1000kV特高壓線路繼電保護(hù)特殊問題分析

吉利

摘 要：1000kV特高壓線路在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，其輸電線路距離長、電容量比較大，這對(duì)于繼電保護(hù)的要求比較高。為了充分發(fā)揮繼電保護(hù)的重要作用，應(yīng)高度重視 1000kV 特高壓線路繼電保護(hù)特殊問題，優(yōu)化特高壓線路繼電保護(hù)，確保 1000kV特高壓線路的穩(wěn)定性和安全性。本文分析了 1000kV特高壓線路繼電保護(hù)基本要求，闡述了1000kV特高壓線路繼電保護(hù)特殊問題，以供參考。

關(guān)鍵詞：特高壓線路；繼電保護(hù)；問題

0.引言

特高壓輸電線路具備很獨(dú)特的特性，所選擇的線路是八分裂導(dǎo)線，這種線路形式具備非常大的空間，同時(shí)其中還分布了非常高度的電容，這在很大程度上對(duì)電路中存在的損失情況有所減少。近年來特高壓輸電技術(shù)的推廣應(yīng)用，極大地解決了我國能源分布與消費(fèi)不平衡的問題，完成資源的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變，完成了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長需要，提升了電網(wǎng)的承載能力，也能夠?qū)覍?duì)于降低資源的能耗有所作用。

特高壓輸電線路需要滿足線路運(yùn)行的可靠性以及靈敏性等要求，另外還要具備很好的保護(hù)作用，如果線路發(fā)生故障，能夠?qū)崿F(xiàn)備用設(shè)備的及時(shí)啟動(dòng)，對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析，從而針對(duì)故障問題采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決，避免發(fā)生更加嚴(yán)重的電路問題。

1.特高壓輸電線路繼電保護(hù)要求

其基本要求如下：（1）要具備后備保護(hù)的系統(tǒng)設(shè)備，一般是需要具備能夠快速完成全線路故障的切除以及擁有獨(dú)立運(yùn)行保護(hù)能力的設(shè)備，無論是在哪種情況下，都要保證在主保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障去進(jìn)行檢修或者是無法運(yùn)行時(shí)，其能夠?qū)崿F(xiàn)后備的保護(hù)工作。（2）對(duì)主保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作以及滅弧時(shí)間要有所要求，不能夠超過過電壓的最高值。（3）在承擔(dān)有負(fù)荷狀態(tài)下，從兩端對(duì)線路進(jìn)行切除，所形成的時(shí)間差不能夠超過限定值，要積極的根據(jù)絕緣子以及電壓進(jìn)行計(jì)算，對(duì)最大值進(jìn)行規(guī)定，因而這也是一項(xiàng)重要的規(guī)定。（4）為了能夠?qū)^電壓問題進(jìn)行限制，要對(duì)自動(dòng)重合閘啟動(dòng)時(shí)間有所規(guī)定，如果重合閘失敗，兩側(cè)的對(duì)端要對(duì)電壓進(jìn)行降低。（5）諧振過電壓咋計(jì)算中通過兩相的運(yùn)行狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，如果超過了允許值，那么單相重合閘就可以運(yùn)用于其中。（6）斷路器投入/跳開要半自動(dòng)化來保證兩端投入、斷開的時(shí)間差不超過規(guī)定值。（7）在并聯(lián)電抗器選擇時(shí)，要對(duì)因?yàn)榍谐收隙鴮?dǎo)致發(fā)生的過電壓情況進(jìn)行考慮，為了能夠降低電抗器輸送中發(fā)生無功損耗工作，要將電抗器投入使用，對(duì)于并聯(lián)電抗器應(yīng)有一投/切的自動(dòng)裝置，由線路保護(hù)啟動(dòng)。

2.1000kV 特高壓線路繼電保護(hù)基本要求

1000kV 特高壓線路繼電保護(hù)要滿足可靠性 、 選擇性 、靈敏性、速動(dòng)性的要求，和超高壓和一般高壓線路相比，繼電保護(hù)要具有較大的冗余度和良好獨(dú)立性。 1000kV特高壓線路繼電保護(hù)配置可確保被保護(hù)線路在任何運(yùn)行狀態(tài)下一旦出現(xiàn)故障，都能夠?qū)崿F(xiàn)快速、無延時(shí)的保護(hù)，快速切除線路兩端故障，防止發(fā)生電氣設(shè)備損壞、 系統(tǒng)不穩(wěn)定性或者過電壓等安全事故。 1000kV特高壓線路繼電保護(hù)一方面要確保不產(chǎn)生影響絕緣子和電氣設(shè)備的過電壓，另一方面保障 1000kV特高壓線路的穩(wěn)定性。由于 1000kV特高壓線路上的絕緣子無法承受較大的過電壓，因此過電壓會(huì)影響絕緣子的絕緣能力，甚至?xí)?dǎo)致絕緣擊穿。 為了確保過電壓控制在允許范圍內(nèi)，1000kV特高壓線路兩端繼電保護(hù)故障切除時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一端斷開、一端投入的時(shí)間，為了確保特高壓線路的穩(wěn)定運(yùn)行，線路繼電保護(hù)應(yīng)從兩端快速切斷故障，嚴(yán)禁一端保護(hù)一端斷開。 為了滿足1000kV特高壓線路輸電要求，一種是主保護(hù)，另一種是允許跳閘信號(hào)或者傳送跳閘信號(hào)的后備保護(hù)，確保1000kV特高壓線路兩端切斷故障的時(shí)間差控制在 30—40ms，考慮到線路兩端斷路器和繼電保護(hù)時(shí)間差為20ms。從跳閘線圈到保護(hù)屏、直流電源、電壓互感器、電流互感器，主保護(hù)設(shè)置應(yīng)完全獨(dú)立。

