同塔线路故障分析及其对继电保护影响研究

同塔线路故障分析及其对继电保护影响研究

苏理 徐乐 高巍

南瑞集团有限公司 江苏南京 211106

摘要：随着近些年我国电网建设规模的不断扩大，不同类型电气设备在不断增加，这也一定程度的提升了电气系统的故障发生风险。为了更好的保障电气系统的运行稳定性，继电保护属于电气系统无法正常运行下的一种保护性措施，继电保护安全技术可有效消除不正常运行风险问题，同时对于故障具备较高的防控效果，可及时发出安全报警信号，从而实现安全危害风险问题的最大程度控制。

关键词：同塔线路；故障分析；继电保护

1 继电保护与同塔线路故障

电气系统中继电保护系统属于电力系统运行期间应用保护性措施实现故障问题防控的有效方式，在电力系统发生故障后，可借助继电保护系统明确具体的故障原因及具体位置，并快速发出报警的相关信息，借助跳闸的处理方式实现一定程度的设备与线路保护的效果。在跳闸后电力系统会快速停止工作，并规避大范围的故障发生风险。与此同时，在报警和保护信号发出后，可借助有效方式明确故障的具体范围，并警告工作人员的故障位置与发生原因，从而规避风险操作现象。在报警行为期间，可及时提高工作人员的重视度，促使其可快速实现对电力系统故障的检查与维修。

在继电保护正常运行情况下，可最大程度降低电力系统的经济损失，可保障整个系统运行的稳定与安全性。随着技术的不断发展，继电保护技术的应用重视度也在不断提升，这也间接促使电力系统中的继电保护系统向着智能化方向发展。目前来看，影响继电保护系统的因素仍较多，在同塔输电建设模式当中，线路故障也会直接影响继电保护，及时明确其具体的影响表现以及应对措施具备较高的实践性价值。

同塔线路的搭设主要是为电力系统故障分析以及继电保护呈现出直接要求与挑战，具体表现为：同塔线路在输电回路方面存在距离较近的表现，在线路故障时会发生强磁耦合的特征，对于零序量为主要判断方式会对接地保护形成直接影响，尤其是零序电流、接地距离保护超范围动作等方面的行为表现比较突出。同时对于不同电压等级的电网建设中，强磁弱电的影响下还会导致零序功率发生波动，此时会导致事故范围扩大；同塔线路间跨线故障对于继电保护会呈现出直接影响，强磁耦合的特征也会对可解耦关系形成影响，从而对继电保护的选相、故障距离的判断形成直接影响；因分区供电及线路检修等方面的影响，同时系统的不确定性表现也会比较明显，且同塔线路也存在不同类型的组合方式，对于继电保护而言，可能会导致灵活与选择性的改变，此时不仅会导致保护整定的难以选择，同时还会导致故障方向辨别不灵活与不稳定，此时会对继电保护形成直接影响。另外，同塔线路所具备的电源、电压等级等基础类型故障建模中，也可直接且准确的体现出同塔线路的电磁强弱关系。

2 同塔线路故障对继电保护影响

2.1 搭设形式的复杂性

因为电网建设、规划及变电站会发生走廊限制的表现，此时同塔线路搭设的因素影响，同塔线路搭设在具体的表现形式存在多样化的特征：起始点不同。因同塔搭设的方式在起终点、长度方面存在明显的地理信息差异，在部分线路方面会涉及到全程同塔搭设的表现，同时也有分段同塔的搭设方式，小部分项目存在多处局部搭设的表现；回路数不同。因为输送功率方面的差异及对输电走廊的要求考虑，同塔搭设线路在杆塔方面可能会存在两回路线，部分还会涉及到四、六回线路；横向距离。同塔搭设的线路方式在横向方面的距离并不相同，往往以紧凑的原则布置在同一个输电走廊线路当中，此时横向距离差异可能会比较高；接地情况的差异。因雷电波的感应区域存在约束，再加上接地电阻的要求并不相同，所以输电线路在避雷线方面的接地情况可能存在较大差异，其中最为典型的表现在于分段与逐点接地表现。

2.2 同塔线路的特殊性

同塔线路的运行本身存在典型特殊性，其主要在于：回路之间的强磁耦合、导线之间的水平距离差异与导线高度均可能会导致线路静电耦合和磁耦合表现，其主要的表现在于导线电容的耦合比较强，同时水平距离比较小，这一种零序磁耦合表现会随回路水平距离的缩小而不断提高；跨线路故障的发生。同塔线路与单回输电线路相比，其核心问题在于跨线故障的发生，虽然从统计数据来看跨线故障的发生率一般在20%左右，但这一种故障可能会涉及两个或更多的回路，假设发生切除双回，此时系统稳定性会遭受严重影响；线路组的运行方式存在变化表现。因为局限局部短路电流以及电网调度等方面的影响，同塔线路在具体运行过程中可能会发生投运、停运和部分接地挂检等组合运行模式，此时在运行中回路间零序互感阻抗发生故障时便会在故障特征共享上呈现出不同的表现，此时会直接导致线路线路在线改变和继电保护整定的矛盾问题。

2.3 继电保护相关问题

选相元件。在同塔输电方面线路保护选相元件的应用主要是通过突变量选相、稳态量选相的结合方式为主，突变量选相主要是应用相电流差突变量元件为主，稳态量的选相主要是应用序分量分区结合阻抗的方式进行识别，这一种表现主要是体现在简单故障方面，在复杂故障当中并不能保障故障相的正确选择；零序过流元件。一回输电线路发生短路故障期间，同塔其他输电线路也会发生感应零序故障分量，零序电流的分配可能会发生改变，从而导致相邻线路的零序电流，对于零序过流元件的判断也会呈现出直接影响。

零序方向元件。互感线路的流过零序电流期间，相邻线路均会出现零序电压冲击，此时零序电流的电压相角可能会发生与线路内部接地故障的一致性，这也会一定程度的影响零序方向的继电器判断；接地距离元件。因为运行方式的差异导致同塔线路对于另需补偿系数的影响比较突出，此时线路接地距离的保护另需补偿系数往往会应用固定取值的方式实现对阻抗偏差的控制，从而导致距离保护发生改变，呈现出超范围或欠范围表现。在整定接地距离被保护零序补偿系数期间，应有意识的规避因零序补偿系数而导致的整体接地距离偏大表现，此时在区外故障发生同时，需及时预防另需补偿系数偏小的表现，从而缩短接地距离的保护范围。

2.4 多种故障对继电保护的影响

同塔线路零序互感的影响。同塔线路外部的接地故障发生时，同塔线路具备一般性，所以在线路之间零序电流方向也会相同，借助零序互感可能会导致零序助磁的表现，零序等值阻抗也会随之提升，从而导致同塔线路不同零序电流下降的表现，促使零序过流保护灵敏度遭受影响；同塔线路跨线故障的影响。跨线故障会对所有的元件形成一定程度的影响，从保护层面来看，故障属于正反方向以及远近多点的发生表现，回路间可能会发生强零序互感的表现，此时会对相关元件形成实质性的影响，具体表现便是电流突变量，零序负序等选相元件也会发生改变。

综上，出于减少线路走廊以及提高土地利用率目的，目前我国已普遍应用同塔多回输电线路建设模式，同时也获得许多经济效益。

参考文献

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