guò)的零序電流表達(dá)式為：

線路M側(cè)、N側(cè)的零序電壓表達(dá)式為：

其中，IT0、IF0分別為T(mén)0、F0網(wǎng)的電流為故障前單回線流過(guò)的負(fù)荷電流。

由式（6）、（7）可知，當(dāng)同塔雙回線兩回線間的耦合作用越強(qiáng)，即越小時(shí)，非故障線路的零序電流IⅡ0越大，IⅡ0越接近 II0。 而且發(fā)生縱向故障后的零序電流與故障前線路流過(guò)的負(fù)荷電流I（lo0a）d成正比，說(shuō)明非故障線路的零序電流本質(zhì)上是由于斷線后負(fù)荷電流的轉(zhuǎn)移造成的。由式（8）、（9）可知，系統(tǒng)與線路的零序阻抗比越小，線路兩端的零序電壓越小。兩回線間的耦合作用同樣會(huì)影響線路兩端零序電壓的大小，當(dāng)越小時(shí)，流過(guò)兩端系統(tǒng)的零序電流越小，則線路兩端的零序電壓越小。

2 帶補(bǔ)償零序方向保護(hù)誤動(dòng)分析

當(dāng)線路末端發(fā)生接地故障或過(guò)渡電阻較大時(shí)，保護(hù)安裝處測(cè)量到的零序電壓幅值可能小于零序方向元件的零序電壓門(mén)檻值。為了提高零序方向保護(hù)的靈敏度，當(dāng)為零序電壓門(mén)檻值，I0MK為零序電流門(mén)檻值）時(shí)，引入零序電壓補(bǔ)償：

其中，U0和I0分別為保護(hù)處測(cè)量到的零序電壓和零序電流；U′0為補(bǔ)償后的零序電壓；Zcom，0通常取線路全長(zhǎng)的零序阻抗。

當(dāng)補(bǔ)償后的零序電壓幅值大于零序電壓門(mén)檻值時(shí)，進(jìn)行零序方向的計(jì)算。在滿(mǎn)足如下判據(jù)時(shí)判斷為正向故障：

其中，φsen為輸電線零序靈敏角。

當(dāng)輸電線路區(qū)內(nèi)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)接地故障時(shí)，該保護(hù)能可靠動(dòng)作。當(dāng)輸電線路區(qū)外發(fā)生不對(duì)稱(chēng)接地故障時(shí)，如果小于零序電壓門(mén)檻值，則經(jīng)補(bǔ)償后的零序電壓幅值會(huì)越補(bǔ)越小，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。

然而當(dāng)同塔雙回線發(fā)生單相斷線故障，且故障前傳輸容量較大，系統(tǒng)與線路的零序阻抗比較小時(shí)，故障后健全線路上有此時(shí)線路M側(cè)的零序方向元件啟動(dòng)零序電壓補(bǔ)償。根據(jù)式（10），補(bǔ)償后M側(cè)的零序電壓的表達(dá)式為：

由于雙回線間零序互感的存在，M側(cè)零序電壓與N側(cè)零序電壓的關(guān)系為：

因?yàn)?IⅠ，M（0）與 IⅡ，M（0）方向相反，所以按式（12）補(bǔ)償零序電壓會(huì)造成零序電壓的“過(guò)補(bǔ)償”，即，補(bǔ)償后的零序電壓高于零序電壓門(mén)檻值，滿(mǎn)足方向判別條件，且與補(bǔ)償前的零序電壓方向相反。健全線路兩側(cè)的零序電壓與補(bǔ)償后零序電壓的關(guān)系如圖3所示。根據(jù)式（11）可知，補(bǔ)償零序電壓后，零序方向元件必然誤判為發(fā)生正方向故障。類(lèi)似地，N側(cè)的零序方向元件也有可能發(fā)生誤判。

圖3 健全線路零序電壓分布示意圖Fig.3 Schematic diagram of zero-sequence voltage distribution of healthy line

