局部同塔输电线路的接地距离保护影响及对策分析

张小龙　高伟

摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，如果局部同塔输电线路发生接地故障，会产生接地距离保护的误动，需要工作人员采取应对措施，减少故障发生的可能性。基于此，本文提出了分析不同塔的输电线路特征、改变架设方式、仿真验证、采用新型接地技术四个方面措施，进行局部同塔输电线路的接地距离保护。

关键词：局部同塔输电线路;接地距离;解决措施

引言

随着电力负荷的快速增长和电力系统的不断发展，同塔及局部同塔输电线路大量出现。同塔及局部同塔输电线路能在满足可靠性要求的基础上，提高单位线路走廊宽度下的输电能力，降低电力建设投资，这些都是国内外电网共同追求的目标。同塔及局部同塔输电线路之间的正序和负序互感很小，一般可以忽略不计，但线路之间的零序互感较大，对通信及继电保护造成的严重影响不能忽略。在此问题上，国内外学者进行了深入的研究。对同塔双回输电线路的电气特性进行了分析，指出了特高压UHV（ultra-highvoltage）同塔双回线间的零序互感影响接地距离保护范围的准确性。分析了同塔双回线不同运行方式与零序补偿系数的关系，指出接地距离保护的测量阻抗受运行方式的影响，并提出可以根据运行方式选择相应的零序补偿系数。分析了UHV同塔双回线路在不同运行方式下，零序互感对接地距离保护零序电流补偿系数和测量阻抗的影响，提出了通过切换定值区的方式进行接地距离保护零序电流补偿系数整定的方法。分析了UHV交直流电网中交流系统发生对称故障与不对称故障时的机电-电磁暂态过程，指出交流系统扰动会对电网产生较大冲击。指出双回线外部相间不接地故障时，双回线内部的零序环流会造成超高压EHV（extra-highvoltage）同塔双回线零序方向纵联保护误动，并提出增加负序方向元件和工频故障分量的方向元件作为改进措施。选取不同的同塔四回线相模变换矩阵，研究经相模变换后各模量对各种故障类型的不同反映特征，并提出了适用于同塔四回输电线路的基于模量新型电流差动保护。指出架设在同一出线走廊的平行双回线及相邻线路之间存在零序互感，平行双回线会产生零序循环电流，在相邻线路发生接地故障时该电流会造成电路平衡电流保护误动。综述了同杆双回线路保护及自动重合闸的现状及研究动态，并指出应用中还存在的问题。同塔并架输电方式是我国电网建设的必然趋势，但实际上全线同塔并架双回的输电线路并不多见，工程实际中还存在大量局部同塔线路的情况。局部同塔是同塔输电线路中的一种特殊架设方式。现有的研究主要集中在完全同塔多回线路故障分析及保护原理的研究。由于局部同塔输电线路结构的特殊性，目前对局部同塔多回输电线路故障分析与保护原理的研究较少。与常见的完全同塔输电线路一样，由于零序互感的存在，发生故障时保护安装处测量的零序电流会产生变化，会造成以零序电气量相关的保护误判，从而导致保护的拒动或误动。此外，局部同塔输电线路因其特殊性，有着不同的故障特性。给出了局部同塔双回线一回线故障时，由于零序互感及双回线闭合环网的存在，导致双回线某侧开关跳闸的相关案例。

1局部同塔输电线路架设方式及等值电路

完全不同塔双回线路的两回线之间可以忽略互感的存在，即不同塔的双回输电线路可以看作2条单回线处理。而单回输电线路因线路不换位等原因引起的不对称和不平衡电流问题已有很多研究成果，本文不再赘述。

