一起同塔双回线路保护动作分析[1]

0引言
由发电厂A 向变电站B 送电的220kV 同塔双
回线路，A 发电厂侧为发变组接线，B 变电站侧为双母线接线方式，双回线路分别运行于不同母线，事故前运行方式如图1所示。

Ⅰ线路C 相发生接地故障，两套线路保护正确动作跳三相（重合闸退出方式）。

此后约500毫秒后，与Ⅰ线同塔并架的Ⅱ线路高频保护装置（南自厂PSL602G ）动作跳开该线路两侧断路器，但Ⅱ线
的光纤电流纵差保护装置（四方公司CSC103B ）并
未动作。

对于Ⅱ回线路两套保护装置的不同动作行为，谁是谁非作如何评价，涉及到以后线路保护的运行是否安全可靠的问题，分析找出事故的原因，才能采取正确的纠正措施。

1II 线路保护动作分析
首先说明的是，Ⅱ线路保护装置二次回路已经过多次检查核对且历史动作行为均正确，本次案例发生时保护装置录波数据与公用故障录波器所记
一起同塔双回线路保护动作分析
郝建刚，张爱国，唐志芳
（鹤壁供电公司，河南鹤壁458030）
摘
要：通过对一起同塔双回线路保护动作案例的分析，对该线路高频闭锁和光纤纵差保护的不同动作行为进行了
分析，探讨了线路间互感以及二次电压回路干扰对保护动作行为影响，并提出了加装低通滤波器进行抗干扰的措施。

关键词：同塔双回光纤纵差保护
高频闭锁保护
互感
低通滤波
中图分类号：TM77
文献标识码：B
文章编号：X （2010）03-021-04
Analysis of Protection Action for a Failure of Two Parallel
Transmission Lines on the Same Tower
Hao Jian-gang ，Zhang Ai-guo ，Tang Zhi-fang （Hebi Power Supply Company ，Hebi 458030，China ）
Abstract ：This paper investigates a protection actio n case of the same-tower double-circuit line.The different action performances between the high frequency blocking protection and optical fiber longitudinal differential protection of the line are analyzed firstly.Then the influence of the line mutual inductance and the secondary voltage circuit disturbance on the protection action performance is discussed.Finally ，an anti-disturbance strategy using the low-pass filter is proposed.
Key words ：same-tower double-circuit line ；optical fiber longitudinal differential protection ；high frequency blocking protection ；mutual inductance ；low-pass filter
同塔双回线路
发电厂A
变电站B Ⅰ回线路
Ⅱ回线路
Ⅱ母
Ⅰ母
图1事故前运行主接线示意图
图2II 线路B 侧跳闸时的零序电压电流
相对时标(ms)
A 相电流(A)
B 相电流(A)
C 相电流(A)474本侧0．823∠66.8010.677∠-61.390.842∠174.47对侧0.813∠-111.40.682∠123.70.812∠-3.814479本侧1．111∠175.8150.759∠85.910.597∠-84.81对侧 1.109∠-2.7930.784∠-90.00.573∠98.13482本侧 1.076∠-128.90.87∠143.840.513∠-18.44对侧 1.081∠53.130.877∠-33.690.505∠164.48566本侧0.952∠-124.5920.364∠138.00.368∠-17.1对侧0.937∠56.770.384∠-39.290.368∠162.9574
本侧0.459∠450.027∠-900.027∠90对侧
0.44∠-132.51
0.027∠90
0.027∠-90
录数据一致，例如图2所示故障时零序电压、零序电流录波数据对比一致，可以排除二次回路误接线的因素。

1.1II 线路B 侧PSL602G 高频闭锁保护动作分析PSL602G 高频闭锁保护动作主要报文：
000ms 距离零序保护启动
、综重电流启动、纵联保
护启动
516ms 纵联保护三跳出口
560ms 故障类型和测距，
A 相接地169.72km
故障相电流 1.077安
从报文可以看出，Ⅱ线路B 侧高闭保护在Ⅰ线路发生故障时保护已经启动，但没有动作。

516ms 后纵联保护动作出口。

保护的故障点测距169.72km 远远大于线路25km 的实际长度，显然与实际不符。

从图3可以看出,该录波信息共有不连续的两段，第一段为保护在Ⅰ线路故障时启动录波，但对
Ⅱ线路A 侧来说，保护启动发信后判断正方向故障而停信；对Ⅱ线路B 侧来说，保护启动发信后判断
区外反方向故障不停信，向对侧长发闭锁信号闭锁对侧高频保护，并通过自发自收闭锁本侧保护，故双侧保护均不动作，保护动作行为正确。

如图4所示，466ms 时，Ⅱ线路又出现零序电流，零序电流方向未变，仍为穿越性电流，但Ⅱ线路
B 侧零序电压发生了反向，故Ⅱ线路B 侧零序功率
方向发生了改变，判断为区内正方向故障。

Ⅱ同桃B 侧保护停信，开放两侧保护闭锁，纵联零序保护动作出口。

从保护采集电气量上分析，保护动作原理与动作行为一致。

表1II 线路B 侧光纤差动保护装置录波数据表
图3II 线路B 侧高闭保护装置故障录波图图4II 线路两侧零序电压电流保护录波
1.2II线路CSC-103B光纤差动保护部动作分析
Ⅱ线路B侧CSC-103B光纤差动保护在Ⅰ线路故障时启动一次，未出口动作，Ⅰ线路故障对于Ⅱ线路来说属于区外故障，CSC-103保护不动作证明保护在反方向故障时动作行为正常。

