1000kV特高壓線路繼電保護特殊問題及解決對策

張詩鵬

（國網福建省電力有限公司檢修分公司 福建福州 350001）

1000kV特高壓線路繼電保護特殊問題及解決對策

張詩鵬

（國網福建省電力有限公司檢修分公司 福建福州 350001）

隨著我國經濟快速的發展，各方面需求都日益增加。電力作為基礎性能源得到了更大量的需求，所以加快特高壓輸電技術的發展，實現電網技術更高層次的發展對于電力企業來說是至關重要的，也是保證社會和諧穩定發展的基礎性保證。相比于500kV輸電線路來說，1000kV的特高壓輸電系統具有容量大、距離長以及損耗低等特點，并且輸電線路導線的直徑相對較大、阻抗較小、具有較大的傳輸功率，這些都會對繼電保護系統造成較大影響。本文主要闡述了1000kV特高壓線路繼電保護特殊問題，同時提出了相應的解決措施，希望能夠對相關人士有所幫助。

特高壓線路；繼電保護；問題；對策

引言

隨著我國經濟的快速發展，我國對于電力的需求日益增加。現階段我國的500kV電網輸電能力存在著嚴重不足的問題，所以單單依靠現有的超高壓輸電技術很難滿足后期電力方面的需求。因此大力發展1000kV特高壓輸電技術對于保證社會電力需求，提升電網質量具有非常重要的意義。特高壓輸電最主要的問題就是要確保線路的安全穩定運行，而特高壓線路保護對于線路的安全穩定運行是至關重要的。相比于500kV超高壓線路來說，1000kV特高壓線路在電壓等級和網架結構方面都是不同的，這就會造成很多的問題。因此，進行1000kV特高壓線路保護問題及解決措施的研究對于保證線路的安全穩定具有非常重要的作用以及現實意義。

1 1000kV特高壓線路繼電保護的基本要求

（1）對于特高壓輸電線路來說，繼電保護要具有四個方面的基本要求，分別為：靈敏性、可靠性、選擇性以及速動性，同時要提升系統整體的等級，使其符合繼電保護的基本要求。

（2）相對于高壓以及超高壓的線路來說，特高壓線路的相關保護要更加的具有獨立性，并且要具有更大的冗余度。保護系統要確保在任何狀態下發生故障時都能夠進行無延時的快速保護，可以同時切除線路兩端的故障，防止破壞設備和系統。

（3）特高壓輸電線路的首要保護內容就是防止產生能夠危及設備以及絕緣子的過電壓。因為此種輸電線路的絕緣子短時間承受過電壓的能力較差，若是造成損壞就需立即更換，由于更換絕緣子而停電造成的經濟損失是非常巨大的，遠大于穩定破壞造成的損失，所以，線路一旦發生故障就需立即從兩端同時切除故障。

2 1000kV特高壓線路工程簡介

本文以筆者工作中熟悉的浙福特高壓工程為例介紹，浙福特高壓工程1000kV輸電系統如圖1所示。此輸電線路總長為603km，采用的是同桿雙回線方式。此線路采用兩套主保護方式，主要是由兩套不同廠家的光纖縱聯差動裝置組成。第一套主保護采用的是南瑞繼保的電流差動保護，第二套主保護采用的是許繼電氣的電流差動保護，兩條線路通過交叉配套的方式保證雙重化的實現。此線路保護針對特高壓具有的問題增加了線路保護聯跳三相功能，通過零序反時限功能來解決高阻接地故障，通過縱聯標識碼功能增強線路保護的可靠性。

3 1000kV特高壓線路保護的特殊問題

3.1 影響1000kV特高壓繼電保護的相關因素

3.1.1 電容電流對于線路保護的相關影響

相比于500kV高壓輸電線路來說，1000kV特高壓輸電線路導線的等效直徑會增加、阻抗會降低、傳輸的功率有所增加，同時線路的電容電流也會有所增加。不同電壓等級的分布電容以及電容電流如表1所示。

圖1 1000kV特高壓輸電線路

表1 不同電壓等級情況下的分布電容以及電容電流情況（每百公里）

對于本文提到的特高壓輸電工程來說，線路全長603km所產生的電容電流達到了1644A，大約達到了自然電流的比例為64%（1000kV系統自然電流大約為2564A）。具有并聯電抗器的補償電容電流為388A（補償度為0.75）。

電容電流會影響線路兩側電流的相角以及幅值等，同時也會影響到某些差動原理的保護方面。特別是在負荷電流比較小的情況下，更會影響到差動保護的可靠性以及靈敏度，因此要通過使用并聯電抗器等補償設備提升差動保護的可靠性以及靈敏度。

3.1.2 暫態過程對于線路保護的相關影響

相比穩態過程來說，暫態過程具有比較嚴重的電感電容諧振以及不同類型的高頻自由振蕩分量。在1000kV的特高壓輸電線路中，線路的阻抗角比較大、線路的感抗比較小，具有較大的衰減時間常數，所以線路發生故障時，電流就不能很快的發生突變，這就造成了較大的衰減直流分量，并且衰減的時間較慢。再加上較大的短路電流就會造成CT暫態飽和，這就造成了不但要處理CT飽和問題，同時也對差動保護區外故障CT飽和提出了更高的要求，因為CT的剩磁會造成本線CT的飽和，差動保護的整個過程都需要考慮到CT飽和問題。

