特高壓電網(wǎng)線路保護(hù)措施探討

李蓉 宋宏源

【摘 ?要】現(xiàn)如今，我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)取得了突飛猛進(jìn)，社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展都達(dá)到了一種新的高度，這也對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率提出了較高要求。社會(huì)的發(fā)展對(duì)輸電性能要求變高，電壓等級(jí)也隨之不斷增加。基于這種情況，我國(guó)必須要大力發(fā)展支持長(zhǎng)距離、大容量的特高壓輸電系統(tǒng)，不斷建設(shè)特高壓輸電線路，從而支持越來(lái)越高的電力需求。特高壓輸電線路目前處于我國(guó)電力系統(tǒng)中較高的位置，其運(yùn)行效率關(guān)系到整體電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，并影響到電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性能。在這種情況下，本文綜合分析了特高壓輸電線路繼電保護(hù)相關(guān)問(wèn)題，深入探討特高壓輸電線路電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理以及其他保護(hù)原理。

【關(guān)鍵詞】特高壓;輸電線路;繼電保護(hù)

1 引言

隨著電能電力需求的不斷提升，社會(huì)生產(chǎn)以及人們生活都促使著電網(wǎng)電壓等級(jí)隨之增加。特高壓指的是電壓在1000kv及以上的輸電線路，能夠承載長(zhǎng)距離、大容量的電力輸送，這也受到了社會(huì)各界廣泛的關(guān)注。特高壓最早是在1970年于國(guó)外進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并深入的展開(kāi)了特高壓輸電線路的技術(shù)問(wèn)題研究，因?yàn)槲覈?guó)特高壓輸電線路的發(fā)展速度比較緩慢，很多高壓輸電線路基本上只能通過(guò)低電壓來(lái)推動(dòng)其運(yùn)行，這也使得特高壓輸電線路繼電保護(hù)必須要保持穩(wěn)定運(yùn)行，如果僅僅依賴(lài)于低壓輸電線路的繼電保護(hù)是難以實(shí)現(xiàn)對(duì)特高壓輸電線路的有效保護(hù)的。根據(jù)這種情況，本文將會(huì)主要對(duì)特高壓輸電線路繼電保護(hù)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

2 特高壓線路的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特點(diǎn)

（1）就特高壓繼電保護(hù)工作中電壓而言，考慮到1000kV、750kV輸電線路其波阻抗小于500kV輸電線路的波阻抗，輸送的自然功率一定會(huì)很大。這樣也就會(huì)導(dǎo)因此特高壓輸電線路的輸送功率較大，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性能問(wèn)題不太好。（2）特高壓輸電線路采用的是分裂導(dǎo)線也就是說(shuō)分為4～6根分裂導(dǎo)線，這樣做會(huì)降低電壓損耗和能量損耗，但同時(shí)也會(huì)增大了線路分布的電容，最終的結(jié)果是增大單相接地故障發(fā)生時(shí)潛供電流，使閘單相重合的時(shí)間與成功率受到很大程度的影響。（3）特高壓輸電線路的送電距離長(zhǎng)、負(fù)荷重的特點(diǎn)使得電流互感器變比選擇空間較大，因此在機(jī)器發(fā)生故障時(shí)的傳變二次電流較小。（4）空載運(yùn)行或線路一側(cè)斷開(kāi)的情況下，由于會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，有可能使設(shè)備絕緣損壞。所以線路的兩端通過(guò)同時(shí)設(shè)置并聯(lián)的電抗器，來(lái)在一定程度上降低過(guò)電壓的發(fā)生。（5）為了能夠讓輸送容量得到提升，線路很有可能采取通過(guò)串聯(lián)電容的這種方式來(lái)得到補(bǔ)償。

3 特高壓線路繼電保護(hù)原理與技術(shù)

3.1縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

縱聯(lián)保護(hù)的原理是發(fā)生線路故障時(shí)，使線路兩側(cè)發(fā)生縱向聯(lián)系，進(jìn)行信息交換，作為故障排查的判斷依據(jù)，并有選擇的快速切出全線故障的繼電保護(hù)技術(shù)。其中，判斷依據(jù)是線路兩側(cè)判別量的特定關(guān)系，通過(guò)判別量的交換和與本側(cè)判別量的對(duì)照分析，對(duì)故障發(fā)生位置進(jìn)行判斷，區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障。縱聯(lián)保護(hù)的主要方式包括鎖閉式、允許式縱聯(lián)距離保護(hù)和縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)等。

3.2縱聯(lián)距離保護(hù)技術(shù)

縱聯(lián)距離保護(hù)根據(jù)方向判別元件動(dòng)作情況對(duì)線路兩側(cè)的故障方向進(jìn)行比較，判斷線路故障的發(fā)生位置。如果是內(nèi)部故障，則線路兩側(cè)的故障方向都是正方向。如果是外部故障，則必定有一側(cè)的故障方向是反方向。縱聯(lián)距離保護(hù)發(fā)揮作用的基本條件是具有明確的方向性，能夠?qū)Ω鞣N對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)故障作出快速反應(yīng)，能夠?qū)Ρ揪€路全長(zhǎng)進(jìn)行可靠保護(hù)，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)振動(dòng)或二次回路斷線采取閉鎖措施。這種保護(hù)方式不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化所影響，并且能夠根據(jù)不同的線路情況采用相應(yīng)的動(dòng)作特性。

