試析特高壓輸電線繼電保護配置方案

【文章摘要】
鑒于我國電力資源的分布特點，長遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)化方面，特高壓線路是我國電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。隨著電力系統(tǒng)的逐漸發(fā)展，特高壓輸電線路被廣泛的使用，因為特高壓線路的電壓極高，線路更長，功率大，波阻力小以及具備相對較大的電容量等特點，使電氣特征產(chǎn)生巨大改變，所以高壓電線系統(tǒng)的繼電保護方案需要更加完善。本文就對特高壓輸電線路的內(nèi)部系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進行分析，討論繼電保護方案的設(shè)計原理和技術(shù)，主要從主保護配置和后備保護配置的有關(guān)方面進行研究，闡述詳細(xì)的配置方法，為相關(guān)人員對特高壓線路的研究提供一定的參考信息。
【關(guān)鍵詞】
特高壓輸電線路；繼電保護；電容率； 配置保護方案
和較為傳統(tǒng)的純高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較，特高壓輸電線路的優(yōu)勢相對明顯，特高壓輸電線路除了電壓高之外，還具備電容量分布大，線路長等一系列的特點。但是因為這些特點優(yōu)勢的存在，給高電壓的線路的繼電保護帶來了一定的難題，那么怎么才能在安全的情況下使用特高壓線路，并對它提供不同于傳統(tǒng)保護措施優(yōu)質(zhì)保護，就成為了電力學(xué)的又一個研究課題。
1 特高壓線路內(nèi)部構(gòu)造及其特點
線路的傳送功率大。因為特高壓的電力傳輸功率不同于一般的電力系統(tǒng)，會很容易的造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定情況，如果只從電壓的方面考慮，1000 千瓦和750 千瓦的線路小于500 千瓦線路的波阻抗，傳輸?shù)淖匀还β示蜁�很大，所以尤為凸顯出特高壓線路的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。這一問題的出現(xiàn)要求繼電保護方案能夠快速的排除電路故障。
特高壓的網(wǎng)架構(gòu)造弱。在這種情況下一旦產(chǎn)生故障，繼電保護方案就不能夠正常運行，會帶來很大的破壞，所以在制定繼電保護方案時，要確保繼電保護方案運行時的安全性和靈活度，確保其能夠有效保護高壓線路。
電容量的合理分布。一般特高壓線路為了減少或降低能量和電壓的消耗，都會采用3-6 根的導(dǎo)線，這種分裂導(dǎo)線會大大的加大線路上的電容量分布，在故障發(fā)生時加大潛在的電流量，對單相重合閘的成功幾率和時間控制有一定的影響。
高壓線路的狹線路較長導(dǎo)致輸送電力的距離變長，加大線路負(fù)荷，在發(fā)生故障時2 次電流變小，所以繼電保護工作的靈敏度要極高。
特高壓線路在一側(cè)斷開后進入運行狀態(tài)時，由于會產(chǎn)生絕緣破碎的電壓，所以要在兩側(cè)一并使用并聯(lián)電抗器，在保護區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障時要確保繼電保護的兩測切斷時間控制在40-50ms 之內(nèi)，所以可以看出，使用繼電保護的動作原理不是十分可靠。
在特高壓線路中線路可以采用串聯(lián)的方式提高線路的輸送容量，因此在實際情況下需要注意以下幾點因素對繼電保護配置產(chǎn)生的影響：一是串聯(lián)的情況下會導(dǎo)致電流的故障以及電壓反相的問題，而且會使串聯(lián)的電容被擊穿的情況。二是放置電壓互感器的位置會對繼電保護裝置產(chǎn)生一定影響。
除此之外，為確保節(jié)約出線情況可能會采取并架的方式，若是采取該種方式要考慮到桿塔之間的距離，緊湊型之間的感應(yīng)程度高，就會影響傳輸電路的數(shù)值變化，引起測量上的失誤。
在兩相狀態(tài)下運行的高壓輸電線路會產(chǎn)生過高電壓，要確定使用的重合閘方式，是單相還是三相，亦或是快速重合閘方式。
2 特高壓輸電網(wǎng)的基本設(shè)計原理和配置方法
