同塔雙回線路電流不平衡原因簡析及改善措施

李建平

摘? 要：同塔雙回線路在電網中廣泛應用，但也引發了線路電流不平衡現象導致相關保護裝置運行異常的問題。該文介紹了某變電站500 kV開關保護裝置在系統非標準運行方式下感受到其線路零序電流增大而頻繁啟動的案例，經電磁暫態仿真模型分析了開關保護零序電流增大是由站外同塔雙回線路互感產生三相不平衡電流和站內3/2接線同串中其他開關設備回路電阻不平衡共同作用的結果，并提出了切實可行的改善措施。希望對改善電網局部運行環境和加強線路設備運維工作有所幫助。

關鍵詞：同塔雙回線路;開關;電流;參數;不平衡

中圖分類號：TM721? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

輸電線路在電網運行過程中由于電氣參數不平衡導致相關變電設備運行異常的情況時有發生。通常來說，線路投運前通過其參數測試及優化能夠改善其運行初期的電氣條件，但隨著外部輸電網絡構架的不斷變化，在變電站內會逐漸反映出局部電氣參數不平衡而影響設備正常運行。該文以四川省500 kV月城變電站某同塔雙回線路運行中產生不平衡電流導致其開關保護頻繁啟動的異常情況為例，簡析產生原因，并據此制定改善措施。希望對改善電網局部運行環境和加強線路設備運維工作有所幫助。

1 異常情況描述

1.1異常發生前運行方式

異常前月城變電站按照標準方式運行，500 kV主接線中Ⅰ母、Ⅱ母及2/3接線共計六串開關均合環運行。其中，第五串為里月一線5051開關、里月二線/官月一線5052開關、官月一線5053開關，第六串為里月二線5061開關、里月二線/官月二線5062開關、官月二線5063開關;官月一、二線負荷均為120萬kW，潮流為官地電站送月城站。

1.2 異常發生時告警情況

2017年8月28日，月城站按停電計劃對500 kV里月二線執行停電操作。7時41分，里月/官月二線5062開關由運行轉熱備用分閘正常，隨后站端監控頻發官月一線5053開關“保護長期不能復歸”、“斷路器保護啟動”的動作/復歸報文。現場查看該開關保護裝置“運行”燈閃爍（正常時為常亮）、“運行異常”燈亮。運維人員向相關調度及管理人員匯報現場情況，并詢問對側官地電站無保護裝置異常。待觀察約半個多小時后，5053開關保護告警復歸穩定，9時25分繼續操作里月二線5061開關由運行轉熱備用。此后，在里月二線停電的3天時間內，即5062開關合閘前，5053開關保護仍頻發啟動告警。

2 設備運行情況

500 kV官月一、二線線路全長30.7 km，同塔雙回線路，全線從上往下布置的相序為：官月一線CAB、官月二線ACB，全線不換位。曾在2016年9月站端停電操作拉開5062開關后，5053開關保護頻繁啟動，500kVⅡ母1、2號母差出現“TA異常”報警（任意支路3I0>0.25 IΦmax+0.04In時延時5 s發送TA異常信號）;此報警直到5062開關恢復合環后復歸。事后，國調中心繼保處對涉及的官月一、二線共計4套開關保護零序啟動電流定值由原0.05 A調整為0.08 A。

3 異常情況原因分析

3.1 線路參數不平衡

經現場裝置采樣分析，5053開關保護啟動時零序電流（3I0）為0.082 A，超過定值0.08 A，啟動正確。此外，該開關保護3I0并不穩定，其幅值在0.04 A～0.08 A隨線路負荷大小增減，因此保護頻繁啟動。進一步將官月一、二線正常負荷時，對比電廠和變電站后發現，兩側的線路保護裝置采樣均存在3I0（約0.03 A），但官月一線A相電流幅值較之B、C相偏大，而官月二線C相電流幅值較之A、B相偏大。詢問官地電站發現，其電廠經主變送出的電流無3I0，而官月線線路上存在3I0。因此，可判斷同塔雙回線布置的官月一、二線線路在輸送過程中因互感導致電氣參數不平衡產生了3I0。

