220千伏輸電線路故障產生電壓暫降的特性及對敏感負荷設備的影響

康瑞軍

內蒙古華云新材料有限公司 內蒙古包頭 014046

輸電線路出現故障情況后將會導致系統運行電壓遭受重大影響，而在將故障切除以后系統電壓便會回歸正常范圍，但在故障出現到切除的這一段過程中幾乎無可避免的還是會產生電壓暫降現象，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了很大一部分比例。據此，下文將重點針對220kV輸電線路保護配備、繼電保護動作、線路故障統計分析，來判斷出220kV輸電線路在發生故障現象時所產生出的電壓暫降特性，而后進一步就提出了在電網運行一側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系統，其中所運行的各項設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。為了能夠實現對系統穩定性要求的有效達成，在220kV輸電線路當中大多會同時配置不少于兩套的全線速動保護來發揮主要保護效果，選用通信通道把兩側所測出的電氣量發送至對方一側，依據與之所想對應的特殊關聯性來判定故障發生部位，實現對線路運行故障及時切除。縱聯保護對于被保護線路之外所出現的故障情況不會做出任何反應，可確保線路全程不受系統振蕩干擾，也無需同臨近線路互相配合，可將各類系統短路故障如實反映出來，具備較高靈敏度的系統還可實現對故障現象的即刻切除。繼電保護裝置經歷了感應、電磁式、集成、微機式等多個發展階段，其保護裝置的固有動作時間得到了大幅度縮減，輸電線路一旦出現故障隱患便可實現即時切除，可實現對電網穩定性運行要求的充分滿足。電壓暫降即為電網系統供電電壓有效值在短時間內降低至了的額定數值的90%以下，且持續時間不超過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運行徹底避免電壓暫降的關鍵難點。

2 電壓特性與敏感負荷影響

在220kV輸電線路發生故障現象后，將會出現大幅度的電壓下降情況，經過對故障錄波數據信息的分析便可了解到線路在故障發生以后的最低電壓值，相關的調度運行部門基于實際調查后發現，最低故障電壓越小，損失負荷量將會越大。隨著當前相關技術的快速發展，負荷性質也已發生了重大轉變，例如可編程控制器、調速電機、交流接觸器和電壓質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，電網內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計分析可知，產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。

對某區域線路進行統計得到以下數據。

結合到線路統計數據分析得到上表結果，可以看出不同原因導致的故障對輸電路造成的影響不同，并且影響到了正常運行。

3 應對措施

表1 電壓暫降最低故電壓與負荷損失

在電網系統運行之時電壓暫降問題幾乎無法避免，目前相關的供電部門已經由電網一側采取了多項減小電壓暫降發生率的措施手段，如在電網全線裝設架空地線，裝設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，增設絕緣導線，將架空線路接入地下。在日常的電網系統運行過程當中大力加強對線路的維護管理，以降低線路故障問題的發生率，全面提升輸變點設備的防雷性能，防止因出現惡劣的自然氣象環境而導致輸變電設備遭受損壞，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在實際運行過程中能夠降低因故障現象的發生而受到嚴重影響。

針對采取改造處理措施存在較大難度的設備而言可在高敏感負荷設備部位新增加UPS或是壓力恒定調節設備，針對較大功率負荷應用動態電壓恢復器，以達到對電壓暫降的有效彌補。動態化的電壓恢復器大多是被應用在穩定性與質量要求均相對較高的用戶群內，在系統電源電壓出現嚴重改變之時，能夠在極短的時間內便可實現對畸變波形的有效彌補，以促使其能夠回歸正常水平。動態電壓恢復器一般是通過串聯形式接入到線路當中的，經由串聯形式于饋線之上通過電壓疊加的形式來加入到配電系統當中，這一種方式無論是對于系統一側還是負荷一側均不會造成負面影響。

4 結語

總而言之，在工業園區內有著十分密集的大工業負荷，開展大規模精密設備生產時對電壓質量往往有著較高的要求。同時電網系統的快速化發展也在很大程度上促使負荷間的聯系性變得更為緊密，盡管人們在預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跳閘現象。而通過應用繼電保護可實現對設備故障的快速切除，確保電網穩定運行。通過優化、改進敏感負荷對瞬時低電壓的耐受力，于負荷一側新增加輔助設備，將是防范電壓暫降影響的關鍵所在。