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特高压输电线路继电保护特殊问题的研究

张铁坤
  
安家(建筑与工程)
2021年26期
国家电投集团贵州金元西能电力建设有限公司 550081

摘要:只有社会经济不断发展,人们的生活才会变得更好,而社会经济的发展离不开电力的发展,因此,电力行业的发展至关重要。当前我国对于电力的需求明显增长,而电力的输送能力还跟不上市场的需求。为了能够有效解决这个问题,需要运用更先进的技术方法提高电网的输送能力。因此,主要对特高压输电线路的特点进行了分析,并分析了其在应用过程中存在的继电特殊保护问题。

关键词:特高压输电线路;继电保护;过电压;差动保护

针对特高压线路来讲,由于其在技术、经济等方面的优势比较明显,已经被广泛应用在国内外许多电力系统当中。为了能够从根本上推动我国西北电网的更好发展,并切实满足区外西电东送、大电源送出等方面的发展需要,通过近些年持续性的技术论证,最终决定在我国西北部建设更加实用的750kV系统。针对750kV来讲,其乃是我国重要的电压等级,外加我国广大西部区域有着比较典型的地理情况,比如气候恶劣及海拔高等,因此,在工程的多个环节中均出现了许多比较突出的问题,需要全面分析电压等级所带来的各种问题。本文针对特高压输电线路,就其在继电保护中所存在的特殊问题作一分析,找出合适的解决策略,望能为此领域研究有所帮助。

1主要特殊问题分析

对于特高压输电线路,其在继电保护方面主要存在两大特殊问题:其一,因线路有着比较高的电压等级,因此,在整个输电线路建设与运行费用当中,绝缘费用占据着比较大的比重,怎样从根本上保障在线路故障之后,能够切实实现过电压水平的降低,乃是当前过电压保护需要迫切解决的重、难点问题,同时还是继电保护需要切实解决的基础性问题;需要强调的是,此问题所具有的重要性甚至大于对继电保护速动性方面所提出的要求;其二,因线路有着比较大的自然功率,且有着比较小的波阻抗,受此影响,针对特高压长距离输电线路来讲,其在具体分布的电容电流上,能够维持在一种比较高的水平。对此,怎样在此电容电流存在的背景下,同样能实现继电保护动作的快速、准确,乃是当前需要迫切解决的问题。

需要指出的是,因存在着储能元件,能量不可突变,所以在切除故障时,或者是高压长线路空载投入时,会有过电压形成。当此过电压出现时,为了能够从根本上保证绝缘子不会被击穿,可根据现实情况采取如下方案。(1)对继电保护动作顺序进行合理设置,并对断路器跳闸顺序进行准确设置,以此对过电压加以限制,使其无法达最大值。(2)可以根据实际需要,酌情增加并联电抗器;(3)设置避雷器,预防过电压对电气设备可能造成的损坏;(4)提升线路绝缘水平。

由于存在高压长线路分布电容,因此,会增加对地电容电流,此乃最根本性的电气现象。针对传统类型的高压线路或者是超高压线路来分析,其实问题并不是特别严重。针对特高压输电线路来讲,此问题则为一个核心性问题。比如,分相电流差动能够为500kV超高压输电线路提供保护,由既往运行经验得知,此保护比较好,可以从根本上满足故障快速切断的要求。但如果是特高压长距离,针对此时的电容电流来讲,其会出现明显增大情况,那么此时差动保护能否保持正常工作需要深入研究。本文结合上述问题,开展了仿真研究与初步理论分析,最终结果得知,通过制定更加合理的保护动作顺序,能够对过电压水平施加有效限制。

