局部同塔輸電線路的接地距離保護影響及對策分析

張小龍　高偉

摘要：經濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，如果局部同塔輸電線路發(fā)生接地故障，會產生接地距離保護的誤動，需要工作人員采取應對措施，減少故障發(fā)生的可能性?；诖?，本文提出了分析不同塔的輸電線路特征、改變架設方式、仿真驗證、采用新型接地技術四個方面措施，進行局部同塔輸電線路的接地距離保護。

關鍵詞：局部同塔輸電線路;接地距離;解決措施

引言

隨著電力負荷的快速增長和電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，同塔及局部同塔輸電線路大量出現(xiàn)。同塔及局部同塔輸電線路能在滿足可靠性要求的基礎上，提高單位線路走廊寬度下的輸電能力，降低電力建設投資，這些都是國內外電網共同追求的目標。同塔及局部同塔輸電線路之間的正序和負序互感很小，一般可以忽略不計，但線路之間的零序互感較大，對通信及繼電保護造成的嚴重影響不能忽略。在此問題上，國內外學者進行了深入的研究。對同塔雙回輸電線路的電氣特性進行了分析，指出了特高壓UHV（ultra-highvoltage）同塔雙回線間的零序互感影響接地距離保護范圍的準確性。分析了同塔雙回線不同運行方式與零序補償系數(shù)的關系，指出接地距離保護的測量阻抗受運行方式的影響，并提出可以根據運行方式選擇相應的零序補償系數(shù)。分析了UHV同塔雙回線路在不同運行方式下，零序互感對接地距離保護零序電流補償系數(shù)和測量阻抗的影響，提出了通過切換定值區(qū)的方式進行接地距離保護零序電流補償系數(shù)整定的方法。分析了UHV交直流電網中交流系統(tǒng)發(fā)生對稱故障與不對稱故障時的機電-電磁暫態(tài)過程，指出交流系統(tǒng)擾動會對電網產生較大沖擊。指出雙回線外部相間不接地故障時，雙回線內部的零序環(huán)流會造成超高壓EHV（extra-highvoltage）同塔雙回線零序方向縱聯(lián)保護誤動，并提出增加負序方向元件和工頻故障分量的方向元件作為改進措施。選取不同的同塔四回線相模變換矩陣，研究經相模變換后各模量對各種故障類型的不同反映特征，并提出了適用于同塔四回輸電線路的基于模量新型電流差動保護。指出架設在同一出線走廊的平行雙回線及相鄰線路之間存在零序互感，平行雙回線會產生零序循環(huán)電流，在相鄰線路發(fā)生接地故障時該電流會造成電路平衡電流保護誤動。綜述了同桿雙回線路保護及自動重合閘的現(xiàn)狀及研究動態(tài)，并指出應用中還存在的問題。同塔并架輸電方式是我國電網建設的必然趨勢，但實際上全線同塔并架雙回的輸電線路并不多見，工程實際中還存在大量局部同塔線路的情況。局部同塔是同塔輸電線路中的一種特殊架設方式?，F(xiàn)有的研究主要集中在完全同塔多回線路故障分析及保護原理的研究。由于局部同塔輸電線路結構的特殊性，目前對局部同塔多回輸電線路故障分析與保護原理的研究較少。與常見的完全同塔輸電線路一樣，由于零序互感的存在，發(fā)生故障時保護安裝處測量的零序電流會產生變化，會造成以零序電氣量相關的保護誤判，從而導致保護的拒動或誤動。此外，局部同塔輸電線路因其特殊性，有著不同的故障特性。給出了局部同塔雙回線一回線故障時，由于零序互感及雙回線閉合環(huán)網的存在，導致雙回線某側開關跳閘的相關案例。

1局部同塔輸電線路架設方式及等值電路

完全不同塔雙回線路的兩回線之間可以忽略互感的存在，即不同塔的雙回輸電線路可以看作2條單回線處理。而單回輸電線路因線路不換位等原因引起的不對稱和不平衡電流問題已有很多研究成果，本文不再贅述。

