220千伏輸電線路故障產(chǎn)生電壓暫降的特性及對敏感負荷設(shè)備的影響

康瑞軍

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輸電線路出現(xiàn)故障情況后將會導(dǎo)致系統(tǒng)運行電壓遭受重大影響，而在將故障切除以后系統(tǒng)電壓便會回歸正常范圍，但在故障出現(xiàn)到切除的這一段過程中幾乎無可避免的還是會產(chǎn)生電壓暫降現(xiàn)象，電壓下降程度與時間將會由故障類型所決定。220kV輸電線路的故障在單相故障中占據(jù)了很大一部分比例。據(jù)此，下文將重點針對220kV輸電線路保護配備、繼電保護動作、線路故障統(tǒng)計分析，來判斷出220kV輸電線路在發(fā)生故障現(xiàn)象時所產(chǎn)生出的電壓暫降特性，而后進一步就提出了在電網(wǎng)運行一側(cè)減小電壓暫降的有效措施。

1 時間特性與原因分析

目前主流的220kV線路或是更高電壓的電網(wǎng)系統(tǒng)，其中所運行的各項設(shè)備均同時包含了兩套直流與交流回路，且其電力的輸入及輸出均各自保持獨立，且同時控制著不同斷路器的繼電保護裝置來開展保護工作。在其中某一套繼電保護裝置或是斷路器拒絕動作之時，便可通過另外一套的繼電保護裝置來操控另一項斷路器來排除故障隱患。無論是基于何種狀況之下，此兩套繼電保護裝置及斷路器所流通的電源均是通過多項熔斷器來予以供應(yīng)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求的有效達成，在220kV輸電線路當(dāng)中大多會同時配置不少于兩套的全線速動保護來發(fā)揮主要保護效果，選用通信通道把兩側(cè)所測出的電氣量發(fā)送至對方一側(cè)，依據(jù)與之所想對應(yīng)的特殊關(guān)聯(lián)性來判定故障發(fā)生部位，實現(xiàn)對線路運行故障及時切除。縱聯(lián)保護對于被保護線路之外所出現(xiàn)的故障情況不會做出任何反應(yīng)，可確保線路全程不受系統(tǒng)振蕩干擾，也無需同臨近線路互相配合，可將各類系統(tǒng)短路故障如實反映出來，具備較高靈敏度的系統(tǒng)還可實現(xiàn)對故障現(xiàn)象的即刻切除。繼電保護裝置經(jīng)歷了感應(yīng)、電磁式、集成、微機式等多個發(fā)展階段，其保護裝置的固有動作時間得到了大幅度縮減，輸電線路一旦出現(xiàn)故障隱患便可實現(xiàn)即時切除，可實現(xiàn)對電網(wǎng)穩(wěn)定性運行要求的充分滿足。電壓暫降即為電網(wǎng)系統(tǒng)供電電壓有效值在短時間內(nèi)降低至了的額定數(shù)值的90%以下，且持續(xù)時間不超過1min，若還需進一步縮短故障切除時間，便需進一步從保護裝置的固有頂座時間及斷路器分閘時間上來著手考慮，這一點也是目前電網(wǎng)運行徹底避免電壓暫降的關(guān)鍵難點。

2 電壓特性與敏感負荷影響

在220kV輸電線路發(fā)生故障現(xiàn)象后，將會出現(xiàn)大幅度的電壓下降情況，經(jīng)過對故障錄波數(shù)據(jù)信息的分析便可了解到線路在故障發(fā)生以后的最低電壓值，相關(guān)的調(diào)度運行部門基于實際調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，最低故障電壓越小，損失負荷量將會越大。隨著當(dāng)前相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，負荷性質(zhì)也已發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，例如可編程控制器、調(diào)速電機、交流接觸器和電壓質(zhì)量均有著極高的要求，一旦超出10毫秒，0.9PU電壓便會暫停工作，電網(wǎng)內(nèi)接入此類負荷即為敏感負荷。基于對電壓暫降最低故障電壓及負荷損失統(tǒng)計分析可知，產(chǎn)生電壓暫降的品駿時間為45毫秒左右，最低故障電壓為0.5PU。

對某區(qū)域線路進行統(tǒng)計得到以下數(shù)據(jù)。

結(jié)合到線路統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析得到上表結(jié)果，可以看出不同原因?qū)е碌墓收蠈旊娐吩斐傻挠绊懖煌⑶矣绊懙搅苏＿\行。

3 應(yīng)對措施

表1 電壓暫降最低故電壓與負荷損失

在電網(wǎng)系統(tǒng)運行之時電壓暫降問題幾乎無法避免，目前相關(guān)的供電部門已經(jīng)由電網(wǎng)一側(cè)采取了多項減小電壓暫降發(fā)生率的措施手段，如在電網(wǎng)全線裝設(shè)架空地線，裝設(shè)能夠有效控制的避雷針以促進對線路整體耐雷性能的有效提升，定期巡視線路將影響線路安全的高大樹木等予以砍伐，增設(shè)絕緣導(dǎo)線，將架空線路接入地下。在日常的電網(wǎng)系統(tǒng)運行過程當(dāng)中大力加強對線路的維護管理，以降低線路故障問題的發(fā)生率，全面提升輸變點設(shè)備的防雷性能，防止因出現(xiàn)惡劣的自然氣象環(huán)境而導(dǎo)致輸變電設(shè)備遭受損壞，同時還可對運行方式加以妥善安排，從而促使整個線路系統(tǒng)在實際運行過程中能夠降低因故障現(xiàn)象的發(fā)生而受到嚴重影響。

針對采取改造處理措施存在較大難度的設(shè)備而言可在高敏感負荷設(shè)備部位新增加UPS或是壓力恒定調(diào)節(jié)設(shè)備，針對較大功率負荷應(yīng)用動態(tài)電壓恢復(fù)器，以達到對電壓暫降的有效彌補。動態(tài)化的電壓恢復(fù)器大多是被應(yīng)用在穩(wěn)定性與質(zhì)量要求均相對較高的用戶群內(nèi)，在系統(tǒng)電源電壓出現(xiàn)嚴重改變之時，能夠在極短的時間內(nèi)便可實現(xiàn)對畸變波形的有效彌補，以促使其能夠回歸正常水平。動態(tài)電壓恢復(fù)器一般是通過串聯(lián)形式接入到線路當(dāng)中的，經(jīng)由串聯(lián)形式于饋線之上通過電壓疊加的形式來加入到配電系統(tǒng)當(dāng)中，這一種方式無論是對于系統(tǒng)一側(cè)還是負荷一側(cè)均不會造成負面影響。

4 結(jié)語

總而言之，在工業(yè)園區(qū)內(nèi)有著十分密集的大工業(yè)負荷，開展大規(guī)模精密設(shè)備生產(chǎn)時對電壓質(zhì)量往往有著較高的要求。同時電網(wǎng)系統(tǒng)的快速化發(fā)展也在很大程度上促使負荷間的聯(lián)系性變得更為緊密，盡管人們在預(yù)防電壓暫將方面付出了巨大的人力、物力，但受制于惡劣氣象條件的干擾及外力損壞，使得輸電線路時常會出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。而通過應(yīng)用繼電保護可實現(xiàn)對設(shè)備故障的快速切除，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行。通過優(yōu)化、改進敏感負荷對瞬時低電壓的耐受力，于負荷一側(cè)新增加輔助設(shè)備，將是防范電壓暫降影響的關(guān)鍵所在。