2如何进行局部同塔输电线路的接地距离保护

2.1分析不同塔的输电线路特征

技术人员主要对完全不同塔、局部同塔和完全同塔输电线路发生单相接地故障时的零序电流特征进行分析研究。第一，局部同塔输电线路。一般系统的电压为1000kV，其系统正序阻抗是0.001+j49.34Ω，零序阻抗0.001+j46.03Ω。如果运用鼓型架设方式，则保证塔高为54米，回线之间的距离为30米，若运用单回输电线路采用三角型架设方式，需要将塔高设为30米。当双回线中的一条线路发生单相接地故障时，需要运用不同的零序电流计算方式。第二，完全不同塔输电线路。当在线路中发生故障时看，技术人员需要保证非故障回线零序电流预期的比值小于一，也就是说完全不同塔输电线路的一回线发生故障时非故障线路零序电流始终小于故障线路零序电流。第三，完全同塔输电线路。与完全不同塔输电线路不同的是，完全同塔输电线路中发生单相接地故障，故障点两侧会产生同方向的零序电流，单相接地故障与其两侧的零序电流大小与系统参数和故障位置有关，所以需要保证故障点两侧的零序电流相等且两回线之间的零序互感相等。

2.2完全同塔输电线路发生接地故障时的零序电流分布

完全同塔输电线路故障回线零序电流将受到非故障线路零序电流的影响。设定S端、N端系统阻抗相等，两回线的零序自阻抗相同，由以上分析可知当故障点k′位于线路Ⅰ的中点时，非故障线路零序电流将不受零序互感影响，并且由于系统的对称性，此时非故障线路零序电流为零，所以故障回线将不受非故障线路的影响;当故障点k′位于线路Ⅰ末端时，非故障线路只受到来自一个方向的零序互感影响，与完全不同塔情况相比，非故障线路零序电流将变大，所以完全同塔输电线路的故障线路零序电流比完全不同塔输电线路的故障线路零序电流大。为定量分析最严重情况下两回线零序电流变化，有必要深入研究局部同塔线路接地故障时的零序电流分布。

2.3采用新型接地技术

技术人员应积极研究新型接地技术，从而保证局部同塔输电线路的接地距离保护的性能。针对不同的工程实际，采取改变接地装置型式等优化措施，提高接地距离的合理性。例如，沙湖—上海庙750千伏输电线路工程是满足上海庙±800千伏换流变电站接入系统的需要，为上海庙—山东±800特高压直流输电工程提供送端交流网架支撑，是西北地区外送电力通道之一，限制宁夏750kV主网架短路电流水平，保证电网安全运行。其电源送出符合我国能源流向，是转变电力发展方式，实现大范围资源优化配置的重要举措，意义重大。

3仿真验证

在不考虑零序互感的情况下，当故障发生在局部同塔末端时，测量阻抗相对误差达到最大。当故障发生在局部同塔输电线路非同塔部分时，故障位置距离母线S端越远，测量阻抗相对误差越小。在同塔末端发生接地故障时，测量相对误差能达到13.64%，这将使得接地距离保护误动作。对整定值进行补偿后，测量阻抗的相对误差将大大减小。显然，本文改进方法能使局部同塔双回输电线路接地距离保护更加可靠地动作。以上仿真是针对每回线各自完全换位的输电线路，下面对两回线都不换位的输电线路进行仿真分析。局部同塔输电线路不换位时，测量阻抗相对误差的变化规律与换位时类似。在故障发生在局部同塔末端时达到最大。当故障发生在局部同塔输电线路非同塔部分时，故障位置距离母线S端越远，测量阻抗相对误差越小。因此，局部同塔输电线路不换位时的接地距离保护也可以将同塔末端故障时的信息量作为边界条件，但要考虑线间正、负、零序互感之后的测量阻抗作为整定值。

结语

综上所述，局部同塔输电线路被应用在各个施工工程中，其结构具有特殊性，需要工作人员针对其故障的特性，制定有效的保护措施，减小故障線路测量抗阻之间的误差，从而提高局部同塔输电线路的接地距离保护性能。

参考文献

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[2]李斌，廖惠琴，戴冬康，等.局部同塔输电线路的接地距离保护影响及对策[J].电力系统及其自动化学报，2017，29（12）：1-7+13.