巢 澤，余世軒，梅海華

（江蘇利港電力有限公司，江蘇 江陰 214444）

1 問題的提出

2023 年6 月16 日7 時(shí)15 分，利梅5221 線路對(duì)利港電廠充電，港里5222 線冷備用，利港電廠第一套南瑞繼保PCS-931A 裝置報(bào)電壓互感器（Potential Transformer，PT）斷線告警，閉鎖后備距離保護(hù)，而第二套線路保護(hù)國(guó)電南自PSL-603UA 保護(hù)未報(bào)PT 斷線告警。

2023 年6 月16 日18 時(shí)50 分，利梅5221、港里5222 線投運(yùn)，鳳里5692、鳳梅5691 線冷備用。鳳里5692 線同樣出現(xiàn)第一套南瑞繼保PCS-931A 裝置報(bào)PT 斷線，而第二套線路保護(hù)國(guó)電南自PSL-603UA 保護(hù)未報(bào)PT 斷線告警。

因500 kV 利梅5221 線、港里5222 線、鳳里5692 線以及鳳梅5691 線部分線路為同塔4 回線架設(shè)，零序感應(yīng)電壓較大，導(dǎo)致第一套南瑞繼保PCS-931A裝置報(bào)PT斷線告警。二次零序電壓高屬于非正常現(xiàn)象，需要分析故障原因，因此網(wǎng)調(diào)下令暫停啟動(dòng)。

2 工程概況

鳳城至梅里500 kV 輸變電工程是我國(guó)電力“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。工程建設(shè)歷時(shí)近3 年，線路總長(zhǎng)178 km，總投資超15 億元，用以連接長(zhǎng)江兩岸的清潔能源生產(chǎn)基地和用電負(fù)荷中心。該跨江輸電通道將實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的超高壓輸變電任務(wù)[1-2]。江蘇鳳城—梅里雙回路500 kV 線路工程長(zhǎng)度共計(jì)170.137 km，同塔雙回路85.817 km，500 kV/220 kV混壓四回路2.52 km，500 kV 四回路77.745 km，長(zhǎng)江大跨越4.055 km。本工程導(dǎo)線在江北段進(jìn)行一次全循環(huán)換位，江南段受架設(shè)方式制約未換位[3-4]。

3 保護(hù)裝置報(bào)警原因分析

3.1 PCS-931 裝置PT 斷線判別邏輯

當(dāng)三相電壓向量和大于8 V 時(shí)，保護(hù)不啟動(dòng)，延時(shí)1.25 s 發(fā)PT 斷線異常信號(hào)。當(dāng)三相電壓向量和小于8 V 但正序電壓小于33.3 V 時(shí)采用線路PT；當(dāng)任一相有流元件動(dòng)作或跳閘位置繼電器不動(dòng)作時(shí)，延時(shí)1.25 s 發(fā)PT 斷線異常信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)線路不啟動(dòng)且零序電壓（3Uo）為11 V 左右，大于8 V 的判別門檻，滿足PT 斷線邏輯，第一套931 保護(hù)裝置報(bào)PT 斷線符合邏輯。

南自PSL-603UA 保護(hù)廠家因增加了開關(guān)位置信號(hào)判別邏輯，電壓取線路PT 時(shí)，如斷路器處于三相跳位且無(wú)流狀態(tài)時(shí)，不判PT 異常，保護(hù)無(wú)任何告警，故冷備用狀態(tài)下裝置不告警[5]。

根據(jù)鳳城變現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員提供的資料，鳳里5692 線A、B、C 三相感應(yīng)電壓分別為36.9 kV、22.6 kV、31.3 kV，二次零序電壓達(dá)到18 V。鳳里5692 線三相與已投運(yùn)的利梅5221 線三相的距離分布情況，如表1 所示。

表1 鳳里5692 線三相與利梅5221 線空間位置關(guān)系表

由表1 可知，利梅5221 線距鳳里5692 線最近的相為利梅5221 線C1相，其中鳳里5692 線b1距離利梅5221 線最遠(yuǎn)。雖然鳳里5692 線c1距離利梅5221線最近，但是與利梅5221 線三相距離相對(duì)均衡。根據(jù)空間位置定性判斷，鳳城變側(cè)的三相感應(yīng)電壓的幅值大小基本與三相導(dǎo)線相對(duì)位置關(guān)系有關(guān)。

