魏穎莉，陳博文，孫利強(qiáng)，耿少博

(1.國網(wǎng)河北省電力公司，石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050051)

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展以及線路走廊的不斷優(yōu)化，同桿并架線路的數(shù)量不斷增多，發(fā)生跨線故障的概率也不斷增加?；谧杩箿y量的高頻距離保護(hù)在發(fā)生跨線故障時可能存在誤選相及測量阻抗不準(zhǔn)等現(xiàn)象［1-5］。對于同桿并架的雙回輻射線路而言，受電側(cè)線路保護(hù)還存在著不能停信(閉鎖式高頻保護(hù))的可能。以下結(jié)合故障錄波圖及保護(hù)動作原理對一起同桿并架雙回輻射線異名相跨線故障進(jìn)行分析，解釋線路保護(hù)的動作行為，提出線路保護(hù)配置的優(yōu)化措施。

1 故障情況

某電網(wǎng)2433、2455 線路為連接變電站L 與電廠S 的同桿并架雙回線，其中變電站L 為終端負(fù)荷變電站，僅通過2433、2455 線路與電網(wǎng)相連。2433、2455 線路的線路保護(hù)均雙重化配置，保護(hù)型號為“RCS-931BM”+“CSC-101B”。線路保護(hù)的主保護(hù)、距離保護(hù)、零序后備保護(hù)功能投入，重合閘投單重方式。

某日，2433、2455 線路北側(cè)廠房失火，造成線路故障。2433 線路U 相、2455 線路W 相掉閘，然后重合成功。2433、2455 線路保護(hù)動作情況如下:

a.2433 線路S 側(cè)RCS-931BM 保護(hù)，10 ms，電流差動保護(hù)動作，861 ms，重合閘動作;S 側(cè)CSC-101B 保護(hù)，17 ms，縱聯(lián)阻抗停信，60 ms，縱聯(lián)零序停信，909 ms，重合出口。

b.2433 線路L 側(cè)RCS-931BM 保護(hù)，11 ms，電流差動保護(hù)，863 ms，重合閘動作;L 側(cè)CSC-101B 保護(hù)，863 ms，重合出口。

c.2455 線路S 側(cè)RCS-931BM 保護(hù)，10 ms，電流差動保護(hù)，862 ms，重合閘動作;S 側(cè)CSC-101B 保護(hù)，18 ms，縱聯(lián)阻抗停信，879 ms，重合出口。

d.2455 線路L 側(cè)RCS-931BM 保護(hù)，10 ms，電流差動保護(hù)，863 ms，重合閘動作;L 側(cè)CSC-101B 保護(hù)，17 ms，縱聯(lián)阻抗停信，861 ms，重合出口。

從保護(hù)動作情況可以看出，2433 線路RCS-931BM 保護(hù)U 相差動保護(hù)動作，CSC-101B 保護(hù)未動作。2455 線路RCS-931BM 保護(hù)W 相差動保護(hù)動作，CSC-101B 保護(hù)未動作。

2 故障錄波圖分析

此次故障是一次較為罕見的跨線相間不接地故障。從S 電廠側(cè)看，2433、2455 線路U、W 相均出現(xiàn)故障電流，如圖1、2 所示。

其中2433 線路U 相電流(15.90 kA)大于2455線路U 相電流(7.60 kA)，2455 線路W 相電流(16.00 kA)大于2433 線路W 相電流(7.79 kA)。兩回線V 相均沒有故障電流，符合2433 線U 相、2455 線W 相跨線故障特征。

圖1 S 側(cè)2433 線路故障錄波示意

圖2 S 側(cè)2455 線路故障錄波示意

從L 側(cè)(無電源)看，2433、2455 線路U、W 相均出現(xiàn)故障電流，幅值相當(dāng)，如圖3、4 所示。

圖3 L 側(cè)2433 線路故障錄波圖

圖4 L 側(cè)2455 線路故障錄波圖

其中2433 線路U 相電流與2455 線路U 相電流大小相等(8.29 kA)，方向相反;2455 線路W 相電流與2433 線路W 相電流大小相等(10.93 kA)，方向相反。負(fù)荷側(cè)提供的短路電流從另一回線同名相提供，經(jīng)母線返回故障點。L 側(cè)母線U 相電壓與W 相電壓接近相等，約為1/2Ue，且沒有零序電壓，符合兩相短路不接地的故障特征。