根據(jù)我國(guó)部分電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，重合閘的最短時(shí)間為0.3～0.4 s，而保護(hù)的出口時(shí)間約為10～25 ms。故障線路重合閘前的這段時(shí)間已經(jīng)足夠使非故障線路的保護(hù)信號(hào)出口，因此非全相運(yùn)行造成的等效縱向故障可能導(dǎo)致非故障線路的保護(hù)誤動(dòng)作。

綜合上述分析可知，對(duì)于系統(tǒng)零序阻抗與線路零序阻抗模值的比值較小的同塔雙回線路，在傳輸較大功率時(shí)，若發(fā)生單相縱向故障則健全線路的帶補(bǔ)償零序方向保護(hù)可能誤動(dòng)作。

3 零序方向保護(hù)防誤動(dòng)改進(jìn)

3.1 負(fù)序電流門(mén)檻

由于零序電壓不足常出現(xiàn)在靠近線路末端發(fā)生經(jīng)高阻接地故障時(shí)，因此在引入負(fù)序電流門(mén)檻值前需要考察縱向故障時(shí)與線路末端接地故障時(shí)線路首端負(fù)序電流與零序電流的大小關(guān)系。根據(jù)第1節(jié)的同塔雙回線縱向故障特征分析結(jié)果可知，發(fā)生不對(duì)稱(chēng)縱向故障后，受零序互感的影響，故障線路的零序電流有很大一部分流過(guò)健全線路在兩回線間形成環(huán)流，而故障線路的負(fù)序電流更多地流過(guò)兩側(cè)系統(tǒng)，流過(guò)健全線路的負(fù)序電流很小。另一方面，輸電線路在發(fā)生不對(duì)稱(chēng)橫向故障時(shí)，故障點(diǎn)均會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)序電流。如同塔雙回線末端發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)的零序電流 IF（0）與負(fù)序電流 IF（2）大小相等、方向相同，線路首端測(cè)量到的零序與負(fù)序電流滿(mǎn)足如下關(guān)系：

如同塔雙回線末端發(fā)生相間金屬性接地故障時(shí)，故障點(diǎn)的零序電壓 UF（0）與負(fù)序電壓 UF（2）大小相等、方向相同，線路首端測(cè)量到的零序與負(fù)序電流有如下關(guān)系：

由于發(fā)生同塔雙回線末端故障時(shí)，輸電線路的零序阻抗的模值遠(yuǎn)大于其正序阻抗的模值，即有：，因此結(jié)合式（14）、（15）可知，在靠近線路末端發(fā)生不對(duì)稱(chēng)接地故障時(shí)，線路首端檢測(cè)到的零序電流通常小于負(fù)序電流。且由發(fā)生兩相接地故障時(shí)的對(duì)稱(chēng)分量復(fù)合序網(wǎng)可知，隨著故障點(diǎn)接地電阻的增大，故障點(diǎn)流過(guò)的零序與負(fù)序電流的比值會(huì)進(jìn)一步減小。

根據(jù)負(fù)序電流在縱向故障與橫向故障時(shí)的特征差異，建議在零序電流達(dá)到門(mén)檻值而零序電壓不足時(shí)，增加負(fù)序電流判據(jù)如下：

其中，I2為保護(hù)處測(cè)量到的負(fù)序電流；為保留一定裕度，Krel取為 0.5～0.8。

在線路末端發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的不對(duì)稱(chēng)接地故障時(shí)，式（16）所示判據(jù)滿(mǎn)足，零序電壓補(bǔ)償不會(huì)閉鎖。而在同塔雙回線發(fā)生不對(duì)稱(chēng)縱向故障時(shí)，該判據(jù)往往不滿(mǎn)足，因而不進(jìn)行零序電壓補(bǔ)償，閉鎖該側(cè)的方向元件。