3.2 保護(hù)裝置告警原因查找及仿真零序電壓計(jì)算分析

利梅5221 線投運(yùn)另3 回懸空的狀態(tài)，與告警時(shí)線路運(yùn)行狀態(tài)基本一致，相關(guān)數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 線路運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù) 單位：kV

計(jì)算正常運(yùn)行投4 回線的情況，零序電壓計(jì)算結(jié)果如表3 所示。

表3 零序電壓計(jì)算結(jié)果

正常運(yùn)行狀態(tài)下，由于線路連接大系統(tǒng)，零序電壓得以鉗制，其值遠(yuǎn)低于保護(hù)門檻值。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在線路懸空狀態(tài)可以忽略線路保護(hù)此類PT 斷線告警信號(hào)，投運(yùn)后零序電壓會(huì)顯著減低，現(xiàn)實(shí)情況與仿真結(jié)論一致。

3.3 線路零序電流計(jì)算分析

結(jié)合運(yùn)行實(shí)際和華東網(wǎng)調(diào)要求，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院和中國(guó)電力科學(xué)研究院分別對(duì)其他可能的運(yùn)行工況進(jìn)行零序電流仿真計(jì)算，電網(wǎng)仿真模型如圖1 所示。

圖1 仿真模型主接線圖

圖1 中，各等值電源、等值變壓器和等值互阻抗參數(shù)利用BPA 潮流計(jì)算軟件得到。

3.4 各種仿真運(yùn)行方式下的計(jì)算分析

基于5 種運(yùn)行方式，仿真計(jì)算同塔4 回線正常運(yùn)行、1 回線路懸空、2 回線路懸空下的線路及主變零序電流。5 種方式的具體情況如表4 所示。

表4 5 種運(yùn)行方式的具體情況

由表4 可知，港里5222、鳳梅5691 線同時(shí)運(yùn)行時(shí)線路零序電流最大，在鳳里5692 線冷備用，利梅5221、港里5222、鳳梅5691 線運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)最大470 A零序電流的情況；港里5222、鳳梅5691 線同時(shí)投運(yùn)時(shí)次之，利梅5221、鳳里5692 線冷備用，港里5222、鳳梅5691 線運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)432 A 零序電流；同桿4回線全部投運(yùn)時(shí)線路零序電流不大；江南段未充分換位的線路投運(yùn)時(shí)，線路零序電流總體較大。

特殊運(yùn)行工況下，潮流梅里倒送鳳城的情形下，仿真計(jì)算結(jié)果零序電流均小于300 A。

3.5 仿真計(jì)算分析

第一，由于梅里-鳳城2 回線和梅里-利港2回線存在較長(zhǎng)線路段4 回同桿架設(shè)且未換位，互感影響很大，導(dǎo)致運(yùn)行線路上存在較大的零序電流。

第二，在現(xiàn)有線路布置方式下，不同潮流、不同線路運(yùn)行方式下，存在零序電流超過400 A 的情況。

第三，鳳里變和梅里變的主變中性點(diǎn)零序電流均較小，利港電廠主變中性點(diǎn)電流在開機(jī)數(shù)量小的情況下較大。利港電廠主變中性點(diǎn)電流最大可達(dá)250 A。

4 應(yīng)對(duì)措施

4.1 線路保護(hù)調(diào)整和線路保護(hù)裝置方面

在現(xiàn)有線路布置方式下，系統(tǒng)線路保護(hù)裝置需進(jìn)行適應(yīng)性分析和調(diào)整。

4.1.1 南瑞繼保線路保護(hù)調(diào)整

一方面，冷備用情況下線路保護(hù)裝置判別PT 斷線后，就地判據(jù)依賴“低電流定值”，可適當(dāng)抬高“低電流定值”。

另一方面，不平衡零序電流對(duì)保護(hù)影響及調(diào)整方案。調(diào)整電流互感器（Current Transformer， CT）斷線門檻從標(biāo)準(zhǔn)程序的0.1In為0.1In和0.9 倍“零序啟動(dòng)電流定值”中的大值。

