特高壓電網線路保護措施探討

李蓉 宋宏源

【摘 ?要】現如今，我國市場經濟取得了突飛猛進，社會各行各業的發展都達到了一種新的高度，這也對電力系統的運行效率提出了較高要求。社會的發展對輸電性能要求變高，電壓等級也隨之不斷增加。基于這種情況，我國必須要大力發展支持長距離、大容量的特高壓輸電系統，不斷建設特高壓輸電線路，從而支持越來越高的電力需求。特高壓輸電線路目前處于我國電力系統中較高的位置，其運行效率關系到整體電力系統的安全穩定性，并影響到電力系統經濟性能。在這種情況下，本文綜合分析了特高壓輸電線路繼電保護相關問題，深入探討特高壓輸電線路電流縱聯差動保護原理以及其他保護原理。

【關鍵詞】特高壓;輸電線路;繼電保護

1 引言

隨著電能電力需求的不斷提升，社會生產以及人們生活都促使著電網電壓等級隨之增加。特高壓指的是電壓在1000kv及以上的輸電線路，能夠承載長距離、大容量的電力輸送，這也受到了社會各界廣泛的關注。特高壓最早是在1970年于國外進行開發，并深入的展開了特高壓輸電線路的技術問題研究，因為我國特高壓輸電線路的發展速度比較緩慢，很多高壓輸電線路基本上只能通過低電壓來推動其運行，這也使得特高壓輸電線路繼電保護必須要保持穩定運行，如果僅僅依賴于低壓輸電線路的繼電保護是難以實現對特高壓輸電線路的有效保護的。根據這種情況，本文將會主要對特高壓輸電線路繼電保護相關問題進行深入研究。

2 特高壓線路的結構與運行特點

（1）就特高壓繼電保護工作中電壓而言，考慮到1000kV、750kV輸電線路其波阻抗小于500kV輸電線路的波阻抗，輸送的自然功率一定會很大。這樣也就會導因此特高壓輸電線路的輸送功率較大，因此系統的穩定性能問題不太好。（2）特高壓輸電線路采用的是分裂導線也就是說分為4～6根分裂導線，這樣做會降低電壓損耗和能量損耗，但同時也會增大了線路分布的電容，最終的結果是增大單相接地故障發生時潛供電流，使閘單相重合的時間與成功率受到很大程度的影響。（3）特高壓輸電線路的送電距離長、負荷重的特點使得電流互感器變比選擇空間較大，因此在機器發生故障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，由于會產生過電壓，有可能使設備絕緣損壞。所以線路的兩端通過同時設置并聯的電抗器，來在一定程度上降低過電壓的發生。（5）為了能夠讓輸送容量得到提升，線路很有可能采取通過串聯電容的這種方式來得到補償。

3 特高壓線路繼電保護原理與技術

3.1縱聯保護技術

縱聯保護的原理是發生線路故障時，使線路兩側發生縱向聯系，進行信息交換，作為故障排查的判斷依據，并有選擇的快速切出全線故障的繼電保護技術。其中，判斷依據是線路兩側判別量的特定關系，通過判別量的交換和與本側判別量的對照分析，對故障發生位置進行判斷，區分區內故障和區外故障。縱聯保護的主要方式包括鎖閉式、允許式縱聯距離保護和縱聯電流差動保護等。

3.2縱聯距離保護技術

縱聯距離保護根據方向判別元件動作情況對線路兩側的故障方向進行比較，判斷線路故障的發生位置。如果是內部故障，則線路兩側的故障方向都是正方向。如果是外部故障，則必定有一側的故障方向是反方向。縱聯距離保護發揮作用的基本條件是具有明確的方向性，能夠對各種對稱和不對稱故障作出快速反應，能夠對本線路全長進行可靠保護，并且能夠對系統振動或二次回路斷線采取閉鎖措施。這種保護方式不受系統運行方式的變化所影響，并且能夠根據不同的線路情況采用相應的動作特性。

3.3縱聯電流差動保護技術

縱聯差動保護技術通過對線路兩側電流相位進行比較，選擇保護行為。若故障線路兩側電流的相位相同，則保護被閉鎖，若相反，則保護動作跳閘。縱聯差動保護技術的優勢特點是裝置簡單，對全相狀態中的對稱故障和不對稱故障都能作出反應，而且不受系統振蕩、回路斷線影響，能夠在非全相狀態和單相重合閘過程中繼續提供繼電保護。但是該保護技術對信道有較高要求，需要實現兩側保護的聯跳。若信道停止使用，該保護會退出運行，所以需要采取后備保護措施。

3.4分相電流差動縱聯保護技術

分相差動縱聯保護技術的優勢在于該保護技術擁有絕對選擇性，在一般輸電線路中，是一種較為理想的保護方式。其保護原理以基爾霍夫電流定律為基礎，不受系統振蕩、運行方式影響，過渡電阻對其影響也較小，且本身具備選相功能。但是在特高壓輸電線路中，發生區外故障時，兩端電流受分布電容電流的影響較大，會影響其正常工作，所以需要采取補償措施，尤其是補償暫態電容電流算法。如果沒有補償措施，該保護技術不適合在特高壓輸電線路中使用。

3.5負序方向縱聯保護技術

由于負序分量存在于故障的全過程中，可以對不對稱故障發生的全過程進行可靠反應，不受系統振蕩的影響。但該繼電保護技術的靈敏度受系統運行方式和線路換位情況影響，不能對三相短路故障進行可靠反應。可以為負序功率方向元件加配正序故障分量方向元件，或相電流電壓突變量方向元件，對三相短路進行專門反應。如此一來就是一種較為完善的縱聯保護，這種繼電保護技術的理論和實踐較為成熟，但是不能作為特高壓輸電線路的主保護。

3.6工頻變化量縱聯保護技術

工頻變化量縱聯保護能夠對全相和非全相狀態的各種線路故障作出反應，而且動作速度快，不受系統振蕩、負荷電流的影響。該繼電保護技術在220kV和500kV的輸電線路中的應用取得了較好效果。但是只能在故障發生的初瞬間做出反應，不能在故障全過程中進行反應。而且其靈敏度受系統運行方式影響，具有不確定性。

3.7工頻故障分量距離保護技術

工頻故障分量距離保護技術的測量信號是電力故障引起的分量電流和電壓信號，動作性能不受非故障狀態影響，無需加振蕩閉鎖。工頻故障分量距離保護不能反映系統振蕩和故障前負荷量。其阻抗繼電器只反映故障分量的工頻穩態量，不反映暫態分量，性能較穩定。該繼電保護技術具有較快的反應速度，阻抗繼電器本身具備選相能力。

4 結語

總而言之，一般情況下，特高壓輸電線路在線路運行上是正常狀態，卻也會出現一些異常的情況，如果我們不能及時地進行更改和糾正，便會造成故障的現象，不僅會損傷電氣設備，還會出現人員傷亡的情況，發生更嚴重的損失。在計算機和通信技術的飛速發展之下，為了做到安全用電，在各環節都要嚴格地進行控制，為滿足這些要求，繼電保護裝置逐漸在電力系統中得以應用，它保證了電力系統的安全運行，可以維持設備進行正常工作，對電力系統有著非常重要的意義。

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（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）