双回线与部分平行架设线路零序保护事件分析

徐凤玲

(三亚供电局，海南 三亚 572000)

双回线与部分平行架设线路零序保护事件分析

徐凤玲

(三亚供电局，海南 三亚 572000)

针对一起双回线与部分平行架设线路零序保护事件，分析了平行线路零序互感实测参数、电网运行方式、主变中性点接地方式等对零序保护的影响。

双回线；平行架设；零序互感；零序保护

0 引言

电网的发展对电网输送能力提出了更高要求，输电线路不断增加。当前土地资源日益紧张，线路走廊越来越有限，为了提高土地利用率和节约建设投资，提高输电线路的输送能力，在高压输电网络中，平行架设、双回线同杆架设越来越普遍。平行架设、双回线的零序互感参数实测、运行方式安排直接影响保护动作的正确性。本文针对一起双回线与部分平行架设线路零序保护动作情况，分析平行线路零序互感实测参数、电网运行方式、主变中性点接地方式等对零序保护的影响。

1 系统介绍

如图1所示，220 kV甲站110 kVⅠ、Ⅱ母并列运行，110 kV甲丙Ⅰ线运行于Ⅰ母，110 kV甲乙Ⅰ线、Ⅱ线双回并列运行供110 kV乙站。110 kV乙站因10 kV侧有风电上网，2台主变中性点直接接地运行。110 kV甲乙Ⅰ线与110 kV甲丙Ⅰ线有部分线路不同塔平行架设。

图1 系统接线简图

2 保护配置及投退

110 kV甲丙Ⅰ线甲站配置常规的距离保护、零序保护，型号为PSL621C，丙站侧终端不配置保护；110 kV甲乙Ⅰ线、110 kV甲乙Ⅱ线双回配置具有差动保护的线路保护装置，型号为PSL621D。110 kV甲乙Ⅰ线、Ⅱ线双回并列运行供110 kV乙站，110 kV甲乙Ⅰ线、Ⅱ线甲站保护和重合闸正常投入，零序Ⅰ段退出；110 kV甲乙Ⅰ线、Ⅱ线乙站保护跳闸投入，重合闸退出。

3 保护动作分析

某日，晴天。110 kV甲丙Ⅰ线距甲站5.25 km处发生C相接地故障，甲站接地距离Ⅰ段、零序Ⅰ段出口跳闸，重合闸不成功。同时，110 kV甲乙Ⅰ线乙站零序Ⅰ段动作出口，重合闸动作开关未重合(乙站重合闸退出)。110 kV甲丙Ⅰ线丙站未配置保护，故无保护动作。110 kV甲乙Ⅰ线甲站侧保护只启动未动作。

(1) 查看甲站110 kV甲丙Ⅰ线保护波形，可看出110 kV甲丙Ⅰ线发生C相接地故障，故障持续时间为70 ms，故障电流为6 832 A，达到零序Ⅰ段保护动作值，故甲乙Ⅰ线保护动作。因人为故障，未能快速消除。1 574 ms重合不成功。从波形上看，零序电压与零序电流的相角关系为Arg(3U0/3I0)=270°，而线路保护零序功率方向元件动作范围为175°≤Arg(3U0/3I0)≤325°，甲丙Ⅰ线保护动作正确。

(2) 查看110 kV甲乙Ⅰ线乙站保护波形可看出，故障时A、B、C相三相电流突增，且大小相等，相位相同。可见三相电流均为零序电流。最大3I0峰值为1 753 A。A、B相电压基本不变，C相电压明显降低，同时产生明显的3U0，零序电压与零序电流的相角关系为Arg(3U0/3I0)=270°，此零序功率方向与甲站甲丙Ⅰ线相同。故障持续时间60 ms。上述是线路发生单相接地故障，中性点直接接地的负荷侧线路保护的电气特征。零序电流大小及零序功率方向均满足动作条件，零序保护Ⅰ段动作正确。

(3) 查看110 kV甲乙Ⅰ线甲站波形，与甲乙Ⅰ线乙站波形基本一致，电流电压特征相同。故障持续时间60 ms。不同的是零序电压与零序电流的相角关系为Arg(3U0/3I0)=90°，不满足零序功率方向动作条件(175°≤Arg(3U0/3I0)≤325°)。甲乙Ⅰ线甲站零序电流与乙站零序电流大小相等，零序功率方向相反，说明故障点在区外。

