高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐微探

張莉莉

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，高壓直流電線在我國(guó)得到了較為廣泛的應(yīng)用，其特點(diǎn)是聯(lián)網(wǎng)方便，便于管理上進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，傳輸容量較大，應(yīng)用前景相對(duì)廣泛。在國(guó)際顯示中，我國(guó)的直流電傳送比例完全超過了交流電，真正意義上成為了高壓電的大國(guó)。在本文中我們介紹了高壓直流電的幾種保護(hù)措施和優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高壓直流輸電；保護(hù)技術(shù)；實(shí)踐

1 關(guān)于繼電保護(hù)的影響因素

1.1 電容電流

相對(duì)于一般的輸電線路來說，高壓直流電的輸電線路就電容量來說較大，自然功率相對(duì)較小，這種特性給差動(dòng)保護(hù)的實(shí)施造成了一定的影響。若要保護(hù)高壓直流電線路的安全運(yùn)行和電壓穩(wěn)定，就要對(duì)電容和電流采取一定的科學(xué)補(bǔ)償。另外，分布電容也會(huì)對(duì)其造成影響，在用電過程中一旦出現(xiàn)電路故障，繼電器和故障的舉距離之間的關(guān)系就會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的改變，變?yōu)殡p曲正切函數(shù)，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)措施就不能再起保護(hù)作用。

1.2 過電壓電流

一般情況下，在高壓線路出現(xiàn)故障的時(shí)候，根據(jù)電弧熄滅的時(shí)長(zhǎng)，很有可能發(fā)生電弧不消弧的故障，加之電容的影響，電路兩端的開關(guān)一般不會(huì)同時(shí)跳閘，所以整個(gè)電路的電弧反射會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，出現(xiàn)事故。

1.3 電磁暫態(tài)

在高壓線路的直流電線中，輸電線路相對(duì)較長(zhǎng)，故障發(fā)生時(shí)，故障位置的高頻分量幅值大，為排查工作帶來了極大的阻礙，輕微可以造成測(cè)量結(jié)果發(fā)生偏差，嚴(yán)重時(shí)難以保障半波段算法的準(zhǔn)確性，從而導(dǎo)致了電流互感器的飽和現(xiàn)象。

2 設(shè)計(jì)原理和注意事項(xiàng)

2.1 對(duì)于輸電線路的主保護(hù)

可以對(duì)輸電線路的主保護(hù)造成影響的因素有很多，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以保證項(xiàng)目的安全性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要使用兩臺(tái)裝置進(jìn)行檢測(cè)，保證兩臺(tái)裝置的原理不同。首套可以選擇分相電流差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)的裝置；其次可以選擇相電壓補(bǔ)償?shù)目v向保護(hù)裝置。保證在使用兩臺(tái)裝置的時(shí)候，安置在不同的通道。

2.2 后備保護(hù)

作為主保護(hù)的重要補(bǔ)充途徑，后備保護(hù)是非常重要的部分，在電路設(shè)計(jì)的過程中，盡量控制好電路的兩端，減少故障差的出現(xiàn)，做好完整的接地措施，將距離保護(hù)控制在一定的范圍內(nèi)。所謂距離保護(hù)不應(yīng)該局限在幾何圖形當(dāng)中，可以充分的利用微機(jī)保護(hù)，提升項(xiàng)目的安全性和穩(wěn)定性。

2.3 電抗器的保護(hù)

在高壓直流電的電線中，并聯(lián)電抗器容易出現(xiàn)故障，而后線路就會(huì)根據(jù)情況發(fā)出相應(yīng)的命令，進(jìn)行及時(shí)的自我保護(hù)。如此一來，并聯(lián)電抗器就會(huì)在線路故障中及時(shí)發(fā)揮自己的作用，另一種情況，若是故障電流或電壓

2.4 自動(dòng)重合閘

在高壓線路中，有3種自動(dòng)重合閘是最常用的：?jiǎn)蜗嘀睾希焖僦睾虾腿嘀睾祥l，但具體要選擇哪一種閘還需要具體情況具體分析。以過電壓的倍數(shù)是否在一定范圍內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行區(qū)分，若是沒有超過標(biāo)準(zhǔn)，可以繼續(xù)使用單相重合閘，若是超過標(biāo)準(zhǔn)，就要考慮使用3項(xiàng)重合閘。設(shè)置重合閘的過程中，將時(shí)間間隔和重合順序考慮進(jìn)去，一定將線路的間隔控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，保證重合閘的選用正確。

