特高压输电线路故障特性研究及断路器失灵保护的改进

魏雪梅

摘 要：作为整个电力系统的主动脉，保障高压输电线路安全、平稳运行是最重要的。断路器的失灵保护也是电网中的重要组成部分。但是，如果断路器失灵保护有拒动或者勿动的现象，就会给整个电网造成严重的损失。为了消除拒动、勿动的隐患，就需要改进它。分析了高压输电线路故障的原因和类型，对保障电网运行的断路器失灵保护提出了改进措施，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：输电线路；故障研究；断路器；失灵保护

中图分类号：TM755 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.141

随着社会经济的发展，对电力能源的需求不断提高。高压输电线路作为整个电网的主动脉，能够安全、平稳运行是十分重要的。但是，高压输电线路的架设环境复杂多变，往往架设在高山和偏远地区。电力系统中直接关系到电网平稳运行的还有高压断路器，它是连接高压电网与高压主设备的重要组成部分。在运行过程中，断路器会出现缺项运行的三项合闸不成功或者跳闸不成功的情况。

1 高压输电线路故障原因统计

随着我国电力通信和计算机技术的发展，输电线路中现有的继电保护措施基本能够保障线路的正常运行，但是，高压输电线路架设在高山和偏远地区，许多外力因素并不是继电保护装置能够预测的。这就需要工作人员分析外力造成的故障原因，有针对性地找出解决措施。表1是某电力企业分析高压输电线路故障原因后的统计结果。

从表1中可以明显看出，人为外力、设备为题和自然外力是造成高压输电线路故障的三大原因。自然外力造成的故障占50%，而在这其中，有95%的故障是雷击造成的。虽然诸如雷击对输电线路造成的破坏并不能控制，但是，可以改进高压输电线路，采取有效的防雷措施，减少雷击外力的破坏。

2 架空线路常见故障类型

2.1 单相接地故障

在输电线路中，最常见的故障是单相接地故障。因为运行环境恶劣，线路长期处于潮湿的环境中，对线路造成一定程度的腐蚀破坏，进而形成故障。单相接地故障发生后，相电压会转变为零，非故障的相线电压会骤间升高，形成线路过电压。这样，电压值远远超过了设备的耐压水平，导致设备温度瞬间增高，大大提高了设备烧毁的概率。

2.2 短路故障

如果没有及时解除单相接地故障，还会导致线路发热，直至烧坏相间绝缘，引发相间短路的严重事故。还有一种情况就是，架空线路外部出现的导体横跨导线，相间绝缘体被击穿，导致架空线路发生短路故障。

2.3 导线断路

导线断开使得供配电回路不同而引发的故障为断路故障。这种故障往往表现为线路没有完全断开，只出现了轻微的断裂间隙。然而根据用电的基本原理，导线间隙会形成大电弧，产生较大的热量。电弧使导线发热，严重的会使供电系统设备被烧坏，甚至爆炸。在实际工作中，虽然在三相电动机缺少一相的情况下系统仍能够运转，但这只是暂时的。当单相发生断路时，为三相电动机提供的电压会增高，电动机在超过额定电压的状态下运行极容易发生烧毁事故。

3 断路器失灵保护的作用

在高压输电线路中，当发生线路故障，继电保护发出跳闸命令而断路器并没有跳闸时，断路器失灵保护能够在最短的时间内向同一个电力系统中其他有关的断路器发出断路信号，缩小停电范围，避免整个电网因为一处故障而出现全面故障。断路器失灵保护已经在现代高压和特高压电网中被普遍运用。作为后备保护方式，失灵保护是由电压闭锁元件、电流判别装置构成的，其中，还包括时间元件、跳闸出口回路等。

4 断路器失灵保护的改进

4.1 改进失灵解闭锁异常启动的措施

特高压输电线路的系统庞大，故障出现后避免损失扩大是非常有必要的。断路器失灵保护就起到了这样的后备保障作用，所以，断路失灵保护一定要有较强的运行可靠性。设计人员可以在微机母线保护装置中增加复合电压闭锁，进一步提高设备运行的可靠性。这一改进需要考虑到特殊环境的因素。在特殊条件下，电压闭锁元件并不能够正常行驶，无法呈现原设定效果，进而导致失灵保护闭锁。因为失灵启动接点误启动，解除了复合电压闭锁，导致负荷电流加大，高过失灵过流设定值，进而出现失灵保护误动作出口。

4.2 外部启动母联失灵保护的改进

在特高压输电线路的实际运行过程中，有些将母线保护中的母联保护单独分离出来，设置了独立的母联保护装置。这样做的主要目的是确保保护功能的独立性。但是，这一举措也引发了新的问题，就是独立的母联保护怎样有效启动母联失灵保护。经过一系列论证和实验找出了这一问题的改进方式——将母联间隔的失灵开入增加到母线保护失灵开入回路中，并准确连接母联保护的出口接点，这样就可以从外部启动母联保护功能。

4.3 失灵启动误开入的改进

对于现场运行过程中失灵开入误启动的情况，通过论证已经得到了较好的改进方案，微机母线失灵保护已经有足够的数据准确判断相关情况。在这个前提下，即使失灵误开入，那么，也会有闭锁本单元的失灵开入。这样就使得失灵误开入返回，然后正常使用此单元的失灵功能。

5 结束语

特高压输电线路整个系统庞大而复杂，专业性强，覆盖面广。当出现线路故障时，如果不能够及时切断故障源头，必将会对用户及电力企业造成不可估量的经济损失。经过长时间的专业论证和现场勘查，清楚地分析、判断出特高压输电线路故障，确定了断路器失灵保护的重要性，并改进了相关设备，从而保障了输电线路的运行安全。

参考文献

[1]王伟，余锐，陈愚，等.特高压输电线路保护故障测距的应用研究[J].电力系统保护与控制，2013（19）：40-46.

[2]韩昆仑，蔡泽祥，贺智，等.高压直流输电线路故障行波传播特性及其对行波保护的影响[J].电力系统保护与控制，2013（21）：20-25.

〔编辑：白洁〕