在高壓輸電線路上，當三相導(dǎo)線的排列不對稱時，各相導(dǎo)線的電抗就不相等。即使三相導(dǎo)線中通過對稱負荷，各相中的電壓降也不相同；另一方面由于三相導(dǎo)線不對稱，相間電容和各相對地電容也不相等，從而會有零序電壓出現(xiàn)。所以規(guī)定：在中性點直接地的電力網(wǎng)中，當線路總長度超過100km時，均應(yīng)進行換位，以平衡不對稱電流。

筆者在工作中遇到這樣一個案例，在一次線路工作中將輸電線路兩端進行了換相，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)計人員在進行設(shè)計勘察時并未發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致?lián)Q相后相序接反。線路相序接反后，而高頻信號卻沒有異常情況，下面對此問題進行分析。

故障情況

輸電線路換位的方法是：可在每條線路上進行循環(huán)換位，即讓每一相導(dǎo)線在線路的總長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行換位。本次案例中線路實際接線情況如圖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，高頻通道交換信號正常，保護裝置帶通道聯(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，交換高頻信號時應(yīng)該告警或收發(fā)信機顯示通道衰耗增大，但實際上并未如此。在線路線序調(diào)整正常后，收發(fā)信機顯示通道衰耗并未變化，也就是說高頻通道并未反映出線路的相序正確與否。

故障分析

1高頻保護信號傳輸

先介紹兩個概念地返波（地行波）和相返波（相間波）。

圖2 高頻信號在輸電線上傳輸示意圖

如圖2所示， M側(cè)的高頻信號源發(fā)出高頻信號時，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)的負載流向大地。然后，一部分經(jīng)大地返回信號源，這一部分稱為地返波（或地行波）；另一部分經(jīng)N側(cè)的母線對地電容 流向N側(cè)的母線，接著經(jīng)過未加工（沒有阻波器）的另兩相導(dǎo)線和M側(cè)的母線，以及M側(cè)的母線對地電容流向大地而返回信號源；由于三相導(dǎo)線之間存在電容，三相導(dǎo)線對大地也存在電容，還有一部分高頻電流從N側(cè)負載處沿大地，通過這些電容、非加工相導(dǎo)線及M側(cè)的母線對地電容流向大地而返回信號源，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)線對大地也存在電容，因而有很小的一部分高頻電流通過三相導(dǎo)線之間的電容并經(jīng)M側(cè)的母線對地電容或三相導(dǎo)線對地電容及大地返回信號源，還有很小的一部分高頻電流通過加工相導(dǎo)線對地電容直接經(jīng)大地返回信號源，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)母線對地電容、未加工相導(dǎo)線和大地返回信號源，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）。

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

第一，當把高頻信號加在單根導(dǎo)線線路上時高頻信號功率衰減得非常快．大約在距信號 16kM 處的高頻信號功率就只有送入功率的1%了；

第二．若將同樣的高頻信號功率加在雙導(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%高頻信號功率點在距信號源80kM 處才出現(xiàn)，而在懸空導(dǎo)線上也有高頻信號存在，且兩根導(dǎo)線上的功率相等；

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

這一實踐表明，高頻信號在多導(dǎo)線回路里傳輸時．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，對有高頻信號的線路而言，主要是由容性阻抗決定高頻信號在傳輸時被分成相返波和地返波兩種信號傳輸。

當線路是長線路時，由于地返波的衰耗大得多，因此，地返波到達不了對方，到達對方的只是相返波，這都是對對稱線路而言，對非對稱找路而言．地返波的衰耗而更大，只有相返波在傳送。因此可以認為無論收發(fā)訊機與線路的連接方式如何，高頻信號在線路上的傳輸實際上只是相返波的傳輸。所以．雖然線路相序接反，但收發(fā)訊機發(fā)信電平與收信電平均符合要求。

2 故障現(xiàn)場情況分析

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

因此，一般認為當輸電線路長度在30kM以上時，由于大地的電阻率較大，高頻信號在大地中傳輸?shù)乃ズ谋仍趯?dǎo)線中傳輸?shù)乃ズ拇笫叮胤挡ㄋズ暮艽螅瑢?cè)負載上獲得的地返波那部分高頻信號功率極小，高頻信號的傳輸主要靠相間波。本故障線線路全長44.2kM，通過此次事件也驗證了理論的正確性。

結(jié)論

由此我們可以得出結(jié)論：高頻通道正常只能說明輸電線路沒有接地或斷線，并不能說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。