特高压输电线路继电保护特殊问题分析

特高压输电线路继电保护特殊问题分析

范昊翔

(国网山西省电力公司晋中供电公司山西晋中030600)

摘要：电力作为人们生产生活的重要资源在各行各业中发挥了重要的作用，为了促进输电性能的不断提升，电压等级也在不断的提高，在这种情况下，长距离、大容量的电力系统建设也成为了一种必然的需求。特高压输电线路在当前的电力系统运行中占据着十分重要的位置，其运行效率直接影响整个电力系统的稳定性与经济性能的实现。本文通过分析特高压输电线路继电保护问题的概况和具体表现，结合已有的研究和实际的案例，对特高压输电线路继电保护策略进行具体和系统阐述。

关键词：特高压；输电线路；继电保护；问题；策略

随着经济的增长，用电需求不断加大，国家提出了由百万伏级的交流电电网向千万伏级的直流电电网发展的目标。在零九年初，我国的第一条千万伏工程建成，这是我国的一个重大突破，对保障电力供应有着十分深远的意义。

为了使用户得到更好的体验，提高输电的经济适用性，建立新型输电系统，已经成电网发展的必然趋势。特高压电输电容量大、距离长、损耗低、投资省，可以充分发挥电网的市场功能，满足能源需求。

特高压交流输电线路的保护原理是保护两端电流，可以提取内部故障信息不受系统震荡。电容电流补偿方法分为半补偿与全补偿，半补偿指两端各补偿一半，全补偿指一边补偿全部，补偿方法有相应补偿算法与时域补偿算法两种。采用差动保护新原理，通过计算值与实测值进行比较以形成保护动作量。特高压交流输电线保护原理包括距离保护、行波保护等。同杆交流双回输电项目继电保护包括纵联距离保护、横联差动保护、纵联零序保护、基于六序分量的保护等。

一、特高压输电线路继电保护的现状

随着时代的发展和社会的进步，经济状况好转使得人们对生活质量的要求变高，电力系统的运行承担了很多任务和更多压力，其中电网的电压等级提高使得输电的经济性能很难满足大容量和远距离输电的要求，所以建立大容量，长距离和低损耗的输电系统就成为了各国电网发展的必然趋势。但是许多国家建成的特高压输电线路只能以低电压等级运行，而我国早期研究在取得了可观成果的同时也遇到了很多阻碍，在此过程中总结出了分布电容产生了较大电容电压，短路过程中的高频分量频率距离工频很近，短路时非周期分量衰减常数较大，故障分量较小等特性，需要研究人员利用保护原理和可靠的性能对相关策略加以论证和改进，才能实现特高压输电线路继电保护的现实意义。

二、特高压输电线路继电保护中出现的问题

1.暂态过程对线路保护的影响问题

线路处于暂态过程中，经常出现各种各样的振荡因子，而处于稳定状态下，电压和电流都会有所变化，这种变化会对输电线路产生较大的冲击，导致电阻不能变为零，此时预定的距离保护方案将不能继续使用。暂态和稳态两种不同的情况而带来的变化，使得电流难以完成突变，导致的衰减分量给线路造成了极大的影响。

2.降低绝缘费用和过电压水平

当前阶段特高压输电线路继电保护问题产生的一个重要原因就是电压等级升高，绝缘费的比例也在大幅度增高，所以在特高压输电线路继电保护过程中降低过电压水平就成为了当前工作的一大重点。正是因为在进行特高压输电线路继电保护时必然会产生过电压，所以保证绝缘子不受破坏的提高绝缘水平，配置合理的避雷器，增设并联电抗器，设置合理的保护动作顺序等就成为了解决该问题时值得尝试的措施。

3.分相电流差动保护的问题

从原理上来看，分相电流差动纵联对于线路来说是一种非常好的保护方式，即使线路在运行过程中出现一般的系统振荡，也不会出现不良情况。此外，特高压电路与短电路存在较大的差异，在短电路中，不需要特别关注线路分布电容，但是在特高压电路中，必须要充分认识到分布电容电流的存在。

4.在电容电流下实现继电保护

特高压输电线路继电保护的另一��问题是电容电流过高，在长距离和电压等级高的特高压输电线路继电保护中比较常见，需要另辟蹊径进行差动保护。尽管我国500kV输电线路运行质量高而且切断故障及时，但是在长距离特高压输电线路继电保护性却会出现问题。

三、特高压输电线路继电保护策略的具体分析

1.过电压现象以及相关保护措施

特高压输电线路继电保护中过电压现象发生的原因一般是由不当的操作问题产生的，对于经常会发生故障的线路运行会有正常操作和故障后分断操作，这两个操作是特高压输电线路继电保护的重点考虑方面。举例来说，单相接地故障发生后不能按照规定进行重合闸的操作，就会使得特高压输电线路继电保护失去作用。所以，由于断路器动作特性差异而使得两端保护动作不同，两端不能同时断开来保护线路，从而导致过电压现象的产生。如果想要通过特高压输电线路继电保护来避免过电压现象的出现，就要提前进行保护动作顺序的设定，才能通过降低过电压水平来保证系统运行的安全性。

2.特高压输电线路分布电容电流及分析

因为特高压输电线路继电保护问题有着自然功率大，波抗阻小，单位长度电容大和易计算得到的特点，所以在运行过程就容易造成电容电流超过额定电流的现象，这就给特高压输电线路的差动保护带来很大的困难。结合单相接地故障的例子来说，传统的分相电流差动保护应用于特高压输电线路继电保护是非常困难的，所以需要采取相应的补偿措施来解决这个问题；但是如果想要从根本上解决特高压输电线路继电保护问题，还需要寻找合理方式来有效控制电容电流的大小，使得特高压输电线路继电保护能够通过纵联差动来实现，才能最终逐渐解决好特高压输电线路继电保护问题。

3.基于Marti模型的特高压输电线路继电保护

基于Marti模型的特高压输电线路继电保护主要利用分相形式的保护装置，主要反映了输电线路稳态运行时线路两侧电压电流之间关系，所以如果特高压输电线路中没有故障时线路两侧电流计算值和实测值应当是相等的；而出现故障时Marti模型被故障，两侧的值差距较大，保护装置就会产生保护动作，体现出较高的灵敏度。除此之外，如果电路装设了并联电抗器则要启用新的判断依据再进行处理，才能在每种电路运行过程中都能利用适合的继电保护装置保证系统运行的安全稳定。最后，在实际线路运用基于Marti模型的特高压输电线路继电保护装置之前还要进行仿真和模拟试验对有关参数进行调整，确认无误后方能进行广泛应用。

结语：随着我国电力需求的激增，发展特高压输电技术，实现电网晋级式飞跃，是保障电力发展的必要举措，特高压输电线路将会成为骨干性电力网络构架，可以实现资源配置均衡，有利于可再生能源的集约化开发，可以优化配置，所以研究特高压输电线路继电保护问题是我国电网改造必由之路，应加强其实践力度。

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