平行線零序互感對零序電流保護的影響分析

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1、平行線零序互感對零序電流保護的影響分析張紅霞（寧夏銀南供電局保護自動化所，寧夏吳忠751100）摘要：同桿架設(shè)的兩回三相線路，或平行架設(shè)但距離很近的兩條三相線路，當他們流過零序電流時，兩條線路間互感磁通相當大，致使各線路的零序阻抗發(fā)生很大的變化。本文通過對零序互感的分析，結(jié)合定值整定過程中經(jīng)常采用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，詳細分析了雙回線零序互感對零序電流保護的影響。關(guān)鍵詞：平行線，零序互感，零序電流1引言中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序分量，利用零序電流量構(gòu)成保護，是一種主要的接地短路保護。因為它不反映三相和兩相短路，在正常運行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時也沒有零序分量產(chǎn)生，所以有較好的靈

2、敏度。另一方面，零序電流保護受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，特別是短距離線路以及復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護范圍太小或沒有，致使零序電流保護效果不能滿足電力系統(tǒng)要求。2平行架設(shè)雙回線零序互感的分析平行架設(shè)的兩回三相線路，或平行架設(shè)但距離很近的兩條三相線路，當他們流過零序電流時，兩條線路間互感磁通相當大，致使各線路的零序阻抗發(fā)生很大的變化。設(shè)兩條線路都有整循環(huán)換位，可以寫出一回線路中任一相“導(dǎo)線－地”回路與另一回線路中任一相“導(dǎo)線—地”回路之間的互阻抗[1]：Ω/KM（1）式中—大地電阻，當f=50Hz時，≈0.05Ω/KM—假想地線的等值深度，一般計算可取平均值：=1000m。7D

3、Ⅰ-Ⅱ—兩條線路間的幾何均距，按圖一有：圖一：兩回線路間的距離當兩條線路流過零序電流時，一條線路三相對另一線路中任一相間的零序互阻抗Zm0應(yīng)等于Zm的三倍，即：Ω/KM（2）圖二為兩回線路的零序電路示意圖，忽略電阻，每回線的零序電圖二兩回線路零序電流示意圖壓降為：（3）（4）在上式中右邊引入和，則可得：（5）（6）由式（5）、（6）可得雙回線零序等效電路，如圖三所示：7圖三平行架空線路零序等效電路如果把每一回線路看成是一個繞組，則雙回線零序等效電路和雙繞組變壓器相似，和可以與變壓器中兩個繞組的漏抗相對應(yīng)。將圖三中的P、Q兩點連接，可構(gòu)成雙回線并列運行時的零序等效電路。若雙回線參數(shù)完

4、全相同，即，則雙回線路的綜合零序阻抗為：（7）單回線零序阻抗為：（8）1零序互感對零序電流保護的影響3.1并列運行雙回線末端故障由公式（8）可知，在線路末端發(fā)生接地故障，由于雙回線路中電流、同方向而產(chǎn)生助磁作用，使零序電抗增大，零序電流減小。這時的零序等值電路如圖四所示，它表明：兩回平行架設(shè)、完全相同、并聯(lián)運行的架空線路，可以用兩回之間沒有零序耦合的并聯(lián)線路代替，每回路的為計及回路間零序互感時每回路的零序電抗。圖四完全相同雙回線并聯(lián)時零序等值電路7為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，雙回線并聯(lián)運行線路越來越多。而110KV線路參數(shù)大多數(shù)采用設(shè)計參數(shù)，零序互感采用計算數(shù)值，設(shè)計參數(shù)、計算數(shù)值與實測參

5、數(shù)存在一定誤差，因此理論計算與實際運行情況存在一定誤差，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運行帶來隱患。表1[1]列出架空線路零序電抗的約值，可用于規(guī)劃設(shè)計及近似計算使用。表中雙回線路的零序電抗是指兩回完全相同并聯(lián)運行的線路。表1架空線路零序電抗單回線路雙回線路無避雷線3.55.5有鐵磁導(dǎo)體避雷線3.04.7有良導(dǎo)體避雷線2.03.0表中：－為架空線路正序電抗；－為單回線架空線路零序電抗；－為雙回架空線每回路的零序電抗。在單回線整定過程中，通常取，即按有鐵磁導(dǎo)體避雷線的方式取值；對于雙回線則可取，即，與公式（8）對比，可得。3.2雙回線中的一回線接地運行情況圖五雙回線中一回線接地運行示意圖如圖五所示

6、并聯(lián)運行的雙回線，其中一回線運行，另一回線停用并兩端接地。如果說雙回線相對于一個雙繞組變壓器，那么一回線兩側(cè)接地就相當于變壓器的二次繞組處于短路狀態(tài)，雙回線間的零序互感與變壓器一、二次間的漏抗相對應(yīng)。雙回線中一回線兩端接地運行零序等效圖如圖六所示。7圖六一回線接地運行零序等效阻抗圖若雙回線參數(shù)完全相同，則從運行中一回線看線路的零序電抗為：（9）?。?，則上式可轉(zhuǎn)化為：（10）取、，則（11）由此可知，雙回線路中一回線運行，另一回線停用并兩端接地時，零序互感有去磁的作用，零序電抗減小，導(dǎo)致零序電流增大。所以在定值整定過程中，一般在選擇流過保護最大零序電流的運行方式時，應(yīng)考慮相鄰線路停用

7、并兩端接地的情況。3.3雙回線并列運行在一回線上發(fā)生故障圖七雙回線并列運行在一回線上發(fā)生故障示意圖如圖七所示，在A點發(fā)生接地短路故障，A點距母線M的距離(0