电力双回线路继电保护的原理及特点

舒征

（贵州省兴义供电局，贵州 兴义 562400）

1 双回线路继电保护的特点

1.1 线间互感及跨线故障对继电保护的影响

除了在同一回线相间存在互感外，同杆双回线线间也存在互感的影响。故障情况下，双回线上的电压和电流不仅取决于本线路运行情况，而且还受另一回线电气量感应影响，其中以零序互感的影响最为突出。若不采取应对措施，可能导致接地距离保护和零序方向保护等发生拒动或误动。此外，在发生跨线故障时，电气量的变化特征与单回线故障时的情况也存在明显差异，给基于单侧电量的保护原理，如距离保护和功率方向保护等带来了许多新的问题。

1.2 不同运行方式下保护灵敏度的差异

同杆双回线有双回线同时运行、单回线运行、双线组合全相运行（准三相运行）、双回线（或单回线）非全相运行等多种运行方式。由于线间互感的存在，在不同的运行方式下发生故障时，线路的故障电压和故障电流存在很大的差异，进而导致在不同运行方式下的保护灵敏度并不相同。因此，需考虑保护配置方案和定值在不同运行方式下的适应性和灵敏度问题。

1.3 跨线故障选相

对于同杆双回线的异名跨线故障，保护装置存在误切双回线的可能，对系统稳定运行产生影响。例如，发生IA IIBG故障时，应该由I回线两侧跳A相、II回线两侧跳B相，但保护装置很容易误判为双回线都发生AB相间短路故障而同时跳开两回线，给系统稳定带来不必要的影响。因此需要研究有效的跨线故障选相方案，在系统发生上述类似故障时能够选跳线路，以维持两侧系统的联系。

1.4 自动重合闸

同杆并架线路发生跨线永久性故障时，应尽量避免两回线重合闸配合不当，导致重合于永久性相间故障，对系统造成严重的二次冲击。例如，发生IA IIBG永久性故障时，当I回线两侧跳A相、II回线两侧跳B相后，若两回线同时重合，相当于再次重合于ABG相间短路，将产生很大的短路电流，并导致两条线路同时切除，从而严重危及电网的稳定运行。此外，当两侧系统主要依靠双回线联系时，也需考虑如何协调两回线的重合闸方式，尽量保证跨线故障切除后，两侧系统仍能保持良好的互联运行，以提高电网的安全稳定运行水平。

1.5 更高的可靠性要求

相对单回线路而言，双回线传输功率更大，两侧系统联系更强，其安全稳定运行对系统稳定更为重要，这就对同杆双回线路的保护提出了更高的可靠性要求。需要保护装置能够更加快速、准确而又有选择性地切除故障线路。

2 同杆双回线路继电保护原理及应用

2.1 分相（分线）电流纵差保护

分相电流差动保护是指按相比较线路两侧电流的幅值及相位。如果两侧的电流差或者相位超过动作值时，线路两侧同时按相切除故障相。同杆双回线路每相都有两回出线，因此传统的分相电流差动保护在双回线中实为分线差动的形式。分相电流差动有良好的故障选相能力，保护效果不受系统振荡及负荷影响、对全相和非全相运行中的故障均能正确选相并跳闸。所以它是目前同杆双回线最理想和应用最为广泛的保护之一。在光纤通信条件满足的情况下，应考虑优先装设。分相电流差动保护应用于超高压长线路时，受线路分布电容的影响较大。

2.2 纵联距离（方向）保护

对于同杆并架双回线，当通道条件不具备，或为了满足主保护动作原理的双重化配置要求，常采用纵联距离（方向）保护作为线路主保护。同时，距离保护也广泛用于同杆并架线路的后备保护。线间互感的存在，使得双回线路中纵联距离和纵联方向保护的配置方案和整定相比传统单回线路复杂很多，邻线零序电流通过互感会对接地距离保护产生影响，使保护范围缩短或超越 ，因此在实际运行中常考虑缩短单侧距离保护的动作范围。为了减小零序互感的影响，提出了一种利用邻线零序电流进行补偿的距离保护方案。但采用相邻线路零序电流补偿时，仍存在故障相对健全相的影响如何、应该怎样补偿及健全相会不会误动等问题；同时还要考虑在故障相近侧跳闸后，健全相会不会因零序电流的影响而发生相继误动等问题。

