在高壓輸電線路上，當(dāng)三相導(dǎo)線的排列不對(duì)稱時(shí)，各相導(dǎo)線的電抗就不相等。即使三相導(dǎo)線中通過(guò)對(duì)稱負(fù)荷，各相中的電壓降也不相同；另一方面由于三相導(dǎo)線不對(duì)稱，相間電容和各相對(duì)地電容也不相等，從而會(huì)有零序電壓出現(xiàn)。所以規(guī)定：在中性點(diǎn)直接地的電力網(wǎng)中，當(dāng)線路總長(zhǎng)度超過(guò)100km時(shí)，均應(yīng)進(jìn)行換位，以平衡不對(duì)稱電流。

筆者在工作中遇到這樣一個(gè)案例，在一次線路工作中將輸電線路兩端進(jìn)行了換相，換相之后就出現(xiàn)了相序接反的情況。巡線后發(fā)現(xiàn)線路中間有一次換相，而設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)勘察時(shí)并未發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致?lián)Q相后相序接反。線路相序接反后，而高頻信號(hào)卻沒(méi)有異常情況，下面對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析。

故障情況

輸電線路換位的方法是：可在每條線路上進(jìn)行循環(huán)換位，即讓每一相導(dǎo)線在線路的總長(zhǎng)中所處位置的距離相等；也可采用變換各回路相序排列的方法進(jìn)行換位。本次案例中線路實(shí)際接線情況如圖1。

圖1 輸電線路接線

從圖中可以明顯看出，線路相序接反。線路的保護(hù)裝置采用的是雙高頻通道，其中A相頻率為110kHz，C相頻率為146kHz。工作結(jié)束，高頻通道交換信號(hào)正常，保護(hù)裝置帶通道聯(lián)調(diào)正常。

由于高頻通道采用相-地耦合方式，相序接反高頻通道理應(yīng)不通，交換高頻信號(hào)時(shí)應(yīng)該告警或收發(fā)信機(jī)顯示通道衰耗增大，但實(shí)際上并未如此。在線路線序調(diào)整正常后，收發(fā)信機(jī)顯示通道衰耗并未變化，也就是說(shuō)高頻通道并未反映出線路的相序正確與否。

故障分析

1高頻保護(hù)信號(hào)傳輸

先介紹兩個(gè)概念地返波（地行波）和相返波（相間波）。

圖2 高頻信號(hào)在輸電線上傳輸示意圖

如圖2所示， M側(cè)的高頻信號(hào)源發(fā)出高頻信號(hào)時(shí)，由于M側(cè)有寬帶阻波器，高頻電流基本上不流向M側(cè)的母線，而沿著該相的導(dǎo)線流向N側(cè)的負(fù)載。由于N側(cè)也有寬帶阻波器，高頻電流基本上也不流向N側(cè)的母線。

高頻電流經(jīng)N側(cè)的負(fù)載流向大地。然后，一部分經(jīng)大地返回信號(hào)源，這一部分稱為地返波（或地行波）；另一部分經(jīng)N側(cè)的母線對(duì)地電容 流向N側(cè)的母線，接著經(jīng)過(guò)未加工（沒(méi)有阻波器）的另兩相導(dǎo)線和M側(cè)的母線，以及M側(cè)的母線對(duì)地電容流向大地而返回信號(hào)源；由于三相導(dǎo)線之間存在電容，三相導(dǎo)線對(duì)大地也存在電容，還有一部分高頻電流從N側(cè)負(fù)載處沿大地，通過(guò)這些電容、非加工相導(dǎo)線及M側(cè)的母線對(duì)地電容流向大地而返回信號(hào)源，這兩部分統(tǒng)稱為相返波（或相間波）。

由于三相導(dǎo)線之間存在電容，三相導(dǎo)線對(duì)大地也存在電容，因而有很小的一部分高頻電流通過(guò)三相導(dǎo)線之間的電容并經(jīng)M側(cè)的母線對(duì)地電容或三相導(dǎo)線對(duì)地電容及大地返回信號(hào)源，還有很小的一部分高頻電流通過(guò)加工相導(dǎo)線對(duì)地電容直接經(jīng)大地返回信號(hào)源，這是引起衰耗的一部分因素。