3 保護(hù)動作行為分析

由于電流差動保護(hù)(RCS-931BM)對跨線故障具有天然的選擇性，因此，以下著重分析CSC-101B保護(hù)裝置的動作行為。

3.1 2433 線路CSC-101B 保護(hù)動作行為

3.1.1 L 側(cè)

2433 線路L 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告見圖5。

圖5 2433 線路L 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告

由圖5可以看出，故障時，L 側(cè)U、W 相電流方向相同。故障發(fā)生后，19 ms 時，U 相電流為30.3 A、V 相為0.54 A、W 相電流為28 A，U 相電流最大，保護(hù)電流突變量選相為U 相故障。此時U 相阻抗為0.61∠167.9 Ω，在第II 象限，不在縱聯(lián)阻抗定值區(qū)內(nèi)，此時縱聯(lián)距離保護(hù)不能停信;自產(chǎn)零序電壓為0.76 V，小于縱聯(lián)零序電壓門檻(1 V)，縱聯(lián)零序保護(hù)也不能停信。20 ms 時，保護(hù)改為采用零負(fù)序選相。21 ms 時，負(fù)序電流超前零序電流55°，為相間故障，選相為WU 故障。WU 阻抗為4.6∠60 Ω，阻抗雖為正方向，但不在縱聯(lián)阻抗動作區(qū)內(nèi)(保護(hù)縱聯(lián)電抗抗定值為1 Ω，縱聯(lián)電阻定值為2 Ω)，故縱聯(lián)距離保護(hù)不能停信。同時，零序電流為64.7 A、自產(chǎn)零序電壓器0.72 V，零序電流超前零序電壓約62°，因零序電壓小于1 V，縱聯(lián)零序也不能停信。測距相別是序分量選相結(jié)果。

3.1.2 S 側(cè)

2433 線路S 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告見圖6。

圖6 2433 線路S 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告

由圖6可以看出，故障時，2433 線路S 側(cè)U、W相電流方向相反，保護(hù)突變量選相為WUN 故障，WU 阻抗在縱聯(lián)阻抗定值區(qū)內(nèi)，X = 0.344 Ω，R=0.145 Ω。17 ms 時，縱聯(lián)阻抗停信。20 ms 時，保護(hù)改為采用零負(fù)序選相。22 ms 時，保護(hù)測得的零、負(fù)序電流分別為32.468∠23.599 A、83.042∠5.265 A，零、負(fù)序電壓分別為12.152∠－93.896 V、65.105∠－108.024 V。其中負(fù)序電流超前零序電流－18°，保護(hù)選相為UN 故障。負(fù)序電流超前負(fù)序電壓為113°，負(fù)序正方向。U 相阻抗在定值區(qū)內(nèi)，縱聯(lián)保護(hù)仍在停信。但因?qū)?cè)保護(hù)未能停信，縱聯(lián)保護(hù)不能動作。

