相邻线路零序互感
[关键词] 相邻线路 零序互感 纵联方向保护
一、问题的提出。
2003年4月17日17：50分, 朔州电网220KV铺七I#线路七里沟侧283开关LFP-901A、LFP-902A保护装置0++高频方向动作出口，经107MS跳铺七I#线七里沟侧283开关A相开关，766MS后，283开关A相开关重合。6135 MS后，283开关LFP-901A、LFP-902A保护装置0++高频方向保护又动作出口， 283开关三跳。而铺七I#线路铺上侧241开关保护装置LFP-901A、LFP-902A高频方向保护未动作。经查线，铺七I#线路没有发生故障，只是在同一时刻与其相邻的500KV神大I#线路大同侧发生A相接地故障，那么220KV铺七I#线路保护为什么会在区外发生接地短路时动作呢？
二、结合故障录波图对其进行理论分析：
（一）、我们从图1和图2可以看出铺上、七里沟站两侧电气量特征如表1所示：
（二）、我们知道当线路区内（外）发生单相接地故障时，其线路两侧故障量特征如表2所示：线路区内（外）发生单相接地故障时故障量特征（表2）
（三）、由表1和表2对比可以看出，表1的第1、2、3点特征和表2区外发生接地故障时的特征相同。但是第4、5点特征很特殊。线路两侧3U0反相既不符合线路区外故障时的特点，也不符合线路区内故障时的特点。这也正是造成铺七1#线路保护两侧判为区内故障依据的关键原因。
（四）那么究竟是什么原因使线路两侧3U0反相呢？我们结合一次系统图对其进行分析。
从图3可以看出，当神大线路发生接地故障时，铺七1#线路零序电流3I0=5.57A。据此我们可以从理论上计算出铺上七里沟两侧3U0的电压差值。
△U1=铺七线路零序阻抗×通过铺七线路的零序电流，即
公式中：0.76为铺七线路零序阻抗标幺值。5.57A为铺七线路零序电流有名值。600/5为铺七1#线路CT变比。7530、300为零序电流、电压基准值。
由LFP-901A/902A保护动作报告的波形图测量：铺上3U0=10.86V,七里沟3U0=11.23V，铺上七里沟两侧3U0的电压差值△U2=U0铺上-七里沟零序电压：△U2=10.86V-（-11.23V）=22.09V
所以有，△U1≈△U2。
计算值和测量值基本相等，说明利用已知的故障数据，从理论上能够证明铺上和七里沟站两侧3U0确实反相。这就可以排除保护装置外部回路错误，说明铺上和七里沟站两侧保护电流、电压接线极性没有问题。也进一步排除了保护装置本身存在问题地可能性。因为对于铺上和七里沟站两侧，由于3I0、3U0反相，所以根据零序功率方向元件根据动作原理，自然判断为正方向区内故障，保护装置动作是正确的。
三、故障原因分析
从以上分析可以看出，铺七I#线路在区外发生接地故障时，线路两侧3U0反相是分析此次保护动作的关键，而造成线路两侧3U0反相的原因是因为相邻线路零序互感的影响。
故障线路500KV神大I#线路和220KV铺七I#线路的线路走向平行，且距离很近（铺七I#线路全长42.75KM，从37#-118#杆共29KM与神大I#线平行，平均线间距70M，线间距最短50M）。两条线路之间存在互感耦合。当神大I#线路发生接地故障时，神大I#线路零序电流在平行线路铺七I#线路上产生纵向零序互感电势。该电势的存在，影响了铺七I#线路的纵向对地电压，但不影响线路横向故障量。因而，铺上、七里沟两侧电压变化不大，但零序电压变化很大。
因为上述原因，当神大I#线路发生接地故障时，铺七I#线路铺上、七里沟两侧3I0 与3U0相位相反，两侧零序方向元件都判断是正方向区内发生故障。七里沟侧283开关LFP-901A、LFP-902A保护装置，零序正方向元件F0+，方向比较过流I0F元件同时动作，且反方向元件F0-不动作，同时收到通道信号10MS。所以方向保护停讯。同时对侧保护停讯，且相电流差突变量元件选出故障相为A相，所以保护动作出口，跳283开关A相。重合后，又有相同的故障，所以保护不经选相直接出口三跳。
由于铺上侧LFP-901A、LFP-902A保护装置相电流差突变量元件没有选出故障相，所以保护装置没有动作出口。
四、结论及解决措施。
在方向纵联保护中采用零序方向元件，必须注意相邻平行线路中零序电流产生互感的问题。为保证比较线路两端零序功率方向的纵联保护不误动，可以提高方向比较过流I0F元件的定值，使其躲过可能出现的最大零序不平衡电流。延伸来看，在并行线路建设设计过程中，也应考虑到互感的相互作用，特别是在日益精尖的微机保护性能配置及整定计算过程中，也应就本课题引出的一些问题进行分析参考，以便进一步完善。
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