[b]0　引言 [/b]　　在高壓電網(wǎng)中，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，從設(shè)備投資的經(jīng)濟(jì)效益與征地的困難出發(fā)，有可能出現(xiàn)三端或三端以上的多端輸電線路。多端輸電線路的出現(xiàn)，給繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行帶來了許多不利的影響。本文通過對(duì)某電力系統(tǒng)的110 kV線路進(jìn)行了數(shù)字模擬與仿真計(jì)算，其結(jié)果表明涉及零序分量的方向繼電器在T接線中有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷，使保護(hù)拒動(dòng)。在實(shí)際的T接線路保護(hù)中，各方向繼電器是否適合被保護(hù)系統(tǒng)， 必須對(duì)各種運(yùn)行方式下不同位置的不同故障進(jìn)行認(rèn)真詳細(xì)的仿真計(jì)算才能正確確定保護(hù)方案。 [b]1　系統(tǒng)參數(shù)與計(jì)算方法 [/b] 1.1　系統(tǒng)參數(shù) 　　仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中輸電線路結(jié)構(gòu)和參數(shù)與我國(guó)某電網(wǎng)110 kV線路相似，系統(tǒng)等值參數(shù)亦與該實(shí)際線路所在系統(tǒng)近似相等。線路Ⅰ與線路Ⅱ?yàn)槠叫须p回線路，在線路Ⅰ的中點(diǎn)有一T接線路，其長(zhǎng)度為線路Ⅰ的一半，單位長(zhǎng)度參數(shù)與線路Ⅰ完全相同。平行線路參數(shù)為：正序阻抗ZL1=0.792 Ω，零序阻抗ZL0=2.772 Ω,零序互阻抗ZLP=0.950 4 Ω,正序阻抗角L1=75°，零序阻抗角L0=65°,零序互阻抗角LP=65°，所有負(fù)序參數(shù)與正序參數(shù)一致。M側(cè)系數(shù)等值阻抗為：ZM1=ZM2=0.605 1+j6.916 8 （Ω）,ZM0=0.545 3+j3.092 8 （Ω）。N側(cè)系統(tǒng)等值阻抗為：ZN1=ZN2=3.856 5+j44.08 （Ω）,ZN0=4.355 3+j24.7 （Ω）。T側(cè)變壓器漏抗為：ZT=1.322 5+j13.225 （Ω）,其變比為：nT=110 kV/ 35 kV,其接線方式為：Y/△-11。 圖1 仿真計(jì)算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1.2　仿真計(jì)算方法 　　本文采用通用的電磁暫態(tài)計(jì)算程序（EMTP）進(jìn)行仿真計(jì)算，模擬模型如圖2所示，平行雙回線路Ⅰ，Ⅱ采用EMTP中的六相輸電線路模型，并將其等分成8段，即在每條線路上設(shè)置9個(gè)故障點(diǎn)，T接線路則采用三相輸電模型，等分成4段，即增加4個(gè)故障點(diǎn)。由于是110 kV線路，故忽略線路分布電容的影響。M，N側(cè)系統(tǒng)電源采用EMTP中的14型電源（即采用三相對(duì)稱的正弦電源），系統(tǒng)阻抗亦采用等值的線路模型模擬。T側(cè)采用EMTP中的變壓器模型模擬，不考慮飽和影響。由于在EMTP中末端空載的Y/△接法的變壓器△側(cè)的零序電位懸浮， 因此， 仿真計(jì)算中在變壓器的低壓側(cè)接了一個(gè)對(duì)稱的大阻抗ZLoad=1 000+j500 （Ω）， 模擬其負(fù)荷（此為EMTP建議方法之一，其它方法是使變壓器△側(cè)的一角接地或在△側(cè)加對(duì)稱的小電容）。 圖2 仿真計(jì)算系統(tǒng)模型 [b]2　仿真計(jì)算結(jié)果 [/b]　　表1是在T接線路內(nèi)部發(fā)生單相接地故障（此處是指A相接地故障）時(shí)，該線路三側(cè)繼電器中的各序電壓、電流相位差值的計(jì)算結(jié)果。