另外，出于提升傳送自然功率的目的，在1000kV特高壓輸電線路中大多通過分裂導線的方式降低波阻抗，從而降低線路電感并增加電容。這就會造成電感電容的諧振以及高頻分量，最終造成長線末端故障電流中具有很大的高頻分量。

3.1.3 過渡電阻對于線路保護的相關影響

1000kV的特高壓輸電線路過渡電阻可以達到500Ω。因為1000kV特高壓輸電線路距離較遠，所以線路末端故障經過500Ω電阻接地時的零序電壓非常小，這就造成了末端故障經過電阻短路時會造成較大的零序電流，但是零序電壓是非常小的，甚至沒有電壓。正是因為零序電壓較低，不能按照電壓情況分辨所處狀態，這就造成了零序方向保護不能準確判斷，零序方向保護失效。

3.2 縱聯保護的特殊問題

（1）在發生故障后線路兩側的斷路器同時斷開是非常理想的形式，這就會造成在一端電源作用下會出現行波來回反射的情況，此情況可能造成過電壓的危險，會危及到系統的安全運行。所以需要認真研究保護動作順序對于限制線路過電壓的相關內容。

（2）相對低電壓等級線路來說，特高壓輸電線路電容充電電流對于線路具有更大的影響。對于本文的特高壓輸電工程來說，最好的輸入半徑要在1000km以上，此種情況的電容電流就能夠甚至超過100%的額定電流，最大情況下可以達到1644A左右。所以線路上一定要增設補償電抗器，從而避免正常情況下發生保護誤動的問題。

（3）除了要增設補償電抗器外，特高壓線路上也要安裝串補電容，這也是為了防止出現方向保護誤動作的可能。但是在線路上串補電容又會造成另外的問題：

①為了避免短路故障高電壓對串補電容造成的破壞，正常情況下都會在電容器上并聯空氣氣隙。這樣就可能造成具有串連補償電容器的一側負序方向元件出現拒動的情況。

②在被保護線路內出現不對稱高阻故障時，在沒有串補電容的一側電流會非常小，這樣就會造成該側的負序方向高頻保護拒動的情況。只能是串聯補償一側的斷路器發生動作之后，沒有串連補償側的負序電流才能變大，這一側的保護才能正確的進行動作執行，這就很大程度上拖長了故障的切除時間。

4 1000kV特高壓線路保護相應的對策及線路配置

對于1000kV的特高壓輸電線路來說，可以通過采用2種不同的原理對其進行保護，從而能夠確保每條特高壓輸電線路具有2套保護系統（全線速動主保護+后備保護），并且這2套系統是相互獨立的。

（1）第一套保護為線路縱聯差動保護，此種保護主要是通過光纖縱聯差動保護進行全線的速動主保護，主要包括的內容為：分相式相電流差動保護、分相式突變量電流差動保護以及零序電流差動保護等。

（2）第二套保護為線路縱聯差動保護，此種保護主要是以光纖縱聯差動保護構成全線速動主保護，主要包括的內容為：分相式相電流差動保護、分相式突變量電流差動保護以及零序電流差動保護等。

（3）這兩套保護方案中都配置了距離I段以及零序I段，都將其當成了近端的速動主保護，同時配置有Ⅱ、Ⅲ段相間以及接地距離保護，并且將二段式的零序保護或者是將反時限的零序過電流保護當成后備保護使用。除了單相的重合閘之外，斷路器的輔助保護裝置還具有失靈保護、死區保護、充電保護等方面的作用。同時，為了解決特高壓輸電線路長，線路輕載或空載時線路電流電流大，容易造成線路末端過電壓，因此特高壓每套線路保護需配置一套遠跳就地判別裝置，就地判別裝置與過電壓保護合用。每回線路各側的就地判別裝置按雙重化、“一取一”的跳閘邏輯配置。

浙福特高壓工程1000kV特高壓輸電線路保護的功能以及類型如表2所示。

表2 浙福特高壓工程1000kV特高壓輸電線路保護的類型以及功能

5 結束語

隨著我國社會各個方面較快的發展，我國的電力需求日益增加。1000kV特高壓輸電已經成為了現階段需要重點研究的技術內容。其中的重點內容之一就是繼電保護的相關問題，其關系到線路的可靠性以及穩定性。電力企業要重點分析其所具有的特殊問題，并采取針對性的保護措施提升其可靠性和穩定性，為我國的電力行業發展做出更大的貢獻。

[1]蔣政.1000kV特高壓線路繼電保護特殊問題分析[J].通訊世界，2015（18）：15～17.

[2]徐振宇.1000kV特高壓輸電線路保護的現狀及發展[J].電力設備，2008（04）：18～19.

[3]董新洲，蘇斌，薄志謙，賀家李.特高壓輸電線路繼電保護特殊問題的研究[J].電力系統自動化，2004（22）：88～91.

[4]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）：22～25.

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1004-7344（2016）20-0080-02

2016-7-1