[摘 要] 通過對一次相鄰線路發(fā)生接地故障時,由于零序互感影響造成線路縱聯(lián)零序方向保護誤動的事故分析,說明零序互感對零序方向元件的影響。并提出改進措施,提高繼電保護人員對故障的分析能力。
[關鍵詞] 相鄰線路 零序互感 縱聯(lián)方向保護
一、問題的提出。
2003年4月17日17:50分, 朔州電網(wǎng)220KV鋪七I#線路七里溝側(cè)283開關LFP-901A、LFP-902A保護裝置0++高頻方向動作出口,經(jīng)107MS跳鋪七I#線七里溝側(cè)283開關A相開關,766MS后,283開關A相開關重合。6135 MS后,283開關LFP-901A、LFP-902A保護裝置0++高頻方向保護又動作出口, 283開關三跳。而鋪七I#線路鋪上側(cè)241開關保護裝置LFP-901A、LFP-902A高頻方向保護未動作。經(jīng)查線,鋪七I#線路沒有發(fā)生故障,只是在同一時刻與其相鄰的500KV神大I#線路大同側(cè)發(fā)生A相接地故障,那么220KV鋪七I#線路保護為什么會在區(qū)外發(fā)生接地短路時動作呢?
二、結(jié)合故障錄波圖對其進行理論分析:

(一)、我們從圖1和圖2可以看出鋪上、七里溝站兩側(cè)電氣量特征如表1所示:

(二)、我們知道當線路區(qū)內(nèi)(外)發(fā)生單相接地故障時,其線路兩側(cè)故障量特征如表2所示:線路區(qū)內(nèi)(外)發(fā)生單相接地故障時故障量特征(表2)

(三)、由表1和表2對比可以看出,表1的第1、2、3點特征和表2區(qū)外發(fā)生接地故障時的特征相同。但是第4、5點特征很特殊。線路兩側(cè)3U0反相既不符合線路區(qū)外故障時的特點,也不符合線路區(qū)內(nèi)故障時的特點。這也正是造成鋪七1#線路保護兩側(cè)判為區(qū)內(nèi)故障依據(jù)的關鍵原因。
(四)那么究竟是什么原因使線路兩側(cè)3U0反相呢?我們結(jié)合一次系統(tǒng)圖對其進行分析。

從圖3可以看出,當神大線路發(fā)生接地故障時,鋪七1#線路零序電流3I0=5.57A。據(jù)此我們可以從理論上計算出鋪上七里溝兩側(cè)3U0的電壓差值。
△U1=鋪七線路零序阻抗×通過鋪七線路的零序電流,即

公式中:0.76為鋪七線路零序阻抗標幺值。5.57A為鋪七線路零序電流有名值。600/5為鋪七1#線路CT變比。7530、300為零序電流、電壓基準值。
由LFP-901A/902A保護動作報告的波形圖測量:鋪上3U0=10.86V,七里溝3U0=11.23V,鋪上七里溝兩側(cè)3U0的電壓差值△U2=U0鋪上-七里溝零序電壓:△U2=10.86V-(-11.23V)=22.09V
所以有,△U1≈△U2。
計算值和測量值基本相等,說明利用已知的故障數(shù)據(jù),從理論上能夠證明鋪上和七里溝站兩側(cè)3U0確實反相。這就可以排除保護裝置外部回路錯誤,說明鋪上和七里溝站兩側(cè)保護電流、電壓接線極性沒有問題。也進一步排除了保護裝置本身存在問題地可能性。因為對于鋪上和七里溝站兩側(cè),由于3I0、3U0反相,所以根據(jù)零序功率方向元件根據(jù)動作原理,自然判斷為正方向區(qū)內(nèi)故障,保護裝置動作是正確的。
三、故障原因分析
從以上分析可以看出,鋪七I#線路在區(qū)外發(fā)生接地故障時,線路兩側(cè)3U0反相是分析此次保護動作的關鍵,而造成線路兩側(cè)3U0反相的原因是因為相鄰線路零序互感的影響。
故障線路500KV神大I#線路和220KV鋪七I#線路的線路走向平行,且距離很近(鋪七I#線路全長42.75KM,從37#-118#桿共29KM與神大I#線平行,平均線間距70M,線間距最短50M)。兩條線路之間存在互感耦合。當神大I#線路發(fā)生接地故障時,神大I#線路零序電流在平行線路鋪七I#線路上產(chǎn)生縱向零序互感電勢。該電勢的存在,影響了鋪七I#線路的縱向?qū)Φ仉妷?,但不影響線路橫向故障量。因而,鋪上、七里溝兩側(cè)電壓變化不大,但零序電壓變化很大。
因為上述原因,當神大I#線路發(fā)生接地故障時,鋪七I#線路鋪上、七里溝兩側(cè)3I0 與3U0相位相反,兩側(cè)零序方向元件都判斷是正方向區(qū)內(nèi)發(fā)生故障。七里溝側(cè)283開關LFP-901A、LFP-902A保護裝置,零序正方向元件F0+,方向比較過流I0F元件同時動作,且反方向元件F0-不動作,同時收到通道信號10MS。所以方向保護停訊。同時對側(cè)保護停訊,且相電流差突變量元件選出故障相為A相,所以保護動作出口,跳283開關A相。重合后,又有相同的故障,所以保護不經(jīng)選相直接出口三跳。
由于鋪上側(cè)LFP-901A、LFP-902A保護裝置相電流差突變量元件沒有選出故障相,所以保護裝置沒有動作出口。
四、結(jié)論及解決措施。
在方向縱聯(lián)保護中采用零序方向元件,必須注意相鄰平行線路中零序電流產(chǎn)生互感的問題。為保證比較線路兩端零序功率方向的縱聯(lián)保護不誤動,可以提高方向比較過流I0F元件的定值,使其躲過可能出現(xiàn)的最大零序不平衡電流。延伸來看,在并行線路建設設計過程中,也應考慮到互感的相互作用,特別是在日益精尖的微機保護性能配置及整定計算過程中,也應就本課題引出的一些問題進行分析參考,以便進一步完善。