（广东电网公司惠州供电局 广东省惠州市 516001）
摘要：同杆线路输电传输容量大，线路走廊利用率高,社会的综合效益突出，已成为解决负荷更集中、电源更密集、土地资源更紧缺等困难有效途径之一，与此同时，同杆线路也给电力系统的安全运行带来巨大的挑战。随广东电网的密度逐年加大，同杆并架线路的广泛应用，同杆故障已不可避免的逐渐成为一种常见的系统故障。本文基于近年来国内外对同杆线路运行的研究，对同杆线路运行特点及对继电保护的影响进行了分析和总结。
关键词：同杆线路；继电保护；零序互感；接地故障
1 引言
同杆并架线路由于两回甚至多回线路共用一个杆塔，具有所需出线走廊窄、占用良田少、输送容量大、节省投资和建设速度快的特点，经济效益显著。在日本这样地少人多的国家己经大量使用同杆并架线路，我国人口众多，但耕地少，随着经济的发展，节约土地的问题日益重要，出于经济性考虑，同杆并架线路输电线路的推广应用被列入电力重点计划。由于同杆并架线路一般都作为联系两大电网的主干线路，输送容量很大，有的电厂甚至只用一条同杆并架线路作为送出线路，因此，同杆并架线路的保护就显得尤为重要，它关系着供电的可靠，电网的稳定。
对于同杆双回线，如果发生跨线故障时能够仅切除故障线，实现多相重合闸，对保持系统的稳定无疑是有积极意义的。此时在保持相同系统稳定情况下，可以提高输电线的传输功率，发挥经济效益。十几年来继电保护技术有了长足的发展，性能优越的微机线路保护也获得了普遍的应用。此时，研究开发具有完善的选相功能的适用于同杆并架线路的微机线路保护和重合闸具有重要的意义[1-2]。
2 同杆双回线运行的特点
2.1 回路间的强磁耦合
导线的高度和导线间的水平间距对运行线路的静电耦合与磁耦合形成直接影响，导线的高度越低，导线间的电容耦合越强，导线间的水平间距越小，导线间的磁耦合越强，回路间的水平距离越小，其零序磁耦合越强。同杆并架线路在每回线路的三相均匀换位布置后可视为仅有零序互感的“准平衡”线路，在线路非对称运行出现零序电流时，通过回路间的零序互感阻抗将形成“强磁”现象，如果回路间的电气联系不强的话，就形成了“强磁弱电”现象。
2.2 跨线故障的出现
与单回输电线路相比，同杆同杆并架线路带来的问题之一就是使跨线故障成为可能。单回线路的简单故障只有11种，同杆并架线路路的故障多达120种，其中包括单回线故障22种，跨线故障98种，跨线故障的种类占全部故障种类的82%。虽然实际运行统计发生跨线故障的几率不到20%，但由于这种故障涉及至少两回输电线路，如果双回同时切除将严重影响系统稳定运行[3]。
同杆同杆并架线路发生跨线故障的形式有跨线接地与跨线不接地两大类，其中又分别有单相跨单相（又分为同名单相与异名单相）、单相跨多相（又分为单相跨含该相的多相、单相跨不含该相的多相）以及多相跨多相等形式。受避雷线保护的同杆同杆并架线路遭受雷电直击或绕击的概率很低，更多的是由于反击雷、雷电侵入波或杆塔遭受雷电直击而导致的线路对地或线路间的绝缘闪络，所以跨线故障多数其实是多条线路接地故障组合而成。
2.3 线路组的运行方式变化
出于电网调度、限制局部短路电流等原因，同塔线路组运行时一般有同时投运、部分停运、部分接地挂检等多种组合运行方式，仅同塔双回线路组就有双回线同时投运、一回停运、一回接地挂检等至少3种运行方式。线路运行方式的不同使得回路间的零序互感阻抗在故障时对故障特征的贡献上表现不同，因此客观上造成了线路运行方式的在线改变与继电保护整定的相对不变之间的矛盾。
2.4 同杆同杆并架线路所处的系统运行方式变化
系统运行方式总在不停的变化中，表现在同杆同杆并架线路所处的背端支撑电源强弱在不停的变化，而且其等值正序电源阻抗与等值零序阻抗的变化幅度可能不一致。在电网的中部，线路所依靠的背端支撑电源相对较强，而在电网的外围、终端，线路所依靠的系统一般较弱，可能造成线路两侧背端支撑电源的强——强、强——弱等不同组合。考虑系统分区供电限制短路电流等运行方式组合时将可能造成特殊系统电气特性（弱馈）等运行方式。
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2.5 强磁联系背景下的电气联系强弱转换
