電力雙回線路繼電保護的原理及特點

舒征

（貴州省興義供電局，貴州 興義 562400）

1 雙回線路繼電保護的特點

1.1 線間互感及跨線故障對繼電保護的影響

除了在同一回線相間存在互感外，同桿雙回線線間也存在互感的影響。故障情況下，雙回線上的電壓和電流不僅取決于本線路運行情況，而且還受另一回線電氣量感應影響，其中以零序互感的影響最為突出。若不采取應對措施，可能導致接地距離保護和零序方向保護等發(fā)生拒動或誤動。此外，在發(fā)生跨線故障時，電氣量的變化特征與單回線故障時的情況也存在明顯差異，給基于單側(cè)電量的保護原理，如距離保護和功率方向保護等帶來了許多新的問題。

1.2 不同運行方式下保護靈敏度的差異

同桿雙回線有雙回線同時運行、單回線運行、雙線組合全相運行（準三相運行）、雙回線（或單回線）非全相運行等多種運行方式。由于線間互感的存在，在不同的運行方式下發(fā)生故障時，線路的故障電壓和故障電流存在很大的差異，進而導致在不同運行方式下的保護靈敏度并不相同。因此，需考慮保護配置方案和定值在不同運行方式下的適應性和靈敏度問題。

1.3 跨線故障選相

對于同桿雙回線的異名跨線故障，保護裝置存在誤切雙回線的可能，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。例如，發(fā)生IA IIBG故障時，應該由I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B相，但保護裝置很容易誤判為雙回線都發(fā)生AB相間短路故障而同時跳開兩回線，給系統(tǒng)穩(wěn)定帶來不必要的影響。因此需要研究有效的跨線故障選相方案，在系統(tǒng)發(fā)生上述類似故障時能夠選跳線路，以維持兩側(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系。

1.4 自動重合閘

同桿并架線路發(fā)生跨線永久性故障時，應盡量避免兩回線重合閘配合不當，導致重合于永久性相間故障，對系統(tǒng)造成嚴重的二次沖擊。例如，發(fā)生IA IIBG永久性故障時，當I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B相后，若兩回線同時重合，相當于再次重合于ABG相間短路，將產(chǎn)生很大的短路電流，并導致兩條線路同時切除，從而嚴重危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。此外，當兩側(cè)系統(tǒng)主要依靠雙回線聯(lián)系時，也需考慮如何協(xié)調(diào)兩回線的重合閘方式，盡量保證跨線故障切除后，兩側(cè)系統(tǒng)仍能保持良好的互聯(lián)運行，以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。

1.5 更高的可靠性要求

相對單回線路而言，雙回線傳輸功率更大，兩側(cè)系統(tǒng)聯(lián)系更強，其安全穩(wěn)定運行對系統(tǒng)穩(wěn)定更為重要，這就對同桿雙回線路的保護提出了更高的可靠性要求。需要保護裝置能夠更加快速、準確而又有選擇性地切除故障線路。

2 同桿雙回線路繼電保護原理及應用

2.1 分相（分線）電流縱差保護

分相電流差動保護是指按相比較線路兩側(cè)電流的幅值及相位。如果兩側(cè)的電流差或者相位超過動作值時，線路兩側(cè)同時按相切除故障相。同桿雙回線路每相都有兩回出線，因此傳統(tǒng)的分相電流差動保護在雙回線中實為分線差動的形式。分相電流差動有良好的故障選相能力，保護效果不受系統(tǒng)振蕩及負荷影響、對全相和非全相運行中的故障均能正確選相并跳閘。所以它是目前同桿雙回線最理想和應用最為廣泛的保護之一。在光纖通信條件滿足的情況下，應考慮優(yōu)先裝設。分相電流差動保護應用于超高壓長線路時，受線路分布電容的影響較大。

2.2 縱聯(lián)距離（方向）保護

對于同桿并架雙回線，當通道條件不具備，或為了滿足主保護動作原理的雙重化配置要求，常采用縱聯(lián)距離（方向）保護作為線路主保護。同時，距離保護也廣泛用于同桿并架線路的后備保護。線間互感的存在，使得雙回線路中縱聯(lián)距離和縱聯(lián)方向保護的配置方案和整定相比傳統(tǒng)單回線路復雜很多，鄰線零序電流通過互感會對接地距離保護產(chǎn)生影響，使保護范圍縮短或超越 ，因此在實際運行中常考慮縮短單側(cè)距離保護的動作范圍。為了減小零序互感的影響，提出了一種利用鄰線零序電流進行補償?shù)木嚯x保護方案。但采用相鄰線路零序電流補償時，仍存在故障相對健全相的影響如何、應該怎樣補償及健全相會不會誤動等問題；同時還要考慮在故障相近側(cè)跳閘后，健全相會不會因零序電流的影響而發(fā)生相繼誤動等問題。