從該表中可以看出，正序電壓、電流的相位差值及負(fù)序電壓、電流的相位差值均能正確反映內(nèi)部故障的方向，由于仿真系統(tǒng)中的正序參數(shù)與負(fù)序參數(shù)一致，則正序電壓、電流的相位差值與負(fù)序電壓、電流的相位差值的計(jì)算結(jié)果亦完全一致。 T側(cè)因在模擬計(jì)算中增加了負(fù)荷阻抗ZLoad=1 000+j500 （Ω）,從而在故障時(shí)亦有微小的工頻變化量正序、負(fù)序電流，因此也可以計(jì)算出相位差。在實(shí)際應(yīng)用中卻不能據(jù)此判斷故障的方向，因?yàn)槿绱宋⑿〉碾娏髟诳紤]了干擾的影響和測(cè)量的誤差之后將近似為零，不能正確測(cè)量其相位差。 　　 對(duì)于零序電壓、電流的相位差則不能完全正確反映內(nèi)部故障的方向（見表中第4列標(biāo)有＊號(hào)的數(shù)據(jù)），當(dāng)M側(cè)母線出口處故障時(shí)，N側(cè)的零序電壓、電流的相位差值則錯(cuò)誤地判斷了內(nèi)部故障的方向，產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷的原因可做進(jìn)一步分析。 　　N側(cè)零序方向保護(hù)的錯(cuò)誤判斷是在M側(cè)出口及其附近發(fā)生故障的時(shí)候，不妨設(shè)在出口處發(fā)生故障，則可容易地得到如圖3所示的零序網(wǎng)絡(luò)等值電路圖。顯然，N側(cè)零序電流的方向決定于T接點(diǎn)和N側(cè)零序電壓的相對(duì)高低（忽略各零序阻抗角的差別），而N側(cè)零序電壓大小主要決定于阻抗ZL0和Zsn0　的相對(duì)大小，T接點(diǎn)零序電壓的大小主要決定于ZT0和M側(cè)與T接點(diǎn)之間的零序阻抗ZL0/2的相對(duì)大小，在某些參數(shù)情況下完全有可能發(fā)生N側(cè)零序電壓高于T接點(diǎn)零序電壓的情況，從而使N側(cè)零序方向繼電器錯(cuò)誤判斷內(nèi)部故障的方向。M側(cè)的零序方向保護(hù)同樣可能存在此種情況。推而廣之，正序和負(fù)序方向繼電器是否也可能存在如此情況呢?答案是肯定的。對(duì)于本文中的仿真計(jì)算系統(tǒng)就可能出現(xiàn)此種情況，只是因?yàn)閰?shù)沒有滿足出現(xiàn)此種情況的條件，即兩供電側(cè)的系統(tǒng)等值正序和負(fù)序阻抗的差別不是很大，并且T側(cè)與N側(cè)或T側(cè)與M側(cè)有線路連接。對(duì)于三端供電系統(tǒng)則出現(xiàn)此種情況的可能性更大。這些結(jié)論很容易從等值電路圖的分析中得到證實(shí)，在此不贅述。 圖3　M側(cè)母線出口故障時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)等值電路圖 注：Zsm0　,Zsn0　為M側(cè)和N側(cè)系統(tǒng)的等值零序阻抗，ZL0為線路Ⅱ的零序阻抗，ZL0/2則為線路Ⅰ在M，N側(cè)的零序阻抗（這里假設(shè)兩側(cè)阻抗相等），應(yīng)該注意的是，圖3的零序等值電路中沒有考慮線路Ⅰ和線路Ⅱ之間的零序互感，如果考慮，則需對(duì)圖中某些阻抗參數(shù)作適當(dāng)修改，ZT0為T接線路T側(cè)的零序阻抗和負(fù)荷側(cè)等值零序阻抗之和，U0為故障端口的零序電壓值。 　　表2是在T接線路內(nèi)部發(fā)生兩相接地故障（此處是指AB兩相接地故障）時(shí)，該線路三側(cè)繼電器中的各序電壓、電流的相位差值的計(jì)算結(jié)果。從該表中可以看出，與表1一樣，正序電壓、電流的相位差值及負(fù)序電壓、電流的相位差值均能正確反映內(nèi)部故障的方向，而零序電壓、電流的相位差則不能完全正確反映內(nèi)部故障的方向（見表中第4列標(biāo)有＊號(hào)的數(shù)據(jù)），即當(dāng)M側(cè)母線出口處故障時(shí)， N側(cè)的零序電壓、電流的相位差值則錯(cuò)誤地判斷了內(nèi)部故障的方向，產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷的原因與前面分析完全相同，因?yàn)榍懊娴姆治霾]有假定是何種類型的故障。