另外，由于高頻阻波器的阻抗不是無(wú)窮大，還有很小的一部分高頻電流從高頻阻波器泄漏出去，經(jīng)兩側(cè)母線對(duì)地電容、未加工相導(dǎo)線和大地返回信號(hào)源，這也是引起衰耗的因素（通常將這種衰耗稱為介入衰耗或分流衰耗）。

為了研究高頻信號(hào)在多導(dǎo)線系統(tǒng)的傳輸規(guī)律．人們做了很多的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了很多有趣的現(xiàn)象。

第一，當(dāng)把高頻信號(hào)加在單根導(dǎo)線線路上時(shí)高頻信號(hào)功率衰減得非?？欤蠹s在距信號(hào) 16kM 處的高頻信號(hào)功率就只有送入功率的1%了；

第二．若將同樣的高頻信號(hào)功率加在雙導(dǎo)線線路中的任何一根導(dǎo)線上，即便另一根導(dǎo)線懸空，則發(fā)線1%高頻信號(hào)功率點(diǎn)在距信號(hào)源80kM 處才出現(xiàn)，而在懸空導(dǎo)線上也有高頻信號(hào)存在，且兩根導(dǎo)線上的功率相等；

第三，當(dāng)將同樣大小的高頻信號(hào)功率加在三根導(dǎo)線線路上的任一根導(dǎo)線上時(shí)，即使其他兩根導(dǎo)線懸空，1%功率點(diǎn)大約在距信號(hào)源 400kM 處出現(xiàn)。

這一實(shí)踐表明，高頻信號(hào)在多導(dǎo)線回路里傳輸時(shí)．其傳輸不但和耦合相導(dǎo)線本身的特性有關(guān)，而且和回路導(dǎo)線數(shù)量有關(guān)。三相導(dǎo)線之間和導(dǎo)線與地線之間及導(dǎo)線和地之間存在著自阻抗和互阻抗，且均為容性，對(duì)有高頻信號(hào)的線路而言，主要是由容性阻抗決定高頻信號(hào)在傳輸時(shí)被分成相返波和地返波兩種信號(hào)傳輸。

當(dāng)線路是長(zhǎng)線路時(shí)，由于地返波的衰耗大得多，因此，地返波到達(dá)不了對(duì)方，到達(dá)對(duì)方的只是相返波，這都是對(duì)對(duì)稱線路而言，對(duì)非對(duì)稱找路而言．地返波的衰耗而更大，只有相返波在傳送。因此可以認(rèn)為無(wú)論收發(fā)訊機(jī)與線路的連接方式如何，高頻信號(hào)在線路上的傳輸實(shí)際上只是相返波的傳輸。所以．雖然線路相序接反，但收發(fā)訊機(jī)發(fā)信電平與收信電平均符合要求。

2 故障現(xiàn)場(chǎng)情況分析

對(duì)本故障線線路來(lái)說(shuō)，變電站1側(cè)信號(hào)源的地端與架空地線連通，變電站2側(cè)負(fù)載的地端與架空地線也連通，高頻信號(hào)的地返波主要經(jīng)架空地線返回；而相返波從變電站1側(cè)負(fù)載地端經(jīng)另兩相導(dǎo)線對(duì)地電容及另兩相導(dǎo)線，再經(jīng)該兩相導(dǎo)線對(duì)地電容返回信號(hào)源。由于該兩相導(dǎo)線對(duì)架空地線距離較近，該兩相導(dǎo)線對(duì)地電容增大，相返波的衰耗減小。因而高頻信號(hào)主要靠相返波傳輸。

因此，一般認(rèn)為當(dāng)輸電線路長(zhǎng)度在30kM以上時(shí)，由于大地的電阻率較大，高頻信號(hào)在大地中傳輸?shù)乃ズ谋仍趯?dǎo)線中傳輸?shù)乃ズ拇笫?，地返波衰耗很大，?duì)側(cè)負(fù)載上獲得的地返波那部分高頻信號(hào)功率極小，高頻信號(hào)的傳輸主要靠相間波。本故障線線路全長(zhǎng)44.2kM，通過(guò)此次事件也驗(yàn)證了理論的正確性。

結(jié)論

由此我們可以得出結(jié)論：高頻通道正常只能說(shuō)明輸電線路沒(méi)有接地或斷線，并不能說(shuō)明輸電線路的相序正確與否，輸電線路相序的正確性還是要靠一次設(shè)備定相或核相才能確定。

本文編自《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“輸電線路相序接反高頻通道正常事件分析”，作者為劉彥超。