4.1.2 國(guó)電南自線路保護(hù)裝置

長(zhǎng)期有零序互感電壓，對(duì)保護(hù)基本無(wú)影響。零序啟動(dòng)元件按一次值300 A、線路的零序電流不超過500 A 進(jìn)行保護(hù)定值整定。

4.2 利港電廠方面的評(píng)估和應(yīng)對(duì)

4.2.1 一次設(shè)備方面

在5691、5692 線合環(huán)前后，未發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，零序電流增加過程中未出現(xiàn)尖峰波形。運(yùn)行5 d 后，測(cè)試主變色譜、紅外、噪聲以及超聲局放，均未發(fā)現(xiàn)異常。

因主變?yōu)閥/Δ-11 接線方式，主變一次側(cè)零序電流變大，低壓側(cè)只會(huì)在三角形一側(cè)的內(nèi)部消耗，影響變壓器的損耗，導(dǎo)致變壓器溫升，影響主變的帶載能力。

4.2.2 二次設(shè)備方面

升壓站方面。根據(jù)網(wǎng)調(diào)調(diào)度安排，對(duì)利梅、港里線兩套線路保護(hù)進(jìn)行南瑞保護(hù)裝置軟件升級(jí)、完善CT 斷線邏輯，保護(hù)定值調(diào)整。2023 年6 月28 日上午進(jìn)行梅里變向鳳梅、鳳里線充電，下午進(jìn)行鳳城變向鳳梅、鳳里線充電。整個(gè)充電階段，零序電流未見增加，基本與仿真數(shù)據(jù)相符。5692 線在備用時(shí)，5691 線對(duì)5221 線的零電流影響較大。

編制利港二廠發(fā)變組保護(hù)中性點(diǎn)零序過流定值，與交流電網(wǎng)線路反時(shí)限零序電流曲線配合。2023 年6 月28 日19 時(shí)10 分42 秒，鳳梅5691 線由梅里變5061 開關(guān)進(jìn)行合環(huán)，過江線單線運(yùn)行。查看4 臺(tái)主變零序一次電流依次為47 A、48 A、50 A、47 A，合192 A。經(jīng)查核數(shù)據(jù)，鳳梅5692線由梅里變5051開關(guān)進(jìn)行合環(huán)，過江線雙線運(yùn)行，未見發(fā)電機(jī)零序電壓變升高。

4.2.3 利港電廠的后續(xù)工作,

第一，加強(qiáng)變壓器的色譜、油溫變化。第二，利用停機(jī)機(jī)會(huì)將主變中性點(diǎn)零序電流信號(hào)接入數(shù)據(jù)中心監(jiān)控平臺(tái)。第三，結(jié)合大小修，在各臺(tái)主變中性點(diǎn)接地端單獨(dú)引一根120 m3的接地線連接至主接地網(wǎng)，防主變中性線接地點(diǎn)接地不良導(dǎo)致跨步電壓傷人。第四，安排人員開展主變中性點(diǎn)加裝零序小電抗的仿真、可行性核算，核算加裝小電抗后帶來(lái)的影響，報(bào)請(qǐng)華東調(diào)度審核，并重新核算相關(guān)保護(hù)定值。第五，與主變生產(chǎn)商重慶ABB商量，計(jì)算不同零序電流下的損耗，將損耗情況反饋給電網(wǎng)。

5 結(jié) 論

同桿四回線架設(shè)換位不充分導(dǎo)致的互感，表現(xiàn)為不平衡零序源，轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)零序電流在零序網(wǎng)絡(luò)中的不均衡分布。在一次方面，它造成對(duì)變壓器、刀閘等主設(shè)備的影響；在二次方面，它造成對(duì)線路保護(hù)、變壓器保護(hù)的影響。特別是一次方面的影響，是長(zhǎng)期的，也是較難評(píng)估的。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線在一次連接上的全循環(huán)換位，或者改變系統(tǒng)零序網(wǎng)絡(luò)和零序阻抗，逐步削減零序電流的幅值，是減小不良影響的根本，但需要合適的時(shí)機(jī)和通盤的考量。