3.2 負(fù)序方向判別

當(dāng)負(fù)序電流與負(fù)序電壓均達(dá)到門(mén)檻值時(shí)直接用負(fù)序分量判別方向。根據(jù)第1節(jié)的分析結(jié)論，同塔雙回線發(fā)生不對(duì)稱(chēng)縱向故障時(shí)，健全線路的負(fù)序方向元件能準(zhǔn)確判斷為反方向故障，不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)作。

負(fù)序方向的判斷與零序方向類(lèi)似，當(dāng)滿(mǎn)足如下判據(jù)時(shí)判斷為正向故障：

其中，φsen，2為負(fù)序靈敏角；U′2為補(bǔ)償后的負(fù)序電壓。

3.3 負(fù)序電壓閉鎖條件

與零序電壓補(bǔ)償相似，當(dāng)負(fù)序電流模值大于負(fù)序電流門(mén)檻值I2MK、負(fù)序電壓模值小于負(fù)序電壓門(mén)檻值U2MK時(shí)，引入負(fù)序電壓補(bǔ)償：

其中，Zcom，2取為線路全長(zhǎng)的負(fù)序阻抗 Z2（2）。

在I回線發(fā)生不對(duì)稱(chēng)縱向故障時(shí)，由于雙回線間不存在負(fù)序互感，則M側(cè)負(fù)序電壓與N側(cè)負(fù)序電壓的關(guān)系為：

即線路一側(cè)的負(fù)序電壓經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后與線路對(duì)側(cè)的負(fù)序電壓相等，并不會(huì)出現(xiàn)零序電壓“過(guò)補(bǔ)償”的現(xiàn)象。當(dāng)某一側(cè)測(cè)量到的負(fù)序電壓模值低于負(fù)序電壓門(mén)檻值而啟動(dòng)負(fù)序電壓補(bǔ)償后，補(bǔ)償后的負(fù)序電壓等于對(duì)側(cè)的負(fù)序電壓；若對(duì)側(cè)的負(fù)序電壓模值低于負(fù)序電壓門(mén)檻值，則補(bǔ)償后的負(fù)序電壓模值依然低于負(fù)序電壓門(mén)檻值，本側(cè)方向元件閉鎖，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作；若對(duì)側(cè)的負(fù)序電壓模值高于負(fù)序電壓門(mén)檻值，則對(duì)側(cè)的方向元件可以通過(guò)計(jì)算負(fù)序方向角判別為反向故障，縱聯(lián)保護(hù)同樣不會(huì)誤動(dòng)作。

3.4 方向元件綜合邏輯

結(jié)合負(fù)序分量改進(jìn)后的單側(cè)方向元件的故障方向識(shí)別流程如圖4所示。

根據(jù)第1節(jié)的分析結(jié)果可知，對(duì)于同塔雙回線不對(duì)稱(chēng)縱向故障，健全線路的負(fù)序電流通常小于零序電流，即滿(mǎn)足此時(shí)方向元件閉鎖，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作；當(dāng)時(shí)，直接按照式（17）計(jì)算負(fù)序方向角，健全線路兩側(cè)的方向元件能正確判斷為發(fā)生反向故障；當(dāng)且時(shí)，通過(guò)負(fù)序電壓閉鎖條件能夠保證健全線路方向保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作。

圖4 改進(jìn)后方向元件的故障方向識(shí)別流程Fig.4 Flowchart of fault direction detection by improved directional element

對(duì)于同塔雙回線不對(duì)稱(chēng)接地故障，由于輸電線路在發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路故障時(shí)均會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量，且在短路故障點(diǎn)靠近線路末端時(shí)，受輸電線路零序阻抗大于負(fù)序阻抗的影響，線路首端的負(fù)序電流往往大于零序電流，因此對(duì)于短路故障點(diǎn)靠近末端、線路首端零序電壓不足的情況，零序電壓補(bǔ)償不會(huì)被閉鎖，改進(jìn)后的方向保護(hù)具有足夠高的靈敏度。