綜上所述，省電科院搭建了嵌入電網中的月城站電磁暫態仿真模型，模擬里月二線開關拉開前后相關線路電流變化情況。1）假定月城站內所有開關回路電阻三相均勻，均為100μΩ，仿真時：0～2 s，模型啟動，站內各串合環運行，2s時刻拉開5062開關，2.4 s時刻拉開5061開關，里月二線退出。其結果表明：官月一、二線三相電流存在顯著不平衡。官月一線ABC三相電流依次遞減，官月二線ABC三相電流依次遞增，第五串各開關電流存在不平衡現象，其中5053開關最為顯著，與實際情況吻合。2）官月一、二線為同塔雙回，從上往下布置的相序為：官月一線CAB、官月二線ACB，全線不換位。當前掛線方式為異相序，是導致其線路電流不平衡的主要原因。消除線路即相關開關電路不平衡最直接有效的手段即改變掛線方式，推薦逆相序方式，即CAB-BAC方式。并對該種掛線方式進行仿真，經對比官月一、二線路換相前后的線路電流及串上各開關電流后，采用逆相序掛線方式可極大地改善線路及開關電流不平衡現象。3）仿真過程中5053開關（CT變比4000/1）3I0在最大時，仍不會超過400 A，即離母差TA異常告警判據還有一定距離，且未達到其開關保護啟動值0.08 A（一次電流320 A）。因此里月二線退出后，官月一、二線線路電流不平衡是引起5053開關3I0升高的原因之一。

3.2 開關回阻不平衡

站內線路開關所在一次設備（含開關、刀閘、各側引流線）的回路電阻不平衡也是可能導致3I0的因素。對此，仿真設置不同開關回路電阻增大的情況，模擬開關回阻引起的三相電流不平衡與線路不平衡二者作用疊加，以便幫助縮小排查范圍。仿真時將所設開關電阻由100 μΩ改為200 μΩ，仿真工況不變，經排查表明：第五串開關不平衡時，尤其5051開關A、B相以及5052開關B相回阻上升時，5053開關3I0水平顯著上升，且在里月二線退出運行時增大，且以5051開關A相電阻增大時最甚。因此5051、5052開關所在一次設備的回路電阻應當作為重點排查對象。

4 不平衡原因

綜上所述，月城站5053開關三相電流不平衡現象有一個確定及一個可能原因，確定原因是開關出線電流不平衡，但這單一因素引起開關的3I0幅值不易達到保護啟動定值，故疊加的可能原因是500 kV開關場串內開關回阻三相不平衡。

5 改善措施

擬定官月一、二線停電計劃，結合電科院建議對其相序在官地電站出線側按逆相序布置整改;同時，月城站內對官月一、二線路開關進行回路電阻測試，排查不合格回路電阻的影響。擬定里月一線停電計劃，月城站內對其5051、5052開關進行回路電阻測試，排查不合格回阻的影響。

6 結語

針對電網部分線路局部電流不平衡的現象，通過仿真模擬了電網運行中線路電流的不平衡現象，找出其產生原因是線路及開關電路參數不平衡。即同塔雙回線路全線不換位導致線路互感電流產生較小的零序電流和線路開關一次設備回路電阻不平衡，導致線路運行在變電站非標準運行方式下三相電流不平衡，進而疊加產生較大零序電流。為了改善不平衡現象，通過仿真模擬計算分析對同塔雙回線路布線方式進行優化。此外，在線路停電時排查其一次開關所經回路電阻是否不平衡，找出不平衡原因加以整改也是改善線路電流不平衡現象的重要措施。

參考文獻

[1]張斌，陳水明.同塔雙回輸電線路電氣不平衡度的改善措施[J].電網技術，2014，38（12）：3484-3489.

[2]朱慶鋼，劉前進.同塔雙回不換位線路電壓不平衡度研究[J].電力系統保護與控制，2014，42（7）：73-79.

[3]張悅，唐震.同塔雙回線路導線相序排列影響因素研究[J].華東電力，2014，42（10）：2119-2114.