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同塔线路故障及其对继电保护影响分析
作者：张少博
来源：《科学与信息化》2017年第28期
摘 要 我国人口众多，城市化进程不断加快，如何提升土地利用率已成为大家关注的问题。同塔输电模式在电力系统中的应用，不仅可以提升土地利用率，同时还能有效降低电力建设成本。与普通线路相比，对继电保护提出了更高的要求，其故障会对同塔线路继电保护是否会正确动作造成影响，本文对同塔线路故障分析及其对继电保护影响进行探讨。 关键词 同塔线路；故障；继电保护；影响 前言
随着城市化进程的加快，城市建设日益完善。电力是城市运转和发展的基础性能源，伴随城市线路的不断改造，老线路被大量拆除，同塔线路的设计方法被广泛应用，为城市电力线路的规划提供了更为便利的条件。然而，在使用同塔线路方法来设置线路时，也会出现一系列的问题，给城市供电带来了一定的麻烦。本文就对此进行分析，同时也分析其对继电保护带来的影响。
1 同塔线路故障分析的主要影响因素 1.1 故障类型与故障条件复杂多样
同塔并架双回线路的故障多达120种，这些复杂故障类型主要包括简单故障、复故障、跨线接地故障与跨线不接地故障等；此外，不同线路上的故障位置、过渡电阻大小以及故障端口电路等故障条件多样。
1.2 线路同塔架设类型的差异性
平行线路全程同塔架设、分段同塔架设等架设类型的差异性，对回路间的电磁联系构成直接影响。从故障分析的角度看，这种架设类型上的差异性将直接影响到电网结构与电气参数，当从故障点看这些线路时，其电磁联系主要表现在线路间的零序互感分布不同。 1.3 线路电磁联系强弱
线路所依靠的正序系统、零序系统强弱以及其间的电气距离反映其电气联系强弱，线路材质、长度与水平间距等，影响同塔线路间的电磁联系尤其是零序磁耦合的强弱，故障计算模型与参数应能涵盖这些电磁联系的强弱[1]。 2 同塔线路继电保护面临的主要问题
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2.1 保护选相元件
线路保护选相元件利用突变量选相、稳态量选相之间结合的方式，其中突变量选相主要应用相电流差突变量元件，稳态量选相主要利用序分量分区加阻抗识别的方式。这两种原理在简单故障中适用，在复杂故障中均不能保证选出正确故障相。 2.2 零序过流元件
一回输电线路短路故障，同塔其他输电线路随之感应零序故障分量，改变了零序电流的分配，造成相邻线路零序电流增加、减少或反向，直接影响了零序过流元件的判断。 2.3 零序方向元件
对于强磁弱电联系的互感线路，互感线路流过零序电流时，相邻线路会感受到零序电压，导致线路两侧零序电压反相，零序电流电压相角表现出与本线路内部接地故障情况一致的特征，妨碍了零序方向继电器正确判断，从而可能导致保护误动。 2.4 接地距离元件
由于同塔线路组在不同的运行方式下对零序补偿系数影响较大，线路接地距离保护的零序补偿系数K值采用现有固定取值必然引起测量阻抗的偏差，从而可能导致距离保护出现超范围与欠范围动作。在整定接地距离保护保护零序补偿系数时，应主要考虑防止由于零序补偿系数整定偏大导致接地距离Ⅰ段在区外故障时发生超越以及防止由于零序补偿系数整定偏小导致接地距离Ⅱ段保护范围缩短[2]。
3 分析同塔线路故障对继电保护的影响 3.1 同塔线路零序互感对继电保护的影响
（1）同塔线路外部接地故障时的影响。因为同塔线路具有相同的一般极性，因此在线路之间流过的零序电流其方向也是相同的，进而通过零序互感造成“零序助磁”效应，这时零序等值阻抗会增加，直接造成同塔线路中不同回路“零序电流降低”的现象，大大影响了零序过流保护的灵敏性；
（2）同塔线路内部接地故障时的影响。零序电流可能会出现和故障距离不成比例变化的情况，通常可能会出现距离越远零序电流不减反增的情形； （3）一回线路接地挂检时助增零序电流。 3.2 同塔线路跨线故障对继电保护的影响
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跨线故障几乎对所有保护元件都存在不同程度影响，从保护层面上来看，该故障是正反方向、远近地点均会同时发生的故障，同时回路之间还会出现强零序互感，所以会对相关元件构成实质性影响，具体来说涉及电流突变量，零序负序等选相元件。例如，从2008年一直到2012年，某省的主网共发生了1889次线路故障，其中同塔跨线故障发生的次数为151次。当前一般线路保护配置可以将同名跨线故障正确切除，但是异名跨线故障，尙无法在任何情况下做到100%正确选相，可能会同时切除两条线路。 3.3 某省电网同塔线路特征对继电保护的影响评估
该电网2014年有效零序互感参数共有25对，互感线路共有174组，其中共有多回路同塔线路29组，分段89组，双回甲乙线路161组。 （1）同塔线路继电保护受影响程度
全程同塔线路零序互阻抗可以达到零序自阻抗的50%～70%，零序电流、接地距离保护变化量可以达到30%～40%；在不完全同塔线路组中，在同塔长度达不到全长的30%的情况下，一旦现场出现同几级塔的情绪，零序互感对接地保护测量的影响还不到10%；对于同输电走廊不同塔线路中，如果线路之间零序互阻抗会达到了某条线路零序自阻抗的20以上，这种情况下就需要考虑该线路的零序电流、零序方向等方面影响。 （2）接地保护的超越
平行线路之间零序电流反向将会提升线路零序电流，这种情况下几乎会涉及所有同塔线路，共有两种选择，其一为退出零序Ⅰ段保护，其二为零序Ⅰ段整定计算时应综合考虑多种情绪可靠躲过，否则可能会造成非故障线路零序电流Ⅰ段超越，进而缩短保护区。 4 结束语
为了能够减少线路走廊，促进土地利用效率的提升，当前我国已经普遍使用同塔多回输电线路，并获得了巨大的经济效益。零序互感及跨线故障是同塔线路继电保护动作行为的两个主要影响因素，由于篇幅限制，本文以这两方面为核心，针对同塔线路复杂故障及其对继电保护的影响进行了简要分析，希望能给同行业工作者提供参考和帮助。 参考文献
[1] 张嘉，葛荣良.同塔多回输电技术特点及其应用分析[J].华东电力，2005，33（7）：23-26.
[2] 陈桥平，蔡泽祥，刘为雄，等.同杆线路跨线故障及其对距离保护的影响分析[J].电力系统自动化，2010，（5）：72-76，90.
同塔线路故障及其对继电保护影响分析