4 仿真驗(yàn)證

利用PSCAD/EMTDC對(duì)西北電網(wǎng)某330 kV雙端共母線同塔雙回線路進(jìn)行仿真。線路長(zhǎng)150 km；線路正序阻抗、零序阻抗及線間零序互阻抗取該線路理想換位時(shí)的數(shù)值，分別為0.0202+j0.2762Ω/km、0.3541+j0.922 Ω /km、0.3339+j0.6458 Ω /km；兩側(cè)系統(tǒng)的正序阻抗均為0.458+j5.2289 Ω；兩側(cè)系統(tǒng)的零序阻抗均為0.896+j3.898 Ω；基準(zhǔn)功率為SB=500 MV·A；電壓互感器變比為3300 V/1 V，電流互感器變比為2 500 A/1 A。以同塔雙回線發(fā)生單相斷線故障為例，1 900 ms時(shí)發(fā)生I回線A相接地故障，2 000ms時(shí)I回線A相兩側(cè)斷路器跳開(kāi)。

4.1 故障分量相位仿真

當(dāng)電壓互感器安裝在母線側(cè)，線路兩端按式（11）、式（17）分別計(jì)算得到的零序、負(fù)序方向角如圖5所示?？梢?jiàn)未經(jīng)零序電壓補(bǔ)償時(shí)，故障線路兩端的零序、負(fù)序方向角均落入正向故障區(qū)域，健全線路兩端的零序、負(fù)序方向角均落入反向故障區(qū)域。

圖5 同塔雙回線兩端的零序、負(fù)序方向角Fig.5 Zero-and negative-sequence directional angles of both ends of dual-circuit transmission line

4.2 故障分量幅值仿真

故障線路和健全線路流過(guò)的零序、負(fù)序電流幅值隨故障前線路傳輸功率的變化情況如圖6所示，圖中故障前線路傳輸功率為標(biāo)幺值。由圖6可見(jiàn)，故障后輸電線路流過(guò)的零序、負(fù)序電流的幅值與故障前輸電線路的負(fù)荷功率成正比；故障線路上的負(fù)序電流幅值大于零序電流幅值，而健全線路上的零序電流幅值遠(yuǎn)大于負(fù)序電流幅值；故障線路零序電流中，有很大一部分為沿健全線路分流的零序電流。此仿真結(jié)果與第1節(jié)分析結(jié)論一致。

4.3 零序方向保護(hù)動(dòng)作特性仿真

圖6 零序、負(fù)序電流幅值Fig.6 Amplitudes of zero-and negativesequence currents

因?yàn)閱蜗嘀睾祥l形成等效縱向故障后，Ⅰ回線的零序方向保護(hù)退出，此時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮健全線路，即Ⅱ回線的零序方向保護(hù)的動(dòng)作行為。零序電流門(mén)檻值I0MK=0.06 A，零序電壓門(mén)檻值為U0MK=0.5 V，負(fù)序電壓門(mén)檻值為U2MK=0.5 V。不同傳輸功率下，健全線路的零序方向保護(hù)的故障判別結(jié)果如表1所示。表中，保護(hù)1指不帶零序電壓補(bǔ)償?shù)牧阈蚍较虮Ｗo(hù)，保護(hù)2指帶零序電壓補(bǔ)償?shù)牧阈蚍较虮Ｗo(hù)，保護(hù)3指本文提出的改進(jìn)后的零序方向保護(hù)；“+”代表判別結(jié)果為正向故障，“-”代表判別結(jié)果為反向故障，“/”代表由于故障分量沒(méi)有達(dá)到門(mén)檻值，零序方向元件處于閉鎖狀態(tài)；Pload為標(biāo)幺值。

表1 縱向故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作特性Table 1 Operational characteristics of protection during longitudinal fault