同杆同杆并架线路有两个共端时可视为强磁强电联系，有一个共端时，从共端侧看，线路也是既有强电联系也有强磁联系，但在跨线故障或转换性故障发生时，线路共端侧断路器跳开或在继电保护相继动作过程中，蜕变成了强磁弱电联系，所以继电保护的第二反应也应考虑这些运行过程中的影响[4]。
3同杆双回线距离测量元件受影响的主要形式
3.1强零序互感
线路空间上的同杆架设带来回路之间的电磁耦合与电容耦合，主要表现在线路间的强零序互感，因此除了短路故障端口的横向联系外，线路间的横向零序互感影响着故障电气量的分布，从而影响与零序量相关的继电保护，即所谓“强磁”影响。强零序互感是对同杆同杆并架线路继电保护形成特殊影响的根源之一，故障时保护安装处的相间测量阻抗与接地测量阻抗等保护测量量会受到全面的影响，从而使得纵联距离与各种后备保护的灵敏性与选择性受到影响[8]。
继电保护观测到故障距离是由母线处的电压与线路中的电流计算而来的，通过测量阻抗来表征，在单回线路的接地距离保护中，接地测量阻抗可以做到与故障距离成正比，但在同杆同杆并架线路中，故障电气量受到同杆架设的平行线路影响，测量阻抗与故障位置不对应，故障距离的测量存在理论误差。
3.2跨线故障
从故障本质上看，跨线故障是发生在电网中同一地点的复故障，但其“同一地点”与“线路间零序互感”的特性使利用双口网络理论分析电力系统复故障碰到网络内参数还需解耦而导致故障分析复杂，线路的不完全同杆并架还使得线路离各自电源的电气距离不一致；从保护层面看，跨线故障可能是正、反方向与远、近地点同时发生的故障，因此对所有基于方向判别与故障距离判别的元件构成原理性的影响[5]。
一般零序电流由零序电压源趋动，但在特殊故障条件下如跨线不接地故障时可能在线路上有零序电流而在母线处却没有零序电压，势必造成利用零序电压作为判据的保护受到影响，直接导致零序功率方向元件不开放与失效。
相间测量阻抗、接地测量阻抗等的测量量将直接受到跨线故障与零序互感的影响，进而影响其动作行为；有些跨线故障完全颠覆了零序电流由横向零序电压源产生的机理，势必对零序功率方向等元件的正确动作造成实质性的影响。
3.3弱馈
在电网的外围或终端变电站，相对而言缺乏电源支撑而主要作为电源的受端，故障时向故障点提供短路功率的能力较差，同杆同杆并架线路背景下，线路对端的强电源侧提供的短路功率可能超载弱馈侧提供的短路功率而形成迂回供给短路电流的情形，加剧了对距离保护尤其是I段距离保护的保护区以及距离保护反向测量阻抗等的影响。
4 结论
本文综述了同杆线路运行特点及对继电保护的影响。同杆线路运行面临的主要问题有：
1）由于同杆同杆并架线路组在不同的运行方式下对零序补偿系数影响较大，线路接地距离测量元件的零序补偿系数K值采用现有固定取值必然引起测量阻抗的偏差，从而可能导致距离保护出现超范围与欠范围动作。在整定接地距离保护保护零序补偿系数时，应主要考虑防止由于零序补偿系数整定偏大导致接地距离Ⅰ段在区外故障时发生超越以及防止由于零序补偿系数整定偏小导致接地距离Ⅱ段保护范围缩短。
2）在简单故障条件下，相间短路故障时并不出现零序故障电气量，因此平行线路间的保护理论上彼此没有影响。但在跨线故障时，保护安装处可能感受到“准相间短路故障”，导致故障距离与相间距离元件的测量距离出现偏差，影响相间距离元件的正确动作。
参考文献
[1].朱声石; 高压电网继电保护原理与技术[M]. 北京: 中国电力出版社, 1994.
[2].肖伟强，蔡泽祥，刘为雄,等. 同杆同杆并架线路零序互感对纵联距离保护影响的研究. 电力系统自动化。 2009，33(3):
[3].曾耿晖, 黄明辉,刘之尧,等. 同杆同杆并架线路纵联零序保护误动分析及措施,电力系统自动化, 2006, 30(20):103-107.
[4].刘为雄, 蔡泽祥, 邱建. 融合对称分量法与相分量法的大规模电力系统跨线故障计算, 电工技术学报. 2007, 22( 5):140-145
[5].俞波. 超高压同杆并架双回线路微机保护的研究(博士学位论文).
作者简介:
谢旭琛（1984-），男，本科，研究方向为电力系统继电保护、变电运行。
论文作者:谢旭琛
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/18
标签：故障论文; 线路论文; 距离论文; 阻抗论文; 多相论文; 测量论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第22期论文;