3 關(guān)于一些常用保護(hù)技術(shù)的探討

3.1 行波暫態(tài)量

若是線路中出現(xiàn)了反行波，一定是高壓線路在輸電過程中發(fā)生故障，若是要保障系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，必須要做好行波的保護(hù)工作，為高壓直流的輸電線路建立良好有效的保障。

當(dāng)前的階段中，常用的保護(hù)方式有兩種：ABB和SIEMENS。兩者中，SIENEBS的啟動(dòng)時(shí)間是16～20s，這種保護(hù)措施在時(shí)間上要比ABB方案慢，其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾套能力強(qiáng)于前者。ABB方案的保護(hù)方式可以檢測(cè)到圖變量在10ms以內(nèi)的數(shù)值，在精度上也優(yōu)于其他方式。

上述介紹的兩種保護(hù)措施都能力有限，對(duì)待過度電阻的能力也不是很理想，另外，缺乏相對(duì)完整的依據(jù)，在理論體系上也不嚴(yán)密。在項(xiàng)目中為了提升保護(hù)效果，研究人員也進(jìn)行了其他方式的研究，但效果平平，都存在不同的弊端。

3.2 微分欠壓

微分欠壓保護(hù)的基礎(chǔ)是其電壓幅值與電壓微分?jǐn)?shù)的數(shù)值，在主保護(hù)和后備保護(hù)方面都可以實(shí)現(xiàn)其功能。在現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)中，上文中提到的ABB和SIEMENS方案所檢測(cè)到的故障對(duì)象都是電壓水平和電壓微分方面。在ABB方案中，上升延時(shí)的時(shí)間是20ms，要想實(shí)現(xiàn)其保護(hù)作用就必須在電壓變化沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行。需要強(qiáng)調(diào)的是，這種方式的耐過度電阻能力不是很強(qiáng)。

3.3 低電壓

所謂低電壓保護(hù)，是一種基于高壓直流電的后備繼電保護(hù)。要想實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用，就要依靠電壓幅值的檢測(cè)。在保護(hù)過程中根據(jù)保護(hù)對(duì)象的不同，包括極控和線路兩個(gè)方面。在兩者之中，后者的保護(hù)定值要高于前者，前者的實(shí)行保護(hù)時(shí)會(huì)將故障極進(jìn)行鎖閉，而后者會(huì)將程序重啟來達(dá)到保護(hù)效果。低電壓保護(hù)在設(shè)計(jì)上相對(duì)簡(jiǎn)單，也是缺乏完整的依據(jù)，在技術(shù)人員進(jìn)行判斷時(shí)會(huì)延誤時(shí)間。

3.4 縱聯(lián)電流差動(dòng)

這種保護(hù)模式在啟動(dòng)時(shí)使用雙端電氣量，其選擇性相對(duì)較好，但是時(shí)間不理想，在發(fā)生故障較長(zhǎng)時(shí)間以后才會(huì)做出保護(hù)措施，所以，由于它的時(shí)間限制只能應(yīng)用在一些高阻故障的排除中。在各種現(xiàn)行因素的影響下，所使用的差動(dòng)保護(hù)措施也不能真正解決電容電流的問題，多種情況下還是會(huì)出現(xiàn)誤判。即使電流差動(dòng)方式動(dòng)作相對(duì)快速，靈敏度較高，但是也不能精確的解決故障，沒有將優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來，在高壓直流電的輸電線路中的保護(hù)功能還是有待提升。

4 總結(jié)

綜上所述，在高壓直流電的線路中，特點(diǎn)是線路長(zhǎng)，電容大，電壓高和輸送功率相對(duì)較大等，同時(shí)也提高了繼電保護(hù)工作的難度。在繼電保護(hù)中，不僅要進(jìn)行傳統(tǒng)的保護(hù)措施，還必須限制電壓來提升其穩(wěn)定性和安全性。在現(xiàn)階段中，我國(guó)的高壓線路已經(jīng)開始大面積使用，但是保護(hù)技術(shù)還是沒有跟上發(fā)展速度，相信在未來的研究中一定會(huì)有相應(yīng)的解決方法。

參考文獻(xiàn)

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[3]何鐘原.高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)探討[J].科技風(fēng)，2016，（4）：6-7.

（作者單位：冀北電力有限公司承德供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所）