3.2 2455 線路CSC-101B 保護(hù)動作行為

3.2.1 L 側(cè)

2455 線路L 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告見圖7。

圖7 2455 線路L 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告

由圖7可以看出，故障時，L 側(cè)U、W 相電流方向相同。17 ms 時，U 相電流為26.8 A、V 相為1.0 A、W 相電流為28.9 A，W 相電流最大，保護(hù)電流突變量選相為W 相故障。此時W 相阻抗為0.76∠16 Ω，在縱聯(lián)阻抗定值區(qū)內(nèi)(保護(hù)縱聯(lián)電抗抗定值為1 Ω，縱聯(lián)電阻定值為2 Ω)，17 ms 時縱聯(lián)距離保護(hù)停信。20 ms 時，保護(hù)改為采用零負(fù)序選相。21 ms 時負(fù)序電流超前零序電流64°，為相間故障，選相為WU 故障，WU 阻抗為4.7∠52 Ω，阻抗雖為正方向，但不在縱聯(lián)阻抗動作區(qū)內(nèi)，故縱聯(lián)距離保護(hù)不能停信。21 ms 時，零序電流為64.6 A、自產(chǎn)零序電壓器0.2 V，零序電流超前零序電壓約57°，因零序電壓小于1 V，縱聯(lián)零序也不能停信。由于停信命令收回，使得停信從17 ms 到21 ms 之間，僅持續(xù)了4 ms，縱聯(lián)保護(hù)不能動作。

3.1.2 S 側(cè)

2455 線路S 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告見圖8。

圖8 2455 線路S 側(cè)CSC-101B 保護(hù)裝置錄波報告

由圖8可以看出，故障時，S 側(cè)U、W 相電流方向相反，保護(hù)突變量選相為WUN 故障，WU 阻抗在縱聯(lián)阻抗定值區(qū)內(nèi)，X=0.328 Ω，R=0.141 Ω。17 ms 時，縱聯(lián)阻抗停信。20 ms 時，保護(hù)改為采用零負(fù)序選相。22 ms 時，保護(hù)測得的零、負(fù)序電流分別為32.349∠－146.828 A、84.159∠－11.873 A，零、負(fù)序電 壓 分 別 為11.143 ∠－93.412 V、65.057∠－101.887 V。其中負(fù)序電流超前零序電流135°，保護(hù)選相為WN 故障。負(fù)序電流超前負(fù)序電壓90°，負(fù)序正方向。W 相阻抗在定值區(qū)內(nèi)，X=0.159 Ω，R=0.379 Ω，縱聯(lián)保護(hù)仍在停信。但由于對側(cè)保護(hù)停信只持續(xù)了4 ms，縱聯(lián)保護(hù)不能動作。

4 優(yōu)化措施及建議

在跨線故障時，不同原理的保護(hù)對跨線故障的適應(yīng)性不同。采用高頻距離、高頻零序保護(hù)為主保護(hù)的保護(hù)裝置通過選相元件進(jìn)行故障相的判別。選相元件一般分為突變量選項元件(如電流突變量選項元件、相電流差變化量選相元件等)和穩(wěn)態(tài)量選相元件(如穩(wěn)態(tài)序分量選相元件、零、負(fù)序電流比相選相元件等)。然而由于跨線故障過程中雙回線不同相別電流之間的相互影響，不論哪種原理的選相元件對跨線故障都存在著誤選相［1］及誤閉鎖的可能。而電流差動保護(hù)的動作原理是對線路兩側(cè)U、V、W 三相的電流分別進(jìn)行計算以判斷是否存在故障，因此以電流差動保護(hù)為主保護(hù)的保護(hù)裝置對跨線故障則具有天然的選擇性，不需選相元件。建議對同桿并架(包括部分同桿并架)線路優(yōu)先配置雙套電流差動保護(hù)為主保護(hù)的保護(hù)裝置，以保證線路故障時的選擇性與速動性。

［1］錢建國.一起同桿并架線路異名相跨線故障保護(hù)動作的分析［J］.浙江電力，2012(2):9-12.

［2］鮑有理，徐 剛.同桿雙回線跨線故障保護(hù)動作分析［J］.江蘇電機(jī)工程，2009，28(3):12-14.

［3］陳水耀，裘愉濤，方愉冬.一起特殊跨線引起故障線路保護(hù)動作的分析［J］.電力系統(tǒng)自動化，2008，32(15):104-106.

［4］陳橋平，蔡澤祥，劉為雄，等.同桿線路跨線故障及其對距離保護(hù)的影響分析［J］.電力系統(tǒng)自動化，2010，34(5):72-76.

［5］岳 蔚，張兆云.適用于同桿并架線路的弱饋保護(hù)方案［J］.華東電力，2013，41(6):1235-1240.