2如何進行局部同塔輸電線路的接地距離保護

2.1分析不同塔的輸電線路特征

技術人員主要對完全不同塔、局部同塔和完全同塔輸電線路發(fā)生單相接地故障時的零序電流特征進行分析研究。第一，局部同塔輸電線路。一般系統(tǒng)的電壓為1000kV，其系統(tǒng)正序阻抗是0.001+j49.34Ω，零序阻抗0.001+j46.03Ω。如果運用鼓型架設方式，則保證塔高為54米，回線之間的距離為30米，若運用單回輸電線路采用三角型架設方式，需要將塔高設為30米。當雙回線中的一條線路發(fā)生單相接地故障時，需要運用不同的零序電流計算方式。第二，完全不同塔輸電線路。當在線路中發(fā)生故障時看，技術人員需要保證非故障回線零序電流預期的比值小于一，也就是說完全不同塔輸電線路的一回線發(fā)生故障時非故障線路零序電流始終小于故障線路零序電流。第三，完全同塔輸電線路。與完全不同塔輸電線路不同的是，完全同塔輸電線路中發(fā)生單相接地故障，故障點兩側會產生同方向的零序電流，單相接地故障與其兩側的零序電流大小與系統(tǒng)參數(shù)和故障位置有關，所以需要保證故障點兩側的零序電流相等且兩回線之間的零序互感相等。

2.2完全同塔輸電線路發(fā)生接地故障時的零序電流分布

完全同塔輸電線路故障回線零序電流將受到非故障線路零序電流的影響。設定S端、N端系統(tǒng)阻抗相等，兩回線的零序自阻抗相同，由以上分析可知當故障點k′位于線路Ⅰ的中點時，非故障線路零序電流將不受零序互感影響，并且由于系統(tǒng)的對稱性，此時非故障線路零序電流為零，所以故障回線將不受非故障線路的影響;當故障點k′位于線路Ⅰ末端時，非故障線路只受到來自一個方向的零序互感影響，與完全不同塔情況相比，非故障線路零序電流將變大，所以完全同塔輸電線路的故障線路零序電流比完全不同塔輸電線路的故障線路零序電流大。為定量分析最嚴重情況下兩回線零序電流變化，有必要深入研究局部同塔線路接地故障時的零序電流分布。

2.3采用新型接地技術

技術人員應積極研究新型接地技術，從而保證局部同塔輸電線路的接地距離保護的性能。針對不同的工程實際，采取改變接地裝置型式等優(yōu)化措施，提高接地距離的合理性。例如，沙湖—上海廟750千伏輸電線路工程是滿足上海廟±800千伏換流變電站接入系統(tǒng)的需要，為上海廟—山東±800特高壓直流輸電工程提供送端交流網架支撐，是西北地區(qū)外送電力通道之一，限制寧夏750kV主網架短路電流水平，保證電網安全運行。其電源送出符合我國能源流向，是轉變電力發(fā)展方式，實現(xiàn)大范圍資源優(yōu)化配置的重要舉措，意義重大。

3仿真驗證

在不考慮零序互感的情況下，當故障發(fā)生在局部同塔末端時，測量阻抗相對誤差達到最大。當故障發(fā)生在局部同塔輸電線路非同塔部分時，故障位置距離母線S端越遠，測量阻抗相對誤差越小。在同塔末端發(fā)生接地故障時，測量相對誤差能達到13.64%，這將使得接地距離保護誤動作。對整定值進行補償后，測量阻抗的相對誤差將大大減小。顯然，本文改進方法能使局部同塔雙回輸電線路接地距離保護更加可靠地動作。以上仿真是針對每回線各自完全換位的輸電線路，下面對兩回線都不換位的輸電線路進行仿真分析。局部同塔輸電線路不換位時，測量阻抗相對誤差的變化規(guī)律與換位時類似。在故障發(fā)生在局部同塔末端時達到最大。當故障發(fā)生在局部同塔輸電線路非同塔部分時，故障位置距離母線S端越遠，測量阻抗相對誤差越小。因此，局部同塔輸電線路不換位時的接地距離保護也可以將同塔末端故障時的信息量作為邊界條件，但要考慮線間正、負、零序互感之后的測量阻抗作為整定值。

結語

綜上所述，局部同塔輸電線路被應用在各個施工工程中，其結構具有特殊性，需要工作人員針對其故障的特性，制定有效的保護措施，減小故障線路測量抗阻之間的誤差，從而提高局部同塔輸電線路的接地距離保護性能。

參考文獻

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