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        電力雙回線路繼電保護(hù)的原理及特點

        2011-12-30 21:46:44舒征
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2011年16期
        關(guān)鍵詞:跨線互感零序

        舒征

        (貴州省興義供電局,貴州 興義 562400)

        1 雙回線路繼電保護(hù)的特點

        1.1 線間互感及跨線故障對繼電保護(hù)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(yùn)行情況,而且還受另一回線電氣量感應(yīng)影響,其中以零序互感的影響最為突出。若不采取應(yīng)對措施,可能導(dǎo)致接地距離保護(hù)和零序方向保護(hù)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(hù)原理,如距離保護(hù)和功率方向保護(hù)等帶來了許多新的問題。

        1.2 不同運(yùn)行方式下保護(hù)靈敏度的差異

        同桿雙回線有雙回線同時運(yùn)行、單回線運(yùn)行、雙線組合全相運(yùn)行(準(zhǔn)三相運(yùn)行)、雙回線(或單回線)非全相運(yùn)行等多種運(yùn)行方式。由于線間互感的存在,在不同的運(yùn)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(jìn)而導(dǎo)致在不同運(yùn)行方式下的保護(hù)靈敏度并不相同。因此,需考慮保護(hù)配置方案和定值在不同運(yùn)行方式下的適應(yīng)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(hù)裝置存在誤切雙回線的可能,對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。例如,發(fā)生IA IIBG故障時,應(yīng)該由I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B相,但保護(hù)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(yīng)盡量避免兩回線重合閘配合不當(dāng),導(dǎo)致重合于永久性相間故障,對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的二次沖擊。例如,發(fā)生IA IIBG永久性故障時,當(dāng)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(dāng)于再次重合于ABG相間短路,將產(chǎn)生很大的短路電流,并導(dǎo)致兩條線路同時切除,從而嚴(yán)重危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外,當(dāng)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(yùn)行,以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(qiáng),其安全穩(wěn)定運(yùn)行對系統(tǒng)穩(wěn)定更為重要,這就對同桿雙回線路的保護(hù)提出了更高的可靠性要求。需要保護(hù)裝置能夠更加快速、準(zhǔn)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(hù)原理及應(yīng)用

        2.1 分相(分線)電流縱差保護(hù)

        分相電流差動保護(hù)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(hù)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(hù)效果不受系統(tǒng)振蕩及負(fù)荷影響、對全相和非全相運(yùn)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(yīng)用最為廣泛的保護(hù)之一。在光纖通信條件滿足的情況下,應(yīng)考慮優(yōu)先裝設(shè)。分相電流差動保護(hù)應(yīng)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(hù)

        對于同桿并架雙回線,當(dāng)通道條件不具備,或為了滿足主保護(hù)動作原理的雙重化配置要求,常采用縱聯(lián)距離(方向)保護(hù)作為線路主保護(hù)。同時,距離保護(hù)也廣泛用于同桿并架線路的后備保護(hù)。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(hù)的配置方案和整定相比傳統(tǒng)單回線路復(fù)雜很多,鄰線零序電流通過互感會對接地距離保護(hù)產(chǎn)生影響,使保護(hù)范圍縮短或超越 ,因此在實際運(yùn)行中常考慮縮短單側(cè)距離保護(hù)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(jìn)行補(bǔ)償?shù)木嚯x保護(hù)方案。但采用相鄰線路零序電流補(bǔ)償時,仍存在故障相對健全相的影響如何、應(yīng)該怎樣補(bǔ)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(hù)

        橫聯(lián)差動保護(hù)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(hù)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(hù)可分為橫聯(lián)方向差動保護(hù)和電流平衡保護(hù)兩種形式。電流平衡保護(hù)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(fù)荷端,在雙電源系統(tǒng)中的弱電源端其保護(hù)的靈敏度往往是不夠的。此外,當(dāng)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(dǎo)致保護(hù)拒動。按保護(hù)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(hù)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(hù)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(yīng)用。另外,零序橫差保護(hù)定值應(yīng)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(dǎo)致橫差保護(hù)誤動。

        3 同桿雙回線路繼電保護(hù)配置

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

        3.1 500kV電壓等級的雙回線路保護(hù)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(dāng)時技術(shù)條件的限制,最初保護(hù)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(hù)配置采用微機(jī)高頻方向保護(hù)和高頻距離保護(hù)構(gòu)成的雙重化配置形式。在該保護(hù)配置下,當(dāng)發(fā)生異名跨線故障情況時,會導(dǎo)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(hù)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(shè)部分占整體線路的65%,于上世紀(jì)90年代初期投入運(yùn)行。按當(dāng)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(hù)構(gòu)成主保護(hù)的雙重化。在該保護(hù)配置下,系統(tǒng)發(fā)生的各類故障,保護(hù)基本都能正確動作。但保護(hù)在實際運(yùn)行中存在一些缺陷,首先,雙回線合環(huán)時如果運(yùn)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(dǎo)致快速方向保護(hù)誤動;其次,當(dāng)安康側(cè)機(jī)組全停為弱電源側(cè)時,快速方向保護(hù)的阻抗元件靈敏度不滿足要求,會造成保護(hù)拒動和選相失敗,建議,當(dāng)條件允許時,同桿雙回線路可考慮選用縱差保護(hù)方案。

        4 幾點結(jié)論

        結(jié)合本文對同桿雙回線保護(hù)原理及工程應(yīng)用的調(diào)研分析,可總結(jié)以下特點以及需要進(jìn)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(hù)性能和故障選相能力,實際運(yùn)行情況也一再表明,在通道條件允許的情況下,應(yīng)該優(yōu)先選用。

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

        (3)同桿雙回線路保護(hù)的不正確動作情況主要是由于對線間互感情況下保護(hù)的整定計算缺乏更加量化的計算研究、保護(hù)裝置本身以及所配置方案對雙回線路復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)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(hù)裝置的電磁兼容要求.

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