试析特高压输电线继电保护配置方案

张皆胜 湖南省工业设备安装有限公司 410011

【文章摘要】

鉴于我国电力资源的分布特点，长远距离传输的优化方面，特高压线路是我国电网系统的重要组成部分。随着电力系统的逐渐发展，特高压输电线路被广泛的使用，因为特高压线路的电压极高，线路更长，功率大，波阻力小以及具备相对较大的电容量等特点，使电气特征产生巨大改变，所以高压电线系统的继电保护方案需要更加完善。本文就对特高压输电线路的内部系统和结构进行分析，讨论继电保护方案的设计原理和技术，主要从主保护配置和后备保护配置的有关方面进行研究，阐述详细的配置方法，为相关人员对特高压线路的研究提供一定的参考信息。

【关键词】

特高压输电线路；继电保护；电容率； 配置保护方案

和较为传统的纯高压系统结构相比较，特高压输电线路的优势相对明显，特高压输电线路除了电压高之外，还具备电容量分布大，线路长等一系列的特点。但是因为这些特点优势的存在，给高电压的线路的继电保护带来了一定的难题，那么怎么才能在安全的情况下使用特高压线路，并对它提供不同于传统保护措施优质保护，就成为了电力学的又一个研究课题。

1 特高压线路内部构造及其特点

线路的传送功率大。因为特高压的电力传输功率不同于一般的电力系统，会很容易的造成系统的不稳定情况，如果只从电压的方面考虑，1000 千瓦和750 千瓦的线路小于500 千瓦线路的波阻抗，传输的自然功率就会很大，所以尤为凸显出特高压线路的系统稳定性问题。这一问题的出现要求继电保护方案能够快速的排除电路故障。

特高压的网架构造弱。在这种情况下一旦产生故障，继电保护方案就不能够正常运行，会带来很大的破坏，所以在制定继电保护方案时，要确保继电保护方案运行时的安全性和灵活度，确保其能够有效保护高压线路。

电容量的合理分布。一般特高压线路为了减少或降低能量和电压的消耗，都会采用3-6 根的导线，这种分裂导线会大大的加大线路上的电容量分布，在故障发生时加大潜在的电流量，对单相重合闸的成功几率和时间控制有一定的影响。

高压线路的狭线路较长导致输送电力的距离变长，加大线路负荷，在发生故障时2 次电流变小，所以继电保护工作的灵敏度要极高。

特高压线路在一侧断开后进入运行状态时，由于会产生绝缘破碎的电压，所以要在两侧一并使用并联电抗器，在保护区域内发生故障时要确保继电保护的两测切断时间控制在40-50ms 之内，所以可以看出，使用继电保护的动作原理不是十分可靠。

在特高压线路中线路可以采用串联的方式提高线路的输送容量，因此在实际情况下需要注意以下几点因素对继电保护配置产生的影响：一是串联的情况下会导致电流的故障以及电压反相的问题，而且会使串联的电容被击穿的情况。二是放置电压互感器的位置会对继电保护装置产生一定影响。

除此之外，为确保节约出线情况可能会采取并架的方式，若是采取该种方式要考虑到杆塔之间的距离，紧凑型之间的感应程度高，就会影响传输电路的数值变化，引起测量上的失误。

在两相状态下运行的高压输电线路会产生过高电压，要确定使用的重合闸方式，是单相还是三相，亦或是快速重合闸方式。

2 特高压输电网的基本设计原理和配置方法

特高压输电网必须保证不会对相连设备产生高电压的危害，同时还要确保稳定性。基于这一基本原理，继电保护的配置方案就要同时确保其速度、可靠性以及灵敏程度，在这些基本原则的条件下，配置方案还需要具备相对的独立性，有自身更大的选择空间，以快速解决故障，保护系统的稳定为主要目的。

2.1 主要保护的配置方法

在做到满足基本的设计原理条件下， 继电保护的配置还需要实现性能互补性和相互的动作稳定，跟普通的高压线路相比，特高压的各项保护措施要更加具有独立性，保障在正常的运行状态下，用快速有效的保护手法保护被保护的线路，为不影响系统的稳定性或造成其他的损害可以采取一同切断线路两侧故障的方法。而且还一定要在最短的时间内排除故障，确保两侧的保护断开的同步进行。两台主保护装置必须是独立的。如果后备保护没有配置传达跳闸信号的通道，要及时的使用按相测量的继电器，这样在发送跳闸信号之后，可以使线路两侧的切断时间控制在合理安全的范围之内。

由于特高压的线路长，电容量的分布大，所以为了控制过电压，需要安装大容量的电抗器使电压和电流的参数在发生故障时，在较大的安全范围内变化。所有的保护原理都不是绝对安全的，况且在同时使用两套相同工作原理的主保护装置的情况之下，以防在故障时两套主保护都不同正常工作，现在我国有几种形成规模的方法，使用两套不同的原理快速切断发生故障时的主保护。

工频变化量是一种纵联保护，它可以在各种状态之下及时的反应故障，速度很快并且不受到电流负荷的影响，尤其是在500 千瓦和220 千瓦的线路上可以成功的运行，并取得良好的效果，但这种保护装置的缺点是在故障开始产生时才会反映出来，不能全程的反应出故障问题，其次它的灵敏程度受系统的运行方式影响，所以说不确定其灵敏程度。但是作为找到故障方向进行使用，还是得到肯定的。所以使用它作为特高压线路的主保护。

负序方向纵联能显示故障的全部过程，而且不受震荡的影响，但是系统和线路的换位方式会影响到它的稳定性。并且对于三相故障不能够反应出来，在全相状态产生故障问题不能准确的工作。

2.2 后备保护的配置

虽然不同于主保护配置，后备保护的保障也是同样重要的，可以采取传达跳闸信号的距离保护配置，这样一来可以保障线路两端的切断故障的时间差，特高压的线路长，会导致线路两侧的保护距离产生交叉，在线路上最好存在一侧可进行工作的安全距离。

3 技术要求

3.1 差动保护

用于保护变压器内的短路情况。在特高压的电网内，保护装置需可以躲避不平衡电流，使变压器的工作效率不受到影响。

3.2 后备保护

外部短路从而引起变压器过流，后备保护必须同样短路，避开闭路器，延时跳开。

3.3 非电量保护

根据变压器自身装备的保护措施， 比如故障时跳闸，发送信号灯，所以为确保安全，非电量保护要有独立的进出口回路。

4 结束语

由于特高压电网的使用会带来相应的经济效益和技术上的优势，所以特高压线路能够安全运行对整个系统的有很大意义。特高压线路的继电保护原理的理论产生于高压以及超高压的继电保护措施，在借鉴和延伸后产生自身独特的特点，特高压线路的继电保护装置的设计原理最主要的特点就是要确保在任何状态下过电压不可以超出范围，然后保护系统的稳定运行，特高压线路的传输容量大，在电网中的作用和地位不可忽视，所以对其的继电保护工作要做到万无一失，要求相当之高。本文所论述的特高压继电保护装置，对继电保护的内部构造和特点以及设计原理都进行了详细的阐述，希望能给到有关人员的研究起到辅助作用。电网在国家以及国民的工作生活当中的作用之大，对电网的安全性问题不可忽视。对于特高压这种大型的电力传输方式，必须具有一套有效而安全的继电保护方案。

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