特高压线路继电保护配置方案的探讨李慧

特高压线路继电保护配置方案的探讨李慧

李慧张雨卿

（国网河北省电力公司检修分公司河北省石家庄050000）

摘要：随着我国社会经济的发展，电力需求日益增长，发展特高压输电技术，实现电网技术质的飞跃，是保障电力和社会经济协调发展的重要措施。特高压输电线路正逐渐成为全国统一电网的骨干网架。特高压输电系统有大容量、长距离和低损耗的输电特点，但是导线的等效直径增大、阻抗下降、阻抗角增大、传输功率增大、线路的电容电流也增大，由此带来的对于继电保护的影响非常大。为此，本文首先对特高压输电线路继电保护面临问题进行概述，并提出了相应的适用于特高压输电线路继电保护技术，旨在促进我国电力企业的健康快速发展。

关键词：特高压线路；继电保护；方案

特高压交流输电作为未来我国电网发展的主要方向，其主要优点为：一、能大大提高传输容量和传输距离；二、能提高电能传输的经济性；三、节省线路走廊。其主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。特别是在特高压线路出现初期，不能形成主网架，线路负载能力较低，电源的集中送出带来了较大的稳定性问题；另外，特高压交流输电对于环境的影响非常大。针对特高压长线路的特点，进一步研究性能更好的继电保护新原理将极大地丰富我国继电保护的理论，为将来特高压长线路的保护提供更有力的支持。

1特高压输电线路继电保护面临问题

1.1受电容电流影响

特高压输电线路因白然功率大，波阻抗小，单位长度电容大，其电容电流将达到或超过100%额定电流，这给差动保护整定带来极大困难，因此在原理上要对电容电流采取补偿措施。同时，由于分布电容影响，故障时波过程使距离继电器测量阻抗与故障距离不再呈现传统的线性关系，而是呈双曲正切函数关系，不能直接使用常规的距离保护。

1.2受电磁暂态过程影响

特高压输电线路长，故障和操作过程中产生的高频分量幅值大，且为非整次谐波，更接近工频，这给滤除高频分量带来困难。高频分量的存在不仅使稳态电气量测量结果出现偏差，而且对基于工频变化量原理的暂态元件产生影响。因半波算法不能滤除偶次谐波，半波算法受到高频分量影响将比全波算法更为严重。同时特高压输电线路采用并联电抗器导致了短路电流中含有较大成分的非周期分量，并因时问常数大使短路电流的非周期分量衰减缓慢，这将对电流互感器产生较为严重的饱和现象。

1.3受过电压影响

特高压输电线路发生故障跳开后，由于非故障相线路电压或同塔相邻线上静电感应电压很高，这将延长电弧熄灭时问，甚至可能出现不消弧现象，这将直接影响到重合闸动作成功率。由于线路电容存在，从故障发生到故障切除过程中，两侧开关不同时开断，在一端电源作用下，行波来回折反射导致健全相过电压产生，将严重危害系统安全运行。考虑到绝缘费用，在线路故障后以及随后操作过程如何降低过电压水平，是特高压系统过电压保护需要解决的问题，也是继电保护需要解决的问题。

2适用于特高压输电线路继电保护技术

2.1基于贝瑞隆模型原理分相电流差动保护

贝瑞隆模型是一种比较精确的输电线路模型。它反映了输电线路内部无故障时（包括稳态运行和区外故障）两端电流电压之间的关系，当线路内部故障时，相当于在内部增加一个节点，破坏了原有的平衡关系。基于贝瑞隆模型原理的分相电流差动保护即是利用这一差别区分线路内部和外部故障，构成新的差动保护原理。该保护对故障的判断过程分别在两侧进行，即至按本侧实测量和计算量进行比较。定值按大于外部故障时可能产生的最大不平衡动作量给定，两侧分别按给定的定值判断是否有内部故障。基于贝瑞隆模型的保护判据与传统的判据相比，主要差别在于前者是比较同侧量，后者是比较异侧量。因为线路分布电容电流的存在，使得异侧量比较受其影响，而使用同侧量比较就避免了电容电流的影响。因此其最大优点是从原理上消除了外部故障时分布电容电流对差动保护影响。

2.2带低次谐波LR数值运算型距离保护

常规距离保护是采用故障电压和电流的基波分量计算阻抗来判断事故地点，当基波附近含有大量的低次谐波时，导致计算阻抗失真，将造成保护不可靠动作。

采用故障电压和电流的瞬时值直接求解系统的积分方程式，能够高精度地导出故障点的电感L和电阻R值。该方式即使波形有畸变也能正确计算，其畸变性能取决于方程的积分值，采用4800Hz高速采样数据进行积分计算时结果相当逼真，采用600Hz高速采样数据进行积分计算时结果误差极小，从而可确保测距精确。2.3负序距离保护负序距离保护是采用负序电流作为极化量，在系统发生不对称短路故障时，根据负序电流和故障电压进行阻抗计算，不受长期电容电流和负荷电流的影响，提高了保护的灵敏度。

2.4交流过电压保护

交流过电压保护原理是首先检出过电压最严重的特高压输电线路开路端避雷器的消耗能量，在导致该避雷器热破坏前，高速断开无负荷的特高压输电线路，以实现消除过电压和防止避雷器的损坏。

2.5自动重合闸

首先通过过电压计算决定能否采用单相重合闸。如果能够采用，尚需计算重合闸不成功时同时切除故障相后，切除其它两相的顺序。由于特高压输电系统振荡发展较慢，应首先考虑采用快速重合闸，由快速保护启动。其次是检电压和同期的三相一次重合闸。自动重合闸与各种保护的配合要周密考虑，避免出现矛盾。

国外有采用二次重合闸的成功经验。因为特高压系统振荡发展较慢，应根据系统具体情况研究能否采用扑捉同期的二次重合闸。

2.6并联电杭器的保护和自动装置对并

联电抗器内部和引线的各种故障应有完善的快速保护。应预先通过过电压计算，如果并联电抗器内部故障被切除时可能引起不能允许的过电压时，则在切除故障电抗器的同时应通过线路保护同时跳开线路两侧断路器。

3结束语

综上所述，随着特高压输电线在电力系统中所处地位的重要性和巨大的经济效益逐渐增大，对保证其安全可靠运行的继电保护的性能和可靠性提出了极高的要求。因此，必须采取有效技术措施做好特高压线路继电保护工作，从而促进我国电力行业的快速发展。

参考文献：

[1]林红.特高压输电线路保护配置设计及应用[J].电力勘测设计，2013，01：65-69.

[2]贺家李，李永丽，郭征，李斌.特高压输电线继电保护配置方案的探讨[J].天津电力技术，2003，Z1：31-37+49.