局部耦合双回线路零序电流速断保护影响因素分析

局部耦合双回线路零序电流速断保护影响因素分析

潘淑华

广东电网有限责任公司清远供电局广东清远511500

摘要：平行耦合多回输电线路在电力生产中被广泛应用，但平行耦合线路间复杂的互感给线路零序电流速断保护的正确动作带来了很大的挑战。本文通过理论推导，分析零序电流速断保护的影响因素，并通过用ATP/EMTP软件搭建仿真模型，对影响非故障线路零序电流的因素进行逐一分析最后总结出局部耦合下的故障特征。

关键词：同塔双回线路；故障分析；零序互感；ATP/EMTP

前言

随着经济社会的发展，平行耦合多回输电线路在我国的实际生产中得到了广泛的应用[1]。和一般的单回路接地故障不同，平行耦合线路发生接地故障时，由于存在零序互感，在非故障线路上产生的感应电流会增大流过非故障线路的电流，保护测量元件不能感受故障发生的真实位置,严重时甚至造成保护对区内外故障发生误判而导致拒动或误动[2]。如果操作不当还有可能严重损坏设备，造成系统的剧烈振荡甚至瓦解[3]。

本章通过理论推导和ATP/EMTP软件建模仿真，研究耦合互感在平行耦合线路中对零序电流保护产生影响的因素。

输电线路模型建立

本文的研究对象采用连接三端带有局部耦合的平行双回输电线路，图1所示为研究对象的单相模型，三端电源均接地，其中DM和DN为局部耦合段，其余为非耦合段，DP为一回路，DQ为二回路。当二回路耦合段内部发生单相接地故障时如图1所示：

由表1可知，耦合段的比例低于33.33%时，耦合段最大处故障时的零序电流值开始低于一回路末端处的零序电流值，表明当耦合磁场的强度下降到某一程度的时候，由于互感产生的零序电流对非故障线路的影响可以忽略不计。

3.3系统阻抗比的影响

仿真得到在不同系统阻抗比下，一回路线路末端和二回路耦合段末端的零序电流，具体的结果如表2

表2不同系统阻抗比下的零序电流比较

图8零序电流差值与阻抗比的关系折线图

从图8可知，阻抗比小于0.5，差值为正，非故障线路的零序电流的变化符合前文分析的变化规律；当阻抗比大于0.5时，差值为负，而且系统阻抗比越大时差值就越大，表明当区外耦合段故障时，流过非故障线路的零序电流比内部线路末端故障时的零序电流要大，而且这种电流的超越现象随阻抗比的增大而变得更加明显。

结语

本文通过理论推导及ATP/EMTP软件仿真研究影响局部耦合同塔双回线输电线路非故障线路的零序电流的影响因素，得出以下结论：

（1）局部耦合同塔双回输电线路发生单相接地故障时，流过非故障线路的零序电流会受到影响，耦合互感随着耦合距离的增大而增大时会使得流过非故障线路上的感应电流相应增大，当感应电流增大的程度大于线路阻抗使故障电流减小的程度时，流过故障线路上一级保护的零序电流不再单调随故障位置的远离而下降，而是在故障电流的曲线变化后部会有明显的上升，使得该保护与下一级线路保护的整定配合出现矛盾，如果完全按照单回线的整定原理来配置，将有可能导致非故障线路的保护误动。

（2）因耦合互感而增大流过非故障线路零序电流的程度，与耦合线路的比例和系统阻抗比有关。耦合线路占线路全长的比例越大，耦合互感的影响就越大；系统阻抗增大会减小流经线路的故障电流，而且系统阻抗比和耦合互感有同样的影响效果，当系统阻抗比增大到某一程度时也会使非故障线路的零序电流有异常的上升现象。

（3）通过修改保护动作定值、增加保护动作时延、利用通信通道传送闭锁信号等方法可以规避局部耦合同塔双回线输电线路中零序速断保护与下一级线路保护的整定配合矛盾的问题，但相应的会对保护的速动性、灵敏性、保护范围等有影响。

参考文献:

[1]李夏阳.500kV同杆双回线横差保护的实现研究[D]重庆大学硕士学位论文，2008.

[2]肖伟强,蔡泽祥,刘为雄,曾耿晖,陈桥平.同杆线路零序互感对纵联距离保护的影响[J].内蒙古电力技术,2009,33(3):84-88.

[3]李博通.同塔多回线智能跳合闸方案的研究[D]天津大学博士学位论文，2009.

[4]李海艳.同杆并架线路零序互感对零序电流保护的影响[J].宁夏电力,2006(5):5-8.