2.3 橫聯(lián)差動保護

橫聯(lián)差動保護的基本原理是在同一側(cè)比較雙回線的電流，不需要增加額外的保護通信通道。根據(jù)電流的方向是否引入動作判據(jù)的差異，橫差保護可分為橫聯(lián)方向差動保護和電流平衡保護兩種形式。電流平衡保護只比較兩回線電流的大小，適合安裝于單側(cè)電源供電的平行雙回線的電源側(cè)，而不能用于單電源雙回線路的負荷端，在雙電源系統(tǒng)中的弱電源端其保護的靈敏度往往是不夠的。此外，當發(fā)生含同名故障相的跨線故障時，由于兩相電流相等而會導致保護拒動。按保護功能的不同，橫聯(lián)差動還可以分為相間和零序（接地）差動兩種形式。相間橫差保護分別取不同相別的兩回線的差流作為動作判據(jù)；零序差動保護則由兩回線的零序電流作比較，將雙回線兩個零序電流的和或者差作為動作量的判據(jù)的都有應用。另外，零序橫差保護定值應躲開相鄰線路故障時流過雙回線的零序差電流，如果雙回線間互感較大而在定值整定中考慮不充分時，會導致橫差保護誤動。

3 同桿雙回線路繼電保護配置

目前我國已有一系列同桿雙回線路投入運行，現(xiàn)結(jié)合相關(guān)文獻對現(xiàn)有同桿雙回線路保護的配置情況作分析探討。

3.1 500kV電壓等級的雙回線路保護配置

洪龍線路是我國第一條全線同桿并架的500kV電壓等級線路，全長180km。受當時技術(shù)條件的限制，最初保護裝置配置和通道的組織并未考慮同桿雙回線路跨線故障的選相問題，主保護配置采用微機高頻方向保護和高頻距離保護構(gòu)成的雙重化配置形式。在該保護配置下，當發(fā)生異名跨線故障情況時，會導致雙回線同時三相跳閘，對電力輸送效率和系統(tǒng)穩(wěn)定帶來影響。

3.2 330kV電壓等級同桿雙回線路保護配置實例

330kV南郊雙回線路全長240km，屬于局部同桿并架線路，同桿架設部分占整體線路的65%，于上世紀90年代初期投入運行。按當時的技術(shù)條件，雙回線采用快速方向和快速高頻閉鎖距離保護構(gòu)成主保護的雙重化。在該保護配置下，系統(tǒng)發(fā)生的各類故障，保護基本都能正確動作。但保護在實際運行中存在一些缺陷，首先，雙回線合環(huán)時如果運行線路的功率較大，合環(huán)點電壓相角差過大，合環(huán)后會導致快速方向保護誤動；其次，當安康側(cè)機組全停為弱電源側(cè)時，快速方向保護的阻抗元件靈敏度不滿足要求，會造成保護拒動和選相失敗，建議，當條件允許時，同桿雙回線路可考慮選用縱差保護方案。

4 幾點結(jié)論

結(jié)合本文對同桿雙回線保護原理及工程應用的調(diào)研分析，可總結(jié)以下特點以及需要進一步開展的研究工作，供同行討論與參考：

（1）分相（分線）電流差動具有良好的保護性能和故障選相能力，實際運行情況也一再表明，在通道條件允許的情況下，應該優(yōu)先選用。

（2）出于保護雙重化和后備保護的要求，目前尚需繼續(xù)對受線間互感影響而復雜化的距離保護、零序保護等保護方案等開展更深入的量化研究，包括這些保護方案的合理配合。

（3）同桿雙回線路保護的不正確動作情況主要是由于對線間互感情況下保護的整定計算缺乏更加量化的計算研究、保護裝置本身以及所配置方案對雙回線路復雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式考慮不充分所致。

[1]舒印彪，趙丞華.研究實施中的500kV同塔雙回緊湊型輸電線路[J].

[2]潘靖，易輝，陳柏超.我國緊湊型與同塔雙回輸電現(xiàn)狀與展望[J].

[3]GB/T 14598.20-2007/IEC60255-26 2004.量度繼電器和保護裝置的電磁兼容要求.