3 .1000kV 特高壓線路繼電保護(hù)特殊問題

3.1 電容電流問題

為了提高 1000kV 特高壓線路的傳輸能力，應(yīng)盡量減少特高壓線路的電感和電阻，增大電容，降低漏電導(dǎo)。 1000kV 特高壓線路比 500kV 輸電線路，電容電流、傳輸功率和阻抗角不斷增大，受到分布電流電容的影響，特高壓線路兩側(cè)電流的相角和幅值發(fā)生較大變化，并且由于存在電流電容，嚴(yán)重影響了線路的差動(dòng)保護(hù)，當(dāng) 1000kV 特高壓線路減小負(fù)荷電流時(shí)，會(huì)降低差動(dòng)保護(hù)的可靠性和靈敏度，通過過渡電阻接地后很容易發(fā)生保護(hù)拒動(dòng)，因此需設(shè)置并聯(lián)電抗器，采用有效的電流電容補(bǔ)償措施，從而提高特高壓線路差動(dòng)保護(hù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.2暫態(tài)過程問題

1000kV特高壓線路的暫態(tài)過程問題 ，會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩分量和嚴(yán)重的電容電感諧振，當(dāng)處于暫態(tài)過程時(shí)，特高壓線路的電流電壓幅值和相位發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量的諧波。 當(dāng)特高壓線路電阻比較大、負(fù)荷較小時(shí)，容易發(fā)生接地短路，出現(xiàn)嚴(yán)重的波形畸變。由于1000kV 特高壓線路頻率越大，等值容抗也越大，在高頻分量條件下，應(yīng)盡量降低等值容抗。 特高壓線路末端如果發(fā)生故障，電流高頻分量較大，其主要包含 11—13 次諧波和 2—4 次諧波，而存在諧波會(huì)影響特高壓線路繼電保護(hù)計(jì)算精度，容易導(dǎo)致繼電保護(hù)穩(wěn)態(tài)超越，特別是對(duì)于接近基波的諧波，應(yīng)在 1000kV 特高壓線路合適位置上設(shè)置帶阻濾波器。

4.過渡電阻問題

1000kV 特高壓線路的過渡電阻約為 600Ω， 由于輸送電距離較長，電流流過 600Ω 電阻線路末端時(shí)，會(huì)大幅度降低零序電壓，這時(shí)無法結(jié)合 1000kV 特高壓線路的電壓情況來正確判斷出現(xiàn)接地故障還是處于正常運(yùn)行狀態(tài)， 無法準(zhǔn)確判斷零序方向保護(hù)，導(dǎo)致零序方向保護(hù)拒動(dòng)，結(jié)合縱聯(lián)距離、縱聯(lián)方向的主保護(hù)原理，對(duì) 1000kV 特高壓線路接地故障，采用縱聯(lián)零序主保護(hù)，配合線路繼電保護(hù)，準(zhǔn)確判別特高壓線路過渡電阻短路問題。

5.縱聯(lián)保護(hù)問題

1000kV 特高壓線路的分布電容和電壓等級(jí)不均等會(huì)影響縱聯(lián)保護(hù)， 特高壓線路兩端斷路器同步斷開只是一種理想方式，一端線路在電源作用下，反射來的行波，會(huì)造成特高壓線路產(chǎn)生過電壓。分布電容對(duì) 1000kV 特高壓線路產(chǎn)生的電容充電電流，影響線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，因此要在特高壓線路上架設(shè)補(bǔ)償電抗器，避免在正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)。

結(jié)束語：

1000kV 特高壓線路具有電流電容和分布電容較大 、波阻抗小、電能輸送線路長等特點(diǎn)，和普通輸電線路相比，1000kV特高壓線路繼電保護(hù)問題更加突出， 應(yīng)選擇科學(xué)合理的保護(hù)方式，確保 1000kV 特高壓線路處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

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