2.3 横联差动保护

横联差动保护的基本原理是在同一侧比较双回线的电流，不需要增加额外的保护通信通道。根据电流的方向是否引入动作判据的差异，横差保护可分为横联方向差动保护和电流平衡保护两种形式。电流平衡保护只比较两回线电流的大小，适合安装于单侧电源供电的平行双回线的电源侧，而不能用于单电源双回线路的负荷端，在双电源系统中的弱电源端其保护的灵敏度往往是不够的。此外，当发生含同名故障相的跨线故障时，由于两相电流相等而会导致保护拒动。按保护功能的不同，横联差动还可以分为相间和零序（接地）差动两种形式。相间横差保护分别取不同相别的两回线的差流作为动作判据；零序差动保护则由两回线的零序电流作比较，将双回线两个零序电流的和或者差作为动作量的判据的都有应用。另外，零序横差保护定值应躲开相邻线路故障时流过双回线的零序差电流，如果双回线间互感较大而在定值整定中考虑不充分时，会导致横差保护误动。

3 同杆双回线路继电保护配置

目前我国已有一系列同杆双回线路投入运行，现结合相关文献对现有同杆双回线路保护的配置情况作分析探讨。

3.1 500kV电压等级的双回线路保护配置

洪龙线路是我国第一条全线同杆并架的500kV电压等级线路，全长180km。受当时技术条件的限制，最初保护装置配置和通道的组织并未考虑同杆双回线路跨线故障的选相问题，主保护配置采用微机高频方向保护和高频距离保护构成的双重化配置形式。在该保护配置下，当发生异名跨线故障情况时，会导致双回线同时三相跳闸，对电力输送效率和系统稳定带来影响。

3.2 330kV电压等级同杆双回线路保护配置实例

330kV南郊双回线路全长240km，属于局部同杆并架线路，同杆架设部分占整体线路的65%，于上世纪90年代初期投入运行。按当时的技术条件，双回线采用快速方向和快速高频闭锁距离保护构成主保护的双重化。在该保护配置下，系统发生的各类故障，保护基本都能正确动作。但保护在实际运行中存在一些缺陷，首先，双回线合环时如果运行线路的功率较大，合环点电压相角差过大，合环后会导致快速方向保护误动；其次，当安康侧机组全停为弱电源侧时，快速方向保护的阻抗元件灵敏度不满足要求，会造成保护拒动和选相失败，建议，当条件允许时，同杆双回线路可考虑选用纵差保护方案。

4 几点结论

结合本文对同杆双回线保护原理及工程应用的调研分析，可总结以下特点以及需要进一步开展的研究工作，供同行讨论与参考：

（1）分相（分线）电流差动具有良好的保护性能和故障选相能力，实际运行情况也一再表明，在通道条件允许的情况下，应该优先选用。

（2）出于保护双重化和后备保护的要求，目前尚需继续对受线间互感影响而复杂化的距离保护、零序保护等保护方案等开展更深入的量化研究，包括这些保护方案的合理配合。

（3）同杆双回线路保护的不正确动作情况主要是由于对线间互感情况下保护的整定计算缺乏更加量化的计算研究、保护装置本身以及所配置方案对双回线路复杂的系统结构和运行方式考虑不充分所致。

[1]舒印彪，赵丞华.研究实施中的500kV同塔双回紧凑型输电线路[J].

[2]潘靖，易辉，陈柏超.我国紧凑型与同塔双回输电现状与展望[J].

[3]GB/T 14598.20-2007/IEC60255-26 2004.量度继电器和保护装置的电磁兼容要求.