特高壓輸電網(wǎng)必須保證不會對相連設(shè)備產(chǎn)生高電壓的危害，同時還要確保穩(wěn)定性。基于這一基本原理，繼電保護的配置方案就要同時確保其速度、可靠性以及靈敏程度，在這些基本原則的條件下，配置方案還需要具備相對的獨立性，有自身更大的選擇空間，以快速解決故障，保護系統(tǒng)的穩(wěn)定為主要目的。
2.1 主要保護的配置方法
在做到滿足基本的設(shè)計原理條件下， 繼電保護的配置還需要實現(xiàn)性能互補性和相互的動作穩(wěn)定，跟普通的高壓線路相比，特高壓的各項保護措施要更加具有獨立性，保障在正常的運行狀態(tài)下，用快速有效的保護手法保護被保護的線路，為不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性或造成其他的損害可以采取一同切斷線路兩側(cè)故障的方法。而且還一定要在最短的時間內(nèi)排除故障，確保兩側(cè)的保護斷開的同步進行。兩臺主保護裝置必須是獨立的。如果后備保護沒有配置傳達跳閘信號的通道，要及時的使用按相測量的繼電器，這樣在發(fā)送跳閘信號之后，可以使線路兩側(cè)的切斷時間控制在合理安全的范圍之內(nèi)。
由于特高壓的線路長，電容量的分布大，所以為了控制過電壓，需要安裝大容量的電抗器使電壓和電流的參數(shù)在發(fā)生故障時，在較大的安全范圍內(nèi)變化。所有的保護原理都不是絕對安全的，況且在同時使用兩套相同工作原理的主保護裝置的情況之下，以防在故障時兩套主保護都不同正常工作，現(xiàn)在我國有幾種形成規(guī)模的方法，使用兩套不同的原理快速切斷發(fā)生故障時的主保護。
工頻變化量是一種縱聯(lián)保護，它可以在各種狀態(tài)之下及時的反應(yīng)故障，速度很快并且不受到電流負(fù)荷的影響，尤其是在500 千瓦和220 千瓦的線路上可以成功的運行，并取得良好的效果，但這種保護裝置的缺點是在故障開始產(chǎn)生時才會反映出來，不能全程的反應(yīng)出故障問題，其次它的靈敏程度受系統(tǒng)的運行方式影響，所以說不確定其靈敏程度。但是作為找到故障方向進行使用，還是得到肯定的。所以使用它作為特高壓線路的主保護。
負(fù)序方向縱聯(lián)能顯示故障的全部過程，而且不受震蕩的影響，但是系統(tǒng)和線路的換位方式會影響到它的穩(wěn)定性。并且對于三相故障不能夠反應(yīng)出來，在全相狀態(tài)產(chǎn)生故障問題不能準(zhǔn)確的工作。
2.2 后備保護的配置
雖然不同于主保護配置，后備保護的保障也是同樣重要的，可以采取傳達跳閘信號的距離保護配置，這樣一來可以保障線路兩端的切斷故障的時間差，特高壓的線路長，會導(dǎo)致線路兩側(cè)的保護距離產(chǎn)生交叉，在線路上最好存在一側(cè)可進行工作的安全距離。
3 技術(shù)要求
3.1 差動保護
用于保護變壓器內(nèi)的短路情況。在特高壓的電網(wǎng)內(nèi)，保護裝置需可以躲避不平衡電流，使變壓器的工作效率不受到影響。
3.2 后備保護
外部短路從而引起變壓器過流，后備保護必須同樣短路，避開閉路器，延時跳開。
3.3 非電量保護
根據(jù)變壓器自身裝備的保護措施， 比如故障時跳閘，發(fā)送信號燈，所以為確保安全，非電量保護要有獨立的進出口回路。
4 結(jié)束語
由于特高壓電網(wǎng)的使用會帶來相應(yīng)的經(jīng)濟效益和技術(shù)上的優(yōu)勢，所以特高壓線路能夠安全運行對整個系統(tǒng)的有很大意義。特高壓線路的繼電保護原理的理論產(chǎn)生于高壓以及超高壓的繼電保護措施， 在借鑒和延伸后產(chǎn)生自身獨特的特點，特高壓線路的繼電保護裝置的設(shè)計原理最主要的特點就是要確保在任何狀態(tài)下過電壓不可以超出范圍，然后保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，特高壓線路的傳輸容量大，在電網(wǎng)中的作用和地位不可忽視，所以對其的繼電保護工作要做到萬無一失，要求相當(dāng)之高。本文所論述的特高壓繼電保護裝置，對繼電保護的內(nèi)部構(gòu)造和特點以及設(shè)計原理都進行了詳細(xì)的闡述，希望能給到有關(guān)人員的研究起到輔助作用。電網(wǎng)在國家以及國民的工作生活當(dāng)中的作用之大， 對電網(wǎng)的安全性問題不可忽視。對于特高壓這種大型的電力傳輸方式，必須具有一套有效而安全的繼電保護方案。
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