(4) 查看110 kV甲乙Ⅱ线乙站波形，与甲乙Ⅰ线甲站相仿。三相电流大小相等，相位相同。最大3I0有效值为1 018 A，未达到零序Ⅰ段定值1 200 A。A、B相电压基本不变，C相电压明显降低，产生明显的3U0。故障持续时间约70 ms(与甲丙Ⅰ线故障持续时间相同)。零序电压与零序电流的相角关系为Arg(3U0/3I0)=90°，不满足零序功率方向动作条件(175°≤Arg(3U0/3I0)≤325°)。从波形可看出故障是由甲站甲丙Ⅰ线故障引起。从波形的细微变化中还可看出，保护启动约58 ms后，零序电压波形几乎不变，而零序电流突然反向。此时甲乙Ⅰ线已跳开，甲丙Ⅰ线故障还未切除，甲乙Ⅱ线零序电流转为反向，零序电压与零序电流的相角关系变为Arg(3U0/3I0)=270°，此过程仅持续了10 ms，甲丙Ⅰ线故障切除后，甲乙Ⅱ线恢复为正常负荷电流。因此，甲乙Ⅱ线乙站保护不应动作。

(5) 查看110 kV甲乙Ⅱ线甲站保护波形，与甲乙Ⅱ线乙站类似。三相电流大小相等，相位相同。最大3I0有效值为1 018 A，与甲乙Ⅱ线乙站一致。A、B相电压基本不变，C相电压明显降低，同时产生明显的3U0。故障持续时间约69 ms(与甲丙Ⅰ线故障持续时间相同)。与甲乙Ⅱ线乙站不同的是，本侧零序电压与零序电流的相角关系为Arg(3U0/3I0)=270°。同样，在保护启动约59 ms后，零序电压波形几乎不变，而零序电流突然反向。此时甲乙Ⅰ线跳开，甲丙Ⅰ线故障还未切除，甲乙Ⅱ线零序电流转为反向，零序电压与零序电流的相角关系变位为Arg(3U0/3I0)=90°，此过程仅维持了10 ms，甲丙Ⅰ线故障切除后，甲乙Ⅱ线恢复为正常负荷电流。

通过以上分析，110 kV甲丙Ⅰ线发生C相接地故障，负荷侧的110 kV乙站主变中性点直接接地运行，甲乙Ⅰ、Ⅱ线上流通零序电流。甲乙Ⅰ、Ⅱ线双回并列运行时，外部发生接地故障，在甲乙Ⅰ、Ⅱ线上应流经相同方向的零序电流。而此次甲乙Ⅰ线零序电流达1 493 A，且作为双回线之一的甲乙Ⅱ线上出现与甲乙Ⅰ线方向相反的零序电流1 018 A，在甲乙Ⅰ线保护动作跳开后(即相对时间60 ms的时刻)，甲乙Ⅱ线零序电流才转变方向，呈现出正常情况下外部接地故障而本线应有的零序电流方向。上述现象的出现可能是由于甲乙Ⅰ线与甲丙Ⅰ线有部分平行架设(不同塔)线路，当甲乙Ⅰ线发生接地故障时，故障电流较大，甲丙Ⅰ线的零序电流与甲乙Ⅰ线的零序电流平行且方向相反，两者产生较强的互感，使甲乙Ⅰ线上流过的零序电流增大，而与甲乙Ⅰ线并列双回运行却不同塔也不平行架设的甲乙Ⅱ线上，所流过的零序电流减小甚至与甲乙Ⅰ线反向。

4 结语

随着电力系统输电能力的不断提高，同杆架设、平行架设越来越多，线路间的零序互感作用对零序等值产生了较大影响。为减少因保护不正确动作引起的电网风险，我们应该努力推动整定计算中平行线之间的零序互感阻抗使用实测值，运用可靠准确的零序互感参数进行整定计算；合理设置电网运行方式，对主变中性点直接接地的变电站双回线应分列运行；合理设置主变中性点接地方式，简化保护配置和整定。

[1]徐习东，黄旭聪，王全，等.同走廊线路零序互感对线路等值零序阻抗的影响[J].电力系统保护与控制，2011，39(4)

[2]国电南京自动化公司线路保护说明书[Z]

2014-02-20

徐凤玲(1983—)，女，宁夏中宁人，工程师，从事继电保护整定计算及运行分析工作。