特高壓線路繼電保護配置方案的探討

【摘要】 依據國內外相關的保護配置情況以及運行經驗，結合特高壓線路的結構以及運行特點，對特高壓線路繼電保護涉及的輸電線路保護、斷路器保護和并聯電抗器保護等方面配置進行了介紹，并對這些保護的特點及保護相互配合情況進行了探討，給出了繼電保護配置方案，為特高壓線路繼電保護的配置提供了一定的參考。

【關鍵詞】 特高壓線路 繼電保護 配置方案

本文依據國外的經驗與國內特高壓繼電保護工作的研究成果，對特高壓線路的繼電保護配置原則進行了探討。

一、特高壓線路的結構與運行特點

（1）從電壓方面來講，考慮到1000kV、750kV輸電線路其波阻抗小于500kV輸電線路的波阻抗，輸送的自然功率會很大。因此特高壓輸電線路的輸送功率較大，因此系統穩定問題尤其突出。（2）特高壓輸電線路采用分裂導線即4～6根分裂導線，降低了電壓損耗和能量損耗，但增大了線路分布的電容，使得單相接地故障發生時潛供電流的增大，影響到單相重合閘的時間與成功率。（3）特高壓輸電線路的送電距離長、負荷重，所以使得電流互感器變比選擇較大，因此故障發生時的傳變二次電流較小。（4）空載運行或線路一側斷開的情況下，會產生過電壓，有可能使設備絕緣損壞。所以線路的兩端同時設置并聯電抗器，來降低過電壓。（5）為提升輸送容量，線路很有可能采取串聯電容的方式補償。

二、特高壓線路的繼電保護配置方案

2.1特高壓線路的保護配置

（1）主保護的配置

特高壓線路要有兩套不同原理用來快速切除所有故障的主保護，以下是幾種在我國運行成熟的幾種主保護。

縱聯距離保護能夠兼做主保護與下一級線路的保護，保護范圍大致固定，不會受系統運行方式變化的影響，如果需要還可以欠范圍和超范圍整定，從而實現閉鎖式、允許式、遠跳式等各種縱聯保護方式。但是系統振蕩時對其影響很大，必須采取振蕩閉鎖措施，這將有可能影響到保護的可靠性，并且過度電阻和電壓對其影響較大。

工頻變化量方向縱聯保護在500kV與220kV線路保護上應用很成功，可以反映全相和非全相狀態的各種故障，不受系統振蕩、負荷電流的影響，而且動作速度快。雖然只能反映故障產生的初始瞬間，不能反應故障全過程，但作為方向元件靈敏度能夠保證。所以，該保護可以成為特高壓線路保護的主保護。

分相電流差動保護已經成為一種廣泛應用的線路保護方式，其保護范圍可以保護全線路，不受系統振蕩以及運行方式影響，雖然需要補償電容電流，但過渡電阻對其影響小，具有選相功能。

相電壓補償方式方向縱聯保護可以成為第二主保護，能夠反應全相與非全相狀態下各種故障以及非全相狀態下除兩相接地外其他各種故障的全過程，不受非全相狀態和全相狀態系統振蕩的影響，在反方向的各種故障以及各種過渡電阻故障都有很強的方向性。在單相接地時允許過渡電阻的能力較差。該種保護也可以作為非全相故障狀態下的保護。

工頻變化量方向縱聯保護作為特高壓線路的第一主保護，分相電流差動、負序方向、零序方向和相電壓電流突變量方向相結合的縱聯保護或相電壓補償式方向縱聯保護為第二主保護，相電壓補償式縱聯保護作為非全相狀態下的保護。

（2）后備保護的配置

特高壓線路的后備保護可采用距離保護。特高壓輸電線路通常比較長，所以線路上任何故障時至少存在一端的距離Ⅰ段可靠動作，同時產生直跳信號去跳對側斷路器，這樣也可以保證在兩套主保護都退出但內部故障時，線路兩端排除故障的時間差為40～60ms。距離保護應采用振蕩閉鎖與電壓回路斷線閉鎖的措施。Ⅱ、Ⅲ段為本線路與相臨線路的后備保護，可以傳送允許信號，并在對端保護監控下跳閘。

2.2 斷路器保護和自動重合閘

特高壓采取的斷路器保護和高壓、超高壓線路斷路器保護一樣。其失靈保護必須設三相和單相啟動回路，相電流元件和可以瞬時復歸的保護出口接點串聯構成每項的啟動回路。相電流元件必須保證有足夠的靈敏度，如果靈敏度不夠可以采用多種啟動量啟動來保證靈敏度。保護出口信號啟動失靈保護，可不帶方向。

采用單相重合閘應計算是否出現過電壓，若采用還應計算重合閘不成功時，兩端同時切除故障相后另外切除其他兩相的順序。因為特高壓輸電線路振蕩發展較慢，必須先考慮快速重合閘，而后才是檢無壓與同期的三相一次重合閘。

2.3并聯電抗器的保護

特高壓線路輸電距離很長，分布電容較大，為了防止過電壓需要減少容性無功功率和，必須加裝容量較大的并聯電抗器。并聯電抗器內部和引出線的各種故障必須有完善的主保護和后備保護。若并聯電抗器內部故障切除后產生不能允許的過電壓，就要在切除電抗器的同時跳開斷路器。依據系統運行方式，正常運行時并聯電抗器可能不投入，但是在線路故障保護跳閘時應馬上通過自動裝置投入并聯電抗器。

三、結論

高壓和超高壓線路的繼電保護運行經驗是特高壓繼電保護的基礎，與此同時特高壓線路本身具有自身的特點的，如一次設備耐受工頻和操作過電壓的欲度較低，這個問題在特高壓線路種最突出發。結合多年繼電保護運行的經驗和發展的保護原理，通過分析特高壓線路的特點，合理有效的配置保護方案是特高壓線路安全穩定運行的重要保障。

郵寄地址：山東省菏澤市牡丹區大學路大學嘉園14號樓1單元101室 王亞收（轉 曹博）

郵政編碼： 274000

聯系電話： 15315665667