Ⅱ线路第二次有零序电流3I0时，保护装置的故障录波记录到的数据如表1。

从表1分析可知，Ⅱ线路第二次出现的电流为相位相反的穿越性电流，两侧电流大小基本相同，按照CSC103光纤纵差保护装置的动作原理，保护不动作属正确行为。

以上数据电流参考方向是以母线流向线路侧为正方向。

2Ⅱ线路穿越性零序电流产生原因分析
无论是从保护装置还是公用故障录波器的录波图分析，在PSL602保护装置动作跳开线路前，三相电压的波形对称，幅值近似相等，零序电压也很低。

电压波形不具备线路单相接地故障的特征，并且两侧三相电流每个对应相别基本是大小相等,方向相反,属于穿越性的电流，220kVⅡ线路应没有发生故障。

然而，高频保护装置PSL602动作时却突然出现的零序电流是如何产生的？通过录波数据（如图5、图6）分析，我们注意到Ⅱ线路跳闸前Ⅰ线路C 相突然产生了电流。

明明录波器录到第一次保护动作后开关跳开且没有重合（如图7），该电流发生时也没有影响到受电侧220kV南母（Ⅱ母）电压。

我们分析电流应从线路上来，并且在Ⅰ线路2侧断路器跳闸后C相CT和开关之间应有一个放电点。

现场检查证实了该判断，发电厂A侧检查发现Ⅰ线路断路器C相断口由于过电压发生沿面击穿，过电压同时造成变电站B侧I线路CT靠开关侧发生沿面击穿对构架放电，由于此时距Ⅰ线路跳闸时间间隔很短（小于500ms）发电机仍有输出，一次电流通过大地形成了一个闭环回路，电厂侧Ⅰ线路A侧C相产生电流且它的母线C相电压同时降低，产生了零序电压3U0。

正是由于Ⅰ线路C相突然产生的电流，在同杆架设的Ⅱ线路各相上产生互感作用，互感电流的叠加使Ⅱ线路A、B两相电流增大，C相电流减小，如图5所示，在Ⅱ线路上合成了一个穿越性零序电流。

从录波图图8中可见到零序电压波形上有较多突变尖峰脉冲，使电压波出现很多“毛刺”，不再是纯正的正弦波。

大的尖峰脉冲可能会把零序电压
图5Ⅱ线路跳闸时变电站B
侧集中录波图图6Ⅰ线路B
侧保护出口及开关位置录波图图7Ⅰ线路B
侧高频距离保护装置录波图图8Ⅱ线路跳闸时B
侧零序电压波形放大图
从负半波顶到正半波，改变了零序电压的极性，从而满足了零序方向保护的动作条件，出现保护误动。

电压二次回路是直接经电缆接到高压设备的电路，电压互感器的接地线、二次回路的接地线及中性线所形成的环路面积不可能小到零，由地电流产生的磁链进入此环路时会在该回路产生电压；电压互感器对电压的变换作用中的变比只对工频而言，对高频量起作用的是高频传递函数，与匝数无关。

所以，一、二次绕组间的杂散电容可将高压侧的高频量直接耦合到二次回路中，形成的高频共模（在一定条件下可转换成串模）电压可达数千伏。

4保护装置动的作行为评价
综述上面分析，因互感电流是穿越性电流，流
进线路的电流等于流出线路的电流，再则，此时的系统电压也是正常范围，互感形成的零序电流只在线路上流通，不会对其它输电系统产生大的影响；另外，其不同于负序电流，不会对发电机产生转子发热的不良影响。

可以说，Ⅱ回线不需保护跳闸，可保证发电厂的正常送电需要，线路保护在此情形下不动作是正确的。

尽管两套保护装置从各自采集到的电气量上分析，依保护原理，动作行为均正常。

不难看出，在此案例中，光纤纵差保护具有更加优越的抗干扰性能。

5结论
同塔双回线路中的一回线发生单相接地故障跳三相，另一回线路继续运行，是属正常运行方式，允许长时间运行。

然而，在本案例中却出现了另一回线路无故障线路跳闸，其原因是干扰引起零序电压波形发生变化，满足了零序方向保护动作条件所导致，要防止类似事件的再次发生，就需要从抗干扰措施方面考虑。

2006年初，国家电网公司颁发了《十八项反重
大事故措施》，国家电网公司调度通信中心根据要求编制的《继电保护专业重点实施要求》中提出，要求在变电站采用敷设等电位接地网等抗干扰措施，用于降缓干扰。

针对本事例中的干扰现象，在等电位接地网的基础上，于电压回路接入适合的低通滤波器，抑制高频干扰也是很有必要的，需要提请注意的是必须要采用正确的安装方式：滤波器的金属外壳直接与金属接地体在电气上连通，减小滤波器的接地阻抗；安装位置要靠近进线处，避免“脏线”对屏内接线的耦合干扰；输入、输出端接线要尽可能远离，防止极间耦合等。

否则，滤波器的效能将会大为降低。

参考文献：
[1]北京四方.CSC-103光纤差动保护装置技术使用说明书[2]国电南自.PSL600系列高压保护装置技术使用说明书
收稿日期：2009-11-16
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参考文献
[1]GB/T 7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则
[2]贾瑞君.关于变压器油中溶解气体在线监测的综述.变压
器，2001。

[3]尚丽平，曹铁泽，刘先勇，周方洁.变压器油中溶解气体在
线色谱监测综述.变压器，2004。

收稿日期：2010-02-04
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