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同杆双回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。据统计,目前广东电网220kV及以上电压等级的同杆双回线路超过2500公里。与此同时,同杆并架双回线路也给电力系统的安全运行带来巨大的挑战。据报告显示:2006年以来,广东省频繁发生同杆线路故障,并且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。
距离测量元件是纵联保护和距离保护的重要测量元件之一,在保护动作中起着决定性作用。同杆双回线路中的距离测量量主要为接地距离阻抗与相间测量阻抗。研究表明,与单回线路相比,同杆双回线路给继电保护带来的新问题主要表现为零序互感和跨线故障对保护的影响。本文将重点研究同杆双回线路中,零序互感和跨线故障对接地测量阻抗以及相间测量阻抗的影响。
在同杆双回线路中,由于零序互感的存在,发生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。继电保护观测到的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,但在中性点直接接地的同杆双回线路系统中,由于线路之间存在零序互感耦合,当发生接地故障时,线路零序互感会影响线路的接地测量阻抗,使得保护测量元件感受到的接地测量阻抗值发生偏差而不能反映故障发生的真实位置,甚至造成保护对区内外故障发生误判。因此研究零序互感对测量阻抗的影响显得十分重要。
同杆双回线发生跨线故障时存在一些特殊问题,如,发生非同名相间跨线故障时,两健全同名相电流可能不相等。这些特殊问题的存在,对同杆双回线中的保护的正确动作影响也很大。为精确分析同杆双回线路故障特别是跨线故障时的端口电气量,进而对故障时保护安装处的电气量进行分析,本文以对称分量故障分析方法为基础,先通过注入电流法分别求解故障端口正/负序与零序等值阻抗,再利用双口网络理论,结合利用不同跨线故障的边界条件推得的故障端口序电流与序电压关系,对同杆双回线路全程同杆、一侧共端一侧分裂、两侧都不共端以及一回线路两端接地挂检等不同情形进行跨线接地与跨线不接地故障分析。