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高压直流输电线路由于跨越距离长,与原有交流线路会出现交叉跨越的现象;另一方面,我国土地资源匮乏制约直流输电发展,而交流-直流同塔架设由于建设成本低,占用输电走廊少,未来必将成为同塔架设的主要形式。无论是交叉跨越还是交直流同塔架设,由于导线相隔距离较近,难免出现交流线路发生故障对正常运行的直流线路产生严重的工频感应现象,而同塔线路还可能出现交直流碰线故障。针对以上问题,本文以交直流同塔线路及其继电保护为研究对象,对交流线路发生故障而引起同塔直流线路产生50Hz感应量、交直流碰线故障特性和交直流继电保护在上述故障下的适应性等问题展开分析。交流线路发生不对称故障会在同塔正常运行的直流线路中通过电磁耦合产生50Hz感应量。本文通过分析50Hz感应量产生的机理,作出交流线路发生故障时交直流线路间电磁耦合的等效电路图,理论推导了计算该50Hz电压电流公式,分析得出50Hz感应量的关键因素,包括杆塔结构、同塔位置、同塔长度、故障类型、故障位置和交流系统强弱等;应用计算公式分析上述因素对50Hz分量的影响规律及边界,推导其理论边界值;在PSCAD/EMTDC仿真模型进行了算例分析,验证上述机理分析的正确性。交直流碰线故障属于新型故障形式,本文通过作出交直流碰线故障的等效电路,分析故障后交直流电流的分布特征;大量工频分量传播到换流器,在阀侧的换流变压器引起明显的二次谐波分量;基于PSCAD/EMTDC交直流电网仿真模型,深入研究了直流功率、交流电压等级及过渡电阻等对直流线路工频分量及交流线路特征量的影响。交直流系统的继电保护有各自的适用范围,面对交直流碰线故障能否正确响应仍缺乏研究。本文从交直流保护的相关原理出发,分析碰线故障对直流线路保护如行波保护、交直流碰线保护的适应性以及交流保护如差动保护、距离保护和零序保护在碰线故障下的适应性。分析发现,碰线故障引入的工频分量会使直流线路行波保护动作率降低;行波保护与交直流碰线保护在保护配合范围内存在动作死区;交流距离保护面对碰线故障的灵敏度会下降、差动保护面对碰线故障的灵敏度会提高等。本文研究成果为交直流同塔线路的故障分析方法提供了参考,同时为交直流同塔架设的设计选型,继电保护的优化改进及系统的安全运行等提供了理论和数据支撑。