在差动保护新原理中,主要应用的是贝瑞隆模型,其是建立在电磁传播过程上的一种输电线路模型,能够通过详细的计算,获得电路系统的参数元件以及分布特点,而且能够在短时间内获得数据计算结果,且精确度较高。利用贝瑞隆模型对超高压输电线路进行故障计算时,将电流电容的分布以及产生的影响进行了综合的考虑,因此能够将模型与保护原理进行有机的结合,从而获得良好的保护状态。与普通输电线路的差动原理相比,这种基于贝瑞隆模型的差动保护新原理是通过同测量的方式实现的,所以其可以不受到电流电容分布的影响,也不需要对补偿电流进行额外的结算,能够缩短保护动作的时间,提高继电保护的效率。随着通信技术的不断发展,对于差动保护新原理也在不断的细化和改进,对于继电保护的故障动作的灵敏度也在不断的提高,相比普通输电线路的保护动作,能够实现对故障动作的有效判断以及特高压输电线路上产生的电流电容分布情况的核算。

2 继电保护对整个过电压所起到的限制作用

当前已出现多种线路运行方式,但在实际运行过程中,往往会出现各种故障,因此,与之相对应的继电保护也会出现许多操作方式,主要包含两种,其一为故障后分断操作,其二是正常操作。针对继电保护来分析,当出现故障后,其分段与重合操作乃是需要重点考虑的内容,同时还是继电保护作用的最根本性结果。如发生单相接地故障之后,可能会发生的继电保护动作为:单相故障出现跳单相情况,而对于重合闸而言,则无法跳三相;还需要指出的是,若因单相跳闸后,出现非全相运行,此时,会有过大的过电流数值出现,那么需要跳三相。而现实当中,因位于两端的保护动作有着不同的时间,而且断路器的动作特性也存在差异,并且两端出现不同相情况,那么不会出现断开情况,此乃形成过电压的重要因素。

3 特高压长线路分布电容的计算分析

针对特高压线路来讲,其有着比较大的自然功率,而且还有着比较大的单位长度电容,但波阻抗却比较小,因此在相关数值上主要是通过计算而得到的。依据西北750kV线路结构,其自然功率是2154.7MW,于自然功率下正常传输的电流是16742A,而电容电流值为1.782A/km,与每100km10%的额定电流相当。针对750kV特高压线路来讲,1000km为其最佳输电半径,而对于其电容电流来讲,便达到了100%的额定电流,因此,这较大程度影响着差动保护的整定。与一个发生单相接地故障的系统相结合,就其差动保护在特高压输电线路中应用的动作性能作一分析。

特高压输电线路的建设通常是以国家统一电网建设的形式或者是联合建设的方式存在,因此其本身的运行对于继电保护的要求也很高。通常对于保护动作的速度和时间上有着较高的要求,一般动作时间要在20ms之内,而两端切断的时间应该在40-50ms之内。在传统的继电保护模式下,由于其运行是建立在距离保护和高频保护的基础之上,所以为了保证动作的有效性,通常需要通过一定的延时将暂态过程消除之后,才开启必要的保护,这种保护虽然正确性极高,但是也延长了保护的时间。利用故障暂态分量的行波保护方法,则能有效的消除由于暂态过程存在所产生的不利影响,因此从其保护原理方面来说,其能够在更短的时间内形成保护动作,极大的保证了保护动作的有效性。

结束语

继电保护装置是电力系统中一项重要的组成部分,其对于电力系统安全、稳定的运行有着十分重要的作用。对于特高压输电线路来说,其运行要求和参数设置方面与普通的输电线路有着十分显著的差异,因此其发生故障的时间和动作也都带有一定的特殊性,所以,超高压输电线路继电保护的运行必须要遵循超高压输电线路的特点出发,构建适用于超高压输电线路的保护原理,才能有效的保证超高压电网安全、稳定的运行。

参考文献

[1]阎俏.特高压输电线路继电保护问题研究[D].山东大学,2012(10).

[2]刘浩芳.特高压输电线路保护新原理及自适应重合闸技术的研究[D].华北电力大学(河北),2007.

[3]薛士敏.特高压输电线路方向纵联保护[D].天津大学,2008.

[4]闫晓卿.特高压同步电网继电保护关键问题研究[D].华北电力大学,2013.

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