特高压电网线路保护措施探讨

李蓉 宋宏源

【摘  要】现如今，我国市场经济取得了突飞猛进，社会各行各业的发展都达到了一种新的高度，这也对电力系统的运行效率提出了较高要求。社会的发展对输电性能要求变高，电压等级也随之不断增加。基于这种情况，我国必须要大力发展支持长距离、大容量的特高压输电系统，不断建设特高压输电线路，从而支持越来越高的电力需求。特高压输电线路目前处于我国电力系统中较高的位置，其运行效率关系到整体电力系统的安全稳定性，并影响到电力系统经济性能。在这种情况下，本文综合分析了特高压输电线路继电保护相关问题，深入探讨特高压输电线路电流纵联差动保护原理以及其他保护原理。

【关键词】特高压;输电线路;继电保护

1 引言

随着电能电力需求的不断提升，社会生产以及人们生活都促使着电网电压等级随之增加。特高压指的是电压在1000kv及以上的输电线路，能够承载长距离、大容量的电力输送，这也受到了社会各界广泛的关注。特高压最早是在1970年于国外进行开发，并深入的展开了特高压输电线路的技术问题研究，因为我国特高压输电线路的发展速度比较缓慢，很多高压输电线路基本上只能通过低电压来推动其运行，这也使得特高压输电线路继电保护必须要保持稳定运行，如果仅仅依赖于低压输电线路的继电保护是难以实现对特高压输电线路的有效保护的。根据这种情况，本文将会主要对特高压输电线路继电保护相关问题进行深入研究。

2 特高压线路的结构与运行特点

（1）就特高压继电保护工作中电压而言，考虑到1000kV、750kV输电线路其波阻抗小于500kV输电线路的波阻抗，输送的自然功率一定会很大。这样也就会导因此特高压输电线路的输送功率较大，因此系统的稳定性能问题不太好。（2）特高压输电线路采用的是分裂导线也就是说分为4～6根分裂导线，这样做会降低电压损耗和能量损耗，但同时也会增大了线路分布的电容，最终的结果是增大单相接地故障发生时潜供电流，使闸单相重合的时间与成功率受到很大程度的影响。（3）特高压输电线路的送电距离长、负荷重的特点使得电流互感器变比选择空间较大，因此在机器发生故障时的传变二次电流较小。（4）空载运行或线路一侧断开的情况下，由于会产生过电压，有可能使設备绝缘损坏。所以线路的两端通过同时设置并联的电抗器，来在一定程度上降低过电压的发生。（5）为了能够让输送容量得到提升，线路很有可能采取通过串联电容的这种方式来得到补偿。

3 特高压线路继电保护原理与技术

3.1纵联保护技术

纵联保护的原理是发生线路故障时，使线路两侧发生纵向联系，进行信息交换，作为故障排查的判断依据，并有选择的快速切出全线故障的继电保护技术。其中，判断依据是线路两侧判别量的特定关系，通过判别量的交换和与本侧判别量的对照分析，对故障发生位置进行判断，区分区内故障和区外故障。纵联保护的主要方式包括锁闭式、允许式纵联距离保护和纵联电流差动保护等。

3.2纵联距离保护技术

纵联距离保护根据方向判别元件动作情况对线路两侧的故障方向进行比较，判断线路故障的发生位置。如果是内部故障，则线路两侧的故障方向都是正方向。如果是外部故障，则必定有一侧的故障方向是反方向。纵联距离保护发挥作用的基本条件是具有明确的方向性，能够对各种对称和不对称故障作出快速反应，能够对本线路全长进行可靠保护，并且能够对系统振动或二次回路断线采取闭锁措施。这种保护方式不受系统运行方式的变化所影响，并且能够根据不同的线路情况采用相应的动作特性。

3.3纵联电流差动保护技术

纵联差动保护技术通过对线路两侧电流相位进行比较，选择保护行为。若故障线路两侧电流的相位相同，则保护被闭锁，若相反，则保护动作跳闸。纵联差动保护技术的优势特点是装置简单，对全相状态中的对称故障和不对称故障都能作出反应，而且不受系统振荡、回路断线影响，能够在非全相状态和单相重合闸过程中继续提供继电保护。但是该保护技术对信道有较高要求，需要实现两侧保护的联跳。若信道停止使用，该保护会退出运行，所以需要采取后备保护措施。

3.4分相电流差动纵联保护技术

分相差动纵联保护技术的优势在于该保护技术拥有绝对选择性，在一般输电线路中，是一种较为理想的保护方式。其保护原理以基尔霍夫电流定律为基础，不受系统振荡、运行方式影响，过渡电阻对其影响也较小，且本身具备选相功能。但是在特高压输电线路中，发生区外故障时，两端电流受分布电容电流的影响较大，会影响其正常工作，所以需要采取补偿措施，尤其是补偿暂态电容电流算法。如果没有补偿措施，该保护技术不适合在特高压输电线路中使用。

3.5负序方向纵联保护技术

由于负序分量存在于故障的全过程中，可以对不对称故障发生的全过程进行可靠反应，不受系统振荡的影响。但该继电保护技术的灵敏度受系统运行方式和线路换位情况影响，不能对三相短路故障进行可靠反应。可以为负序功率方向元件加配正序故障分量方向元件，或相电流电压突变量方向元件，对三相短路进行专门反应。如此一来就是一种较为完善的纵联保护，这种继电保护技术的理论和实践较为成熟，但是不能作为特高压输电线路的主保护。

3.6工频变化量纵联保护技术

工频变化量纵联保护能够对全相和非全相状态的各种线路故障作出反应，而且动作速度快，不受系统振荡、负荷电流的影响。该继电保护技术在220kV和500kV的输电线路中的应用取得了较好效果。但是只能在故障发生的初瞬间做出反应，不能在故障全过程中进行反应。而且其灵敏度受系统运行方式影响，具有不确定性。

3.7工频故障分量距离保护技术

工频故障分量距离保护技术的测量信号是电力故障引起的分量电流和电压信号，动作性能不受非故障状态影响，无需加振荡闭锁。工频故障分量距离保护不能反映系统振荡和故障前负荷量。其阻抗继电器只反映故障分量的工频稳态量，不反映暂态分量，性能较稳定。该继电保护技术具有较快的反应速度，阻抗继电器本身具备选相能力。

4 结语

总而言之，一般情况下，特高压输电线路在线路运行上是正常状态，却也会出现一些异常的情况，如果我们不能及时地进行更改和纠正，便会造成故障的现象，不仅会损伤电气设备，还会出现人员伤亡的情况，发生更严重的损失。在计算机和通信技术的飞速发展之下，为了做到安全用电，在各环节都要严格地进行控制，为满足这些要求，继电保护装置逐渐在电力系统中得以应用，它保证了电力系统的安全运行，可以维持设备进行正常工作，对电力系统有着非常重要的意义。

参考文献：

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（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）