特高壓交流輸電繼電保護及相關問題的分析

張兆君 朱 超 譚風雷 吳興泉 繆曉剛

國網江蘇省電力公司檢修分公司

特高壓交流輸電繼電保護及相關問題的分析

張兆君 朱 超 譚風雷 吳興泉 繆曉剛

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特高壓交流輸電繼電保護問題研究過程中，本文注重利用電磁暫態仿真實驗，對特高壓輸電暫態過程特點進行把握，從而將其有效地應用于繼電保護當中。本文在對該問題研究過程中，注重對現有的繼電保護技術進行分析，并對其進行相應的改進，使之與特高壓交流電系統進行有機結合，以滿足繼電保護實際需要。

特高壓系統；繼電保護；交流輸電

前言

隨著我國電力行業的不斷發展，相關技術水平得到了顯著提升，但是特高壓交流輸電在電力系統中，仍然屬于一個新的課題，對該問題的研究，仍存在一定的局限性。特高壓交流輸電在500kV和750kV繼電保護裝置中得到了一定程度的應用，這為1000kV繼電保護裝置對特高壓交流輸電應用提供了相應的條件。通過對特高壓交流輸電繼電保護相關問題的研究，有利于對相關技術要點進行把握，從而更好地增強其實用性。

1.特高壓交流輸電系統特征分析

將特高壓交流輸電系統應用于繼電保護當中，需要對這一系統的特性進行較好的了解，從而保證特高壓交流輸電繼電保護系統在實際應用時，能夠對相關問題進行較好的解決，保證供電的穩定性。

1.1 結構參數特征

特高壓交流輸電系統的應用，關鍵點在于對電磁暫態過程進行把握，并就高壓系統以及超高壓系統當中，電磁暫態過程存在的差異性進行分析，從而在對特高壓交流輸電系統應用時，能夠更好地進行控制。一般來說，特高壓交流輸電系統的電感和電容與750kV線路較為接近。但是其波阻抗比500kV系統的波阻抗要小。不過特高壓交流輸電系統的衰減時間常數為0.12n，而500kV波阻抗的衰減時間常數為0.044n，二者之間具有顯著的差異[1]。從結構角度來看，特高壓交流電系統的線路較長，并且分段設置。在這一過程中，考慮到過電壓問題，單線路長度的最大值在500km范圍內。因此，特高壓交流電系統線路設置過程中，若是線路長度超過這一范圍，就需要在中間設備開關站，從而保證過電壓處于一個合理范圍內，以保證系統能夠正常、穩定的運行[2]。

1.2 電磁暫態過程特征

特高壓交流輸電系統在繼電保護中的應用，需要對短路情況下的電磁暫態過程特征進行把握。具體操作時，需要對影響電磁暫態過程的問題進行分析。為了對短路情況下的電磁暫態過程特征進行把握，需要進行暫態仿真試驗。暫態仿真實驗主要涉及到兩種故障狀態，一種為外短路點上出現單相接地故障；另一種是三相短路故障。通過試驗分析，電磁暫態過程的特征體現在以下幾點：

第一，直流分量衰減時間常數較長。例如在三相短路故障當中，短路電壓出現，衰減直流分量若是有足夠的容量余量時，衰減時間常數不會對繼電保護裝置產生影響；反之，則會對繼電保護裝置產生不利影響[3]。

第二，交變分量的衰減速度較慢。當直流分量衰減時間較長的情況下，交變分量的衰減速度會相對較慢，并且衰減速度與頻率存在正比關系，頻率越高，衰減的速度會越快。

第三，頻率變化范圍相對較大。例如特高壓交流電系統的線路長度在400km時，線路末端若是出現短路情況，主頻周期時間為2ms或是4ms，頻率為0.5，并且由于頻率具有一定的復雜性，從而導致其變化范圍較大。

第四，出現自激振蕩問題。自激振蕩問題主要是由于較高的過電壓，導致電源一側的電流較大，從而導致差動保護判斷錯誤，對繼電保護效果產生一定的影響。

2.特高壓交流輸電繼電保護要點分析

特高壓交流輸電繼電保護過程中，與傳統的繼電保護裝置有著較大的差異性，在實際操作過程中，需要對特高壓交流輸電系統的特征進行把握，并以此為出發點，保證繼電保護工作能夠取得較好的效果。關于特高壓交流輸電繼電保護要點內容，具體我們可以從下面分析中看出：

第一，對直流分量衰減時間進行把握。直流分量衰減時間變化可能導致交變分量衰減情況產生較大的影響，其衰減時間常數較長時，交變分量的衰減速度較慢，并且在頻率影響下，較高的頻率會導致衰減速度較快，這就可能對繼電保護裝置性能產生較大的影響，對電力系統正常運行，產生一定的影響[4]。

第二，高頻分量問題。特高壓交流繼電保護過程中，高頻分量頻率較低時，其變化范圍相對較小，反之，其變化范圍相對較大。這一過程中，特高壓交流電系統應用過程中，就需要對線路長度進行把握，對高頻變化進行較好的控制，以滿足機電保護需要。

第三，自激振蕩問題同樣會對繼電保護效果產生影響。在進行系統檢修過程中，對外部故障切除，可能引起自由振蕩分量和自激振蕩問題，這就可能對系統運行的安全性和穩定性產生影響。在應用特高壓交流輸電系統時，需要對這一問題予以有效認知。

第四，特高壓交流輸電繼電保護裝置應用過程中，變壓器外部電壓的調控，會對變壓器故障產生一定的影響。一般來說，在進行特高壓繼電保護過程中，外部電壓變化，會對電流大小產生影響，從而對系統整體運行產生一定的影響。同時，特高壓交流輸電系統應用獨立的調壓變壓器，這一裝置會對變壓器差動保護效果產生影響，在具體應用過程中，需要對相關問題予以有效認知，以滿足實際需要。

3.結束語

電力行業快速發展的今天，為了更好地滿足人們的電能需要，輸電系統的傳輸容量不斷增大，電力系統故障問題給電網運行帶來了較大的威脅。尤其是特高壓交流輸電系統的應用，由于在技術方面存在一定的局限性，更需要加強繼電保護。這一過程中，需要對特高壓交流輸電系統的電磁暫態過程特征進行把握，保證繼電保護裝置設計，可以滿足系統穩定運行的需求。

[1]宋國兵,高淑萍,蔡新雷,張健康,饒菁,索南加樂. 高壓直流輸電線路繼電保護技術綜述[J]. 電力系統自動化,2012,22∶123-129.

[2]張寧,劉靜琨. 影響特高壓電網運行的因素及應對策略[J]. 電力系統保護與控制,2013,01∶109-114.

[3]王利平,王曉茹. 特高壓輸電線路計算功率法差動保護[J]. 中國電機工程學報,2013,19∶174-182+5.

[4]蔣寶元. 特高壓電網繼電保護技術的發展[J]. 電工電氣,2010,11∶5-7.