3.3縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)

縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)通過(guò)對(duì)線路兩側(cè)電流相位進(jìn)行比較，選擇保護(hù)行為。若故障線路兩側(cè)電流的相位相同，則保護(hù)被閉鎖，若相反，則保護(hù)動(dòng)作跳閘。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單，對(duì)全相狀態(tài)中的對(duì)稱(chēng)故障和不對(duì)稱(chēng)故障都能作出反應(yīng)，而且不受系統(tǒng)振蕩、回路斷線影響，能夠在非全相狀態(tài)和單相重合閘過(guò)程中繼續(xù)提供繼電保護(hù)。但是該保護(hù)技術(shù)對(duì)信道有較高要求，需要實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)的聯(lián)跳。若信道停止使用，該保護(hù)會(huì)退出運(yùn)行，所以需要采取后備保護(hù)措施。

3.4分相電流差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

分相差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于該保護(hù)技術(shù)擁有絕對(duì)選擇性，在一般輸電線路中，是一種較為理想的保護(hù)方式。其保護(hù)原理以基爾霍夫電流定律為基礎(chǔ)，不受系統(tǒng)振蕩、運(yùn)行方式影響，過(guò)渡電阻對(duì)其影響也較小，且本身具備選相功能。但是在特高壓輸電線路中，發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，兩端電流受分布電容電流的影響較大，會(huì)影響其正常工作，所以需要采取補(bǔ)償措施，尤其是補(bǔ)償暫態(tài)電容電流算法。如果沒(méi)有補(bǔ)償措施，該保護(hù)技術(shù)不適合在特高壓輸電線路中使用。

3.5負(fù)序方向縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

由于負(fù)序分量存在于故障的全過(guò)程中，可以對(duì)不對(duì)稱(chēng)故障發(fā)生的全過(guò)程進(jìn)行可靠反應(yīng)，不受系統(tǒng)振蕩的影響。但該繼電保護(hù)技術(shù)的靈敏度受系統(tǒng)運(yùn)行方式和線路換位情況影響，不能對(duì)三相短路故障進(jìn)行可靠反應(yīng)。可以為負(fù)序功率方向元件加配正序故障分量方向元件，或相電流電壓突變量方向元件，對(duì)三相短路進(jìn)行專(zhuān)門(mén)反應(yīng)。如此一來(lái)就是一種較為完善的縱聯(lián)保護(hù)，這種繼電保護(hù)技術(shù)的理論和實(shí)踐較為成熟，但是不能作為特高壓輸電線路的主保護(hù)。

3.6工頻變化量縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

工頻變化量縱聯(lián)保護(hù)能夠?qū)θ嗪头侨酄顟B(tài)的各種線路故障作出反應(yīng)，而且動(dòng)作速度快，不受系統(tǒng)振蕩、負(fù)荷電流的影響。該繼電保護(hù)技術(shù)在220kV和500kV的輸電線路中的應(yīng)用取得了較好效果。但是只能在故障發(fā)生的初瞬間做出反應(yīng)，不能在故障全過(guò)程中進(jìn)行反應(yīng)。而且其靈敏度受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，具有不確定性。

3.7工頻故障分量距離保護(hù)技術(shù)

工頻故障分量距離保護(hù)技術(shù)的測(cè)量信號(hào)是電力故障引起的分量電流和電壓信號(hào)，動(dòng)作性能不受非故障狀態(tài)影響，無(wú)需加振蕩閉鎖。工頻故障分量距離保護(hù)不能反映系統(tǒng)振蕩和故障前負(fù)荷量。其阻抗繼電器只反映故障分量的工頻穩(wěn)態(tài)量，不反映暫態(tài)分量，性能較穩(wěn)定。該繼電保護(hù)技術(shù)具有較快的反應(yīng)速度，阻抗繼電器本身具備選相能力。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，一般情況下，特高壓輸電線路在線路運(yùn)行上是正常狀態(tài)，卻也會(huì)出現(xiàn)一些異常的情況，如果我們不能及時(shí)地進(jìn)行更改和糾正，便會(huì)造成故障的現(xiàn)象，不僅會(huì)損傷電氣設(shè)備，還會(huì)出現(xiàn)人員傷亡的情況，發(fā)生更嚴(yán)重的損失。在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展之下，為了做到安全用電，在各環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格地進(jìn)行控制，為滿足這些要求，繼電保護(hù)裝置逐漸在電力系統(tǒng)中得以應(yīng)用，它保證了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，可以維持設(shè)備進(jìn)行正常工作，對(duì)電力系統(tǒng)有著非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻俏.特高壓輸電線路繼電保護(hù)問(wèn)題研究[D].山東大學(xué)，2012.

[2]閆曉卿.特高壓同步電網(wǎng)繼電保護(hù)關(guān)鍵問(wèn)題研究[D].華北電力大學(xué)，2013.

[3]陳亮.特高壓輸電線路繼電保護(hù)特殊問(wèn)題的研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2012，（31）：19-22.

[4]王國(guó)瑞，劉軍.特高壓輸電線路繼電保護(hù)問(wèn)題的研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017，（24）：6-9.

[5]范建明.輸變電技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（16）：217.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）