關于特高壓輸電線路繼電保護問題的研究

郭建國

（國網山西省電力公司檢修分公司 030032）

摘 要：隨著我國經濟的發展進步，能源資源與能源消費逆向分布的轉點對電網跨區域輸電能力提出了新的要求。特高壓輸電的超遠距離、超大規模輸電優勢為我國電網發展提供了新的思路，特高壓輸電技術在我國具有廣閣的應用前景。特高壓交流輸電能夠實現電網同步運行的特性，使其成為我國特高壓工程不可或缺的一部分。將高壓輸電工程的特殊性也給繼電保護帶來了許多問題，而作為將高壓輸電工程的重要環節一一輸電線路的繼電保護也存在許多問題，這些問題的研究也就對電網的發展有著重要的意義。

關鍵詞：特高壓；輸電線路；繼電保護

1.引言

繼電保護作為電力系統安全可靠運行的保障，在特高壓輸電工程中也具有極其重要的地位。輸電線路作為特高壓輸電工程的主干，是不可或缺的環節，該環節得到繼電保護必須滿足系統運行的基本要求。由于特高壓輸電線路的特殊性，其繼電保護也存在許多問題。為了更好地利用和發展特高壓，我們必須對這些問題作出研究，解決這些己經發現的問題，尋找還未發現的問題。這樣，才能做到磨刀不誤砍柴工，保證人民生活的有序進行和國家經濟的迅速發展。

由于特高壓交流輸電線路一般承擔著兩大電網同步運行的連接任務，其重要性高于一般電壓等級的輸電線路，因此為了保證線路的正常可靠運行，必須配備兩套完全獨立的維電保護裝置。但是，每種繼電保護方法都存在自身特有的缺點，所以必須對繼電保護的配置方法進行研究，確定其保護配置的基本原則。

2.特高壓輸電線路繼電保護要求

（1）要有兩套完全獨立的主保護和能快速切除全線路故障的后備保護。在任何倩況下，例如一套主保護退出檢修或拒動時，仍有兩套快速保護。

（2）主保護的動作時間和斷路器的滅弧時間要滿足限制過電壓的要求。

（3）在負荷狀態下或故障時輸電線從兩端切除的時間差不能超過一定值，應根據過電壓計算和絕緣子承受過電壓的能力規定一個最大值，這對保護動作時間和斷路器斷開時間提出了嚴格要求。

（4）為了限制線路過電壓，兩端的快速自動重合巧的最大時間差要求有規定值。單相重合閘失敗時，應先切除其他兩相的對端來降低過電壓。

（5）單相故障應采用單相重合閘，要經過兩相運行狀態下諧振過電圧的計算。如果諧振過電壓超過允許值，則不能采用單相重合閘。

（6）斷路器投入/跳開要半自動化來保證兩端投入、斷開的時間差不超過規定值。

（7）在并聯電抗器選擇運行方式時，應考慮故障切除引起的過電壓。如果電抗器在輸送大負荷時，為了減小無功損耗而不投入，則在故障時保護切除線路的同時應將電抗器投入，并同時投入中性點消弧電抗器。對于并聯電抗器應有一投/切的自動裝置，由線路保護啟動。并聯電抗器在發生內部故障時，由其保護斷開線路開關，并通過信號傳輸跳開對側開關，限制過電壓的產生和擴大。

3.特高壓輸電線路繼電保護配置原則

3.1不同原理的完全雙重化

特高壓交流輸電線路的保護配置原則與超高壓線路較為相似，但要求更高。其要求必須保證完全的、百分百的雙重化和近后備，即兩套主保護必須要有高度的獨立性，保護配置必須要有較高的冗余度。兩套主保護必須從TA、TV交流輸入，端子箱、電纜、直流電源、跳間線圈、保護屏和通信通道都要徹底分開，完全獨立；兩個主保護屏之間要有足夠的距離：信號傳輸方式也應不同，例如一個用巧鎖式而另一個用允許式等；后備保護至少要和一套主保護完全分開。上述條件缺一都不能認為是百分百的雙重化和近后備。此外，還需要設置遠后備和斷路器失靈保護，并且要盡可能地保證遠后備的靈敏度，要采取措施盡量縮小故障時被切除的范圍，例如采取雙母線分裝運行等。