輸電線路傳輸功率較小時(shí)，縱向故障后健全線路流過(guò)的零序電流有限，沒(méi)有達(dá)到零序電流的啟動(dòng)門(mén)檻值，3種保護(hù)均處于閉鎖狀態(tài)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。隨著輸電線路傳輸功率的增大，帶零序電壓補(bǔ)償?shù)牧阈蚍较虮Ｗo(hù)會(huì)誤動(dòng)。而對(duì)于本文提出的改進(jìn)后的零序方向保護(hù)，由于引入了負(fù)序電流門(mén)檻，在發(fā)生縱向故障后，健全線路的負(fù)序電流遠(yuǎn)小于零序電流，因此能夠準(zhǔn)確閉鎖方向元件，防止保護(hù)誤動(dòng)。

進(jìn)一步考察改進(jìn)后零序方向保護(hù)在發(fā)生不對(duì)稱(chēng)接地故障時(shí)的靈敏性。以I回線A相接地故障為例，過(guò)渡電阻為100 Ω，故障位置不同時(shí)，故障線路的零序方向保護(hù)故障判別結(jié)果如表2所示。表中，p為故障點(diǎn)到M側(cè)距離占線路總長(zhǎng)的比例。同樣以I回線A相接地故障為例，在線路末端（p=0.9）經(jīng)不同過(guò)渡電阻故障時(shí)，故障線路的零序方向保護(hù)故障判別結(jié)果如表3所示。

表2 不同位置接地故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作特性Table 2 Operational characteristics of protection during grounding faults at different locations

表3 經(jīng)不同大小過(guò)渡電阻接地故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作特性Table 3 Operational characteristics of protection during grounding faults with different transition resistances

由表2、3可知，對(duì)于系統(tǒng)零序阻抗較小的同塔雙回線，在線路末端經(jīng)較大過(guò)渡電阻短路時(shí)，不帶零序電壓補(bǔ)償?shù)牧阈蚍较蛟捎诹阈螂妷翰蛔闾幱陂]鎖狀態(tài)，而本文提出的改進(jìn)后的零序方向保護(hù)在該故障下依然具有較高的靈敏度，能夠正確動(dòng)作，具備更強(qiáng)的承受過(guò)渡電阻能力。

5 結(jié)論

a.對(duì)于異常斷線造成的縱向故障，故障線路的縱聯(lián)零序、負(fù)序方向保護(hù)能夠正確判斷為區(qū)內(nèi)故障，非故障線路的縱聯(lián)零序、負(fù)序方向保護(hù)在不進(jìn)行零序電壓補(bǔ)償?shù)那闆r下，能夠正確判斷為區(qū)外故障。而對(duì)于單相重合閘跳閘期間造成的等效縱向故障，跳閘后的故障線路的縱聯(lián)零序、負(fù)序方向保護(hù)可能誤動(dòng)。

b.在同塔雙回線發(fā)生縱向故障時(shí)，健全線路流過(guò)的零序電流本質(zhì)上是由于潮流轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的。健全線路流過(guò)的零序電流和線路兩端的零序電壓與故障前線路流過(guò)的負(fù)荷電流成正比。系統(tǒng)與線路的零序阻抗模值之比越小，兩回線間的耦合作用越強(qiáng)，線路系統(tǒng)側(cè)的零序電壓越小。

c.在同塔雙回線發(fā)生單相故障跳開(kāi)后，如果健全線路上流過(guò)的零序電流模值高于門(mén)檻值，兩端的零序電壓低于門(mén)檻值，則健全線路帶零序電壓補(bǔ)償?shù)牧阈蚍较虮Ｗo(hù)會(huì)誤動(dòng)作。

d.本文提出零序方向保護(hù)改進(jìn)方法只利用單回線電氣信息，能夠保證在同塔雙回線發(fā)生不對(duì)稱(chēng)縱向故障時(shí)，健全線路的零序方向保護(hù)不誤動(dòng)，在輸電線路末端發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)擁有較高的靈敏度。

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