特高压交流输电继电保护及相关问题的分析

张兆君 朱 超 谭风雷 吴兴泉 缪晓刚

国网江苏省电力公司检修分公司

特高压交流输电继电保护及相关问题的分析

张兆君 朱 超 谭风雷 吴兴泉 缪晓刚

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特高压交流输电继电保护问题研究过程中，本文注重利用电磁暂态仿真实验，对特高压输电暂态过程特点进行把握，从而将其有效地应用于继电保护当中。本文在对该问题研究过程中，注重对现有的继电保护技术进行分析，并对其进行相应的改进，使之与特高压交流电系统进行有机结合，以满足继电保护实际需要。

特高压系统；继电保护；交流输电

前言

随着我国电力行业的不断发展，相关技术水平得到了显著提升，但是特高压交流输电在电力系统中，仍然属于一个新的课题，对该问题的研究，仍存在一定的局限性。特高压交流输电在500kV和750kV继电保护装置中得到了一定程度的应用，这为1000kV继电保护装置对特高压交流输电应用提供了相应的条件。通过对特高压交流输电继电保护相关问题的研究，有利于对相关技术要点进行把握，从而更好地增强其实用性。

1.特高压交流输电系统特征分析

将特高压交流输电系统应用于继电保护当中，需要对这一系统的特性进行较好的了解，从而保证特高压交流输电继电保护系统在实际应用时，能够对相关问题进行较好的解决，保证供电的稳定性。

1.1 结构参数特征

特高压交流输电系统的应用，关键点在于对电磁暂态过程进行把握，并就高压系统以及超高压系统当中，电磁暂态过程存在的差异性进行分析，从而在对特高压交流输电系统应用时，能够更好地进行控制。一般来说，特高压交流输电系统的电感和电容与750kV线路较为接近。但是其波阻抗比500kV系统的波阻抗要小。不过特高压交流输电系统的衰减时间常数为0.12n，而500kV波阻抗的衰减时间常数为0.044n，二者之间具有显著的差异[1]。从结构角度来看，特高压交流电系统的线路较长，并且分段设置。在这一过程中，考虑到过电压问题，单线路长度的最大值在500km范围内。因此，特高压交流电系统线路设置过程中，若是线路长度超过这一范围，就需要在中间设备开关站，从而保证过电压处于一个合理范围内，以保证系统能够正常、稳定的运行[2]。

1.2 电磁暂态过程特征

特高压交流输电系统在继电保护中的应用，需要对短路情况下的电磁暂态过程特征进行把握。具体操作时，需要对影响电磁暂态过程的问题进行分析。为了对短路情况下的电磁暂态过程特征进行把握，需要进行暂态仿真试验。暂态仿真实验主要涉及到两种故障状态，一种为外短路点上出现单相接地故障；另一种是三相短路故障。通过试验分析，电磁暂态过程的特征体现在以下几点：

第一，直流分量衰减时间常数较长。例如在三相短路故障当中，短路电压出现，衰减直流分量若是有足够的容量余量时，衰减时间常数不会对继电保护装置产生影响；反之，则会对继电保护装置产生不利影响[3]。

第二，交变分量的衰减速度较慢。当直流分量衰减时间较长的情况下，交变分量的衰减速度会相对较慢，并且衰减速度与频率存在正比关系，频率越高，衰减的速度会越快。

第三，频率变化范围相对较大。例如特高压交流电系统的线路长度在400km时，线路末端若是出现短路情况，主频周期时间为2ms或是4ms，频率为0.5，并且由于频率具有一定的复杂性，从而导致其变化范围较大。

第四，出现自激振荡问题。自激振荡问题主要是由于较高的过电压，导致电源一侧的电流较大，从而导致差动保护判断错误，对继电保护效果产生一定的影响。

2.特高压交流输电继电保护要点分析

特高压交流输电继电保护过程中，与传统的继电保护装置有着较大的差异性，在实际操作过程中，需要对特高压交流输电系统的特征进行把握，并以此为出发点，保证继电保护工作能够取得较好的效果。关于特高压交流输电继电保护要点内容，具体我们可以从下面分析中看出：

第一，对直流分量衰减时间进行把握。直流分量衰减时间变化可能导致交变分量衰减情况产生较大的影响，其衰减时间常数较长时，交变分量的衰减速度较慢，并且在频率影响下，较高的频率会导致衰减速度较快，这就可能对继电保护装置性能产生较大的影响，对电力系统正常运行，产生一定的影响[4]。

第二，高频分量问题。特高压交流继电保护过程中，高频分量频率较低时，其变化范围相对较小，反之，其变化范围相对较大。这一过程中，特高压交流电系统应用过程中，就需要对线路长度进行把握，对高频变化进行较好的控制，以满足机电保护需要。

第三，自激振荡问题同样会对继电保护效果产生影响。在进行系统检修过程中，对外部故障切除，可能引起自由振荡分量和自激振荡问题，这就可能对系统运行的安全性和稳定性产生影响。在应用特高压交流输电系统时，需要对这一问题予以有效认知。

第四，特高压交流输电继电保护装置应用过程中，变压器外部电压的调控，会对变压器故障产生一定的影响。一般来说，在进行特高压继电保护过程中，外部电压变化，会对电流大小产生影响，从而对系统整体运行产生一定的影响。同时，特高压交流输电系统应用独立的调压变压器，这一装置会对变压器差动保护效果产生影响，在具体应用过程中，需要对相关问题予以有效认知，以满足实际需要。

3.结束语

电力行业快速发展的今天，为了更好地满足人们的电能需要，输电系统的传输容量不断增大，电力系统故障问题给电网运行带来了较大的威胁。尤其是特高压交流输电系统的应用，由于在技术方面存在一定的局限性，更需要加强继电保护。这一过程中，需要对特高压交流输电系统的电磁暂态过程特征进行把握，保证继电保护装置设计，可以满足系统稳定运行的需求。

[1]宋国兵,高淑萍,蔡新雷,张健康,饶菁,索南加乐. 高压直流输电线路继电保护技术综述[J]. 电力系统自动化,2012,22∶123-129.

[2]张宁,刘静琨. 影响特高压电网运行的因素及应对策略[J]. 电力系统保护与控制,2013,01∶109-114.

[3]王利平,王晓茹. 特高压输电线路计算功率法差动保护[J]. 中国电机工程学报,2013,19∶174-182+5.

[4]蒋宝元. 特高压电网继电保护技术的发展[J]. 电工电气,2010,11∶5-7.