直流電源也需要雙重化，意思是要配備兩套蓄電池或者兩條獨立的直流母線。與此同時，兩套主保護需要各自接于各自的直流母線上來保證雙重化。并且，當某條直流母線/某套蓄電池組發生故障時，需要實現自動切換來保證持續供電。必須防止由于單條直流母線故障而引起相關保護的拒動作或誤動作。根據上所得要求和原則，特高壓交流輸電線的繼電保護必須配備兩套主保護，其中一套同時需要滿足快速切除全線故障并作為相鄰線路遠后備的功能。此外，在裝有單相自動重合闡的斷路器斷開后的非全相狀態下出現非全相震蕩時，必須至少有一套保護不誤動并可反映健全相故障。

3.2以防誤動作為主的保護

集成電路的保護系統由于其硬件復雜程度的提高，各元件數目的增加，使得保護裝置的可靠性問題主要傾斜到拒動的可能性上，而這些拒動大多是由接線不良或者元件損壞而引起的。而微機保護由于其高度的集成化，電子元件數目少，損壞概率小，因此拒動概率大幅降低，而由于干擾而產生的誤動卻較為常見。對于輸電線路而言，正常運行是一個長期狀態，而故障發生往往歷時較短，因此保護誤動作（長期狀態下）相較于拒動（短時狀態下）更令人擔憂。此外，微機保護不斷對大量的數字代碼進行處理和傳送，在處理和傳送中任一代碼的任一位，尤其是高位受外部或內部干擾影響而改變時都講影響保護的正確動作。這也就意味著，必須具有較高的冗余度才能保證繼電保護裝置的可靠運行。

3.3自動重合閘與保護的配合方式

自動重合閘是線路正常運行保障的重要一環，其與繼電保護的配合方式也多種多樣，不同的配合方式對繼電保護的性能的影響不同。對于特高壓交流輸電線路，降低兩側斷路器切除時間差能夠限制操作過電壓，這個值一般限制在40—50ms以內，同樣，自動重合閘的最大重合閘時間差也必須做出規定。特高壓交流輸電線路的斷路器投入/跳開要半自動化來保證兩端投入、斷開的時間差不超過規定值。由于跳間順序對過電壓也有較大影響，所W在故障跳間后的自動重合閘和合閘不成功時的二次跳闡必須按預定的順序進行。

3.4并聯電抗器的設置和運行方式

特高壓輸電線兩端一般應裝設容量較大的并聯電抗器來降低過電壓的危害。由于特高壓交流輸電線路的超長距離輸電特性，通常采用線路中點設置并聯電抗器的方法來降低線路中部過電壓，保證線路運行安全性。兩側電抗器的投切需根據運行情況而選擇決定。但在線路斷路器跳開時必須立即投入并聯電抗器，防止過電壓和進行消弧。因此，并聯電抗器和滅弧電抗器必須配置專口的保護和自動控制裝置來提高其可靠性。線路保護應不斷監測并聯電抗器和滅弧電抗器是否投入，如果在線路故障時并聯電抗器斷路器斷開，滅弧電抗器斷路器也斷開，則線路保護必須同時發出跳間命令和并聯電抗器的保護啟動命令，從而實現并聯電抗器和滅弧電抗器的快速投入。與此同時，單相自動重合閘必須根據滅弧電抗器的電流互感器中的電流對自身下一步動作情況進行判斷。如果滅弧電抗器斷路器閉合時，其電流互感器中存在電流，表示滅弧互感器己成功投入，應立即縮短自動重合閘的合閘時間。

3.5斷路器失靈保護

同一般的輸電線路一樣，特高壓輸電線的斷路器也需要配備失靈保護，主要是為了防止斷路器失靈而設置的。但由于特高壓交流輸電線路的輸送距離較遠，往往導致其失靈保護啟動元件的靈敏度不足。尤其是當本線路的保護作為下一級線路保護的遠后備時，要求在下一級線路末端發生任何故障時，如果該線路拒動，本線路開關也拒跳時，失靈保護啟動元件應有足夠的靈敏度。因此，高靈敏度的要求也就決定著失靈保護應采用多種啟動原理。

參考文獻：

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