與表1不一樣的是正序電壓、電流的相位差值與負(fù)序電壓、電流的相位差值的計(jì)算結(jié)果并不一致，這是因?yàn)橛?jì)算兩相接地短路電流的等值序網(wǎng)圖與單相接地不一樣，兩相接地短路時(shí)，正序電流和負(fù)序電流的相對(duì)關(guān)系還要受零序電流的影響，故盡管仿真系統(tǒng)中的正序參數(shù)與負(fù)序參數(shù)一致，而正序電壓、電流的相位差值與負(fù)序電壓、電流的相位差值還是不一致。另外，T側(cè)的正序、負(fù)序電壓、電流方向存在與單相接地故障所面臨的同樣問題。 表3是在T接線路內(nèi)部發(fā)生單相接地故障（此處是指A相接地故障），在不同的接地過渡電阻時(shí)，該線路三側(cè)繼電器中的零序電壓、電流的相位差值的計(jì)算結(jié)果。從該表中可以看出，零序電壓、電流的相位差同樣不能完全正確反映內(nèi)部故障的方向（見表中第2列、5列和8列標(biāo)有＊號(hào)的數(shù)據(jù)），對(duì)于不同的接地過渡電阻，零序電壓、電流的相位差值的差別并不太大，由此可見，過渡電阻對(duì)故障方向的判別影響不大，即方向繼電器對(duì)過渡電阻并不敏感。 注：表1、表2、表3中的故障點(diǎn)是指發(fā)生故障的位置，其中ILINE1至ILINE9是指將LINEI線路等分成8段，從M側(cè)到N側(cè)依次排列的點(diǎn)，TLINE1至TLINE4則是將T接線路等分成4段，從T接點(diǎn)到T側(cè)依次排列的點(diǎn)。PM 0，PM 1，PM 2，PN 0，PN 1，PN 2，PT 0，PT 1和PT 2分別表示M，N，T側(cè)的零序、正序、負(fù)序電壓與電流的相位差值，各電壓、電流均為故障時(shí)的工頻變化量。Rf為接地故障時(shí)的過渡電阻值。 　　綜上所述，在本文所計(jì)算模擬系統(tǒng)的參數(shù)條件下，正序和負(fù)序故障分量方向繼電器在各種情況下均能正確反映內(nèi)部故障的方向，而零序故障分量方向繼電器則可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷。通過分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)這種情況在T接線路中是可能的、合理的，而且如果T接線路的系統(tǒng)參數(shù)滿足一定的條件，則正序和負(fù)序故障分量方向繼電器也可能發(fā)生錯(cuò)誤判斷的情況。因此，在T接線路中應(yīng)該慎用各種方向繼電器，如果必須使用的話，則應(yīng)根據(jù)T接線路的實(shí)際參數(shù)及其所在系統(tǒng)的各種不同運(yùn)行方式對(duì)方向繼電器的性能進(jìn)行較詳盡的仿真計(jì)算，以保證其能夠全部正確動(dòng)作或指出在何種具體運(yùn)行方式下方向繼電器不能投入運(yùn)行。另外，接地過渡電阻對(duì)序分量方向繼電器的影響不大，可以不考慮過渡電阻對(duì)方向繼電器的影響。 3　結(jié)論 　　通過仿真計(jì)算與數(shù)據(jù)分析可得到如下結(jié)論： 　?。?）　T接線路中工頻變化量方向繼電器是否能夠正確判斷內(nèi)部故障的方向決定于T接線路所在系統(tǒng)的連接情況及其參數(shù)，必須通過較詳細(xì)的仿真計(jì)算方可全面、正確判斷該方向繼電器的性能； 　?。?）　普通線路中性能良好的保護(hù)不一定適合T接線路，T接線路保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮其特殊性； 　?。?）　同普通線路一樣，T接線路接地故障時(shí)，過渡電阻對(duì)方向繼電器的影響并不敏感，甚至可以不考慮其影響。 [b]參考文獻(xiàn) [/b]1　Dommel H W 著.電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計(jì)算理論.李永莊等譯.北京：水利電力出版社，1990 編輯：何世平