淮南特高壓系統(tǒng)對(duì)保護(hù)的影響與研究

【摘要】特高壓供電系統(tǒng)與其他電壓等級(jí)的系統(tǒng)具有其特殊性（輸送容量大，短路容量大），因此要求盡可能的快速切除故障；系統(tǒng)內(nèi)單體變壓器的容量很大，如此大容量的運(yùn)行變壓器突然從系統(tǒng)中切除，將給系統(tǒng)造成很大的擾動(dòng)，所以提高保護(hù)的可靠性越來越得到各單位的重視。對(duì)淮南特高壓線路對(duì)設(shè)備的影響進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以期提高對(duì)1000kV線路對(duì)保護(hù)有哪些新要求的認(rèn)識(shí)。

【關(guān)鍵詞】特高壓；分布電容；保護(hù)；影響

1、淮南1000kV特高壓輸電線路的特性分析

我國交流特高壓l000kV淮南一皖南（皖電東送）輸變電線路工程，線路全長322km，雙回線路的輸送容量為2*6500MW，額定電流為3950A，電流密度參考值為0.9（A/mm2），導(dǎo)線總紹截面為4390mm2，導(dǎo)線型號(hào)8×LGJ-630鋼芯鋁絞線，八分裂導(dǎo)線，正八邊形對(duì)稱布置，分裂間距400毫米?；茨弦煌钅暇€路經(jīng)過的地質(zhì)條件以平地為主，土壤電阻率300歐·米，主要采用SZ271鋼管塔，塔間距離一般為300～500m。

（1）線路阻抗角

為了提高特高壓線路的傳輸能力，減小損耗，特高壓線路采用8分裂導(dǎo)線。特高壓輸電線路與750kV和500kV線路相比單位長度的阻抗下降，線路阻抗角明顯增大。

500kV、750kV、1000kV單回線路典型參數(shù)參見表1。

（2）線路分布電容

特高壓輸電線路的分布電容增大，線路較長，電壓等級(jí)高，線路充電電流較500kV、750kV線路明顯增加，各電壓等級(jí)線路容抗和電容電流值（/100km）見表2。

從表2可知，正常運(yùn)行時(shí)有較大的電容電流，分以下2種情況進(jìn)行分析：

（a）當(dāng)無并聯(lián)電抗時(shí)，波阻抗為242.5歐姆，每百公里的充電功率為533兆伏安，自然功率為4546兆瓦，傳送自然功率時(shí)候每相的負(fù)荷電流為2500A，363km電容電流919A，額定負(fù)荷電流的37%；

（b）當(dāng)有并聯(lián)電抗時(shí)，由于補(bǔ)償度較高，所以電容電流將會(huì)大大下降，363km約101A。

2、淮南特高壓系統(tǒng)對(duì)各一次設(shè)備要求的研究

（1）并聯(lián)電抗器

為了補(bǔ)償線路充電電流、降低過電壓水平，特高壓線路均裝設(shè)并聯(lián)電抗器。

特高壓線路故障或線路跳閘后，由于電抗器電感與線路分布電容諧振產(chǎn)生的過電壓和各種諧波的影響，影響電抗器保護(hù)匝間短路靈敏度。由于電抗器保護(hù)動(dòng)作后將跳開斷路器導(dǎo)致線路停運(yùn)，需防止電抗器保護(hù)在線路正常運(yùn)行及線路單相故障后的非全相過程種中的誤動(dòng)作。

（2）電流互感器

由于特高壓系統(tǒng)電流互感器變比增加，在線路輕載運(yùn)行及高阻接地故障時(shí)，線路電流值較小。線路發(fā)生短路時(shí)，電容式電壓互感器（CVT）的暫態(tài)過程對(duì)線路保護(hù)裝置的動(dòng)作行為影響較大。

（3）變壓器

特高壓變壓器的結(jié)構(gòu)與以往的變壓器有較大的變化，由主體變壓器和調(diào)壓變壓器（含低壓電壓補(bǔ)償器）兩部分組成。主體部分為不帶調(diào)壓的自耦變壓器，調(diào)壓變壓器與主體部分通過硬銅母線連接，由共用一個(gè)油箱的調(diào)壓器和低壓電壓補(bǔ)償器兩部分構(gòu)成，調(diào)壓變壓器的勵(lì)磁線圈與自耦變的低壓線圈并聯(lián)。低壓電壓補(bǔ)償器的勵(lì)磁線圈與調(diào)壓線圈并聯(lián)，補(bǔ)償線圈與主體（自耦變壓器）的低壓線圈串聯(lián)。特高壓變壓器的短路阻抗比較大，以特高壓交流試驗(yàn)示范工程的變壓器為例，其各側(cè)的短路電抗分別為Uk高-中=18%，Uk高-低=62%，Uk中-低=40%，變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)短路時(shí)故障電流相對(duì)500kV系統(tǒng)明顯減小，對(duì)變壓器保護(hù)的靈敏度提出了更高的要求。

（4）特高壓系統(tǒng)電壓控制

特高壓交流試驗(yàn)示范工程1000kV開關(guān)三相跳閘或者變壓器500kV側(cè)開關(guān)三相跳閘，出現(xiàn)1000kV線路空載或線路空載并且末端連接著變壓器及110kV側(cè)的無功補(bǔ)償裝置的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓升高，可能超過系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓。試驗(yàn)示范工程系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓為1100kV。為確保試驗(yàn)示范工程系統(tǒng)和1000kV設(shè)備的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，研究過電壓控制裝置預(yù)防發(fā)生系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過電壓。

3、淮南特高壓系統(tǒng)對(duì)保護(hù)的影響與對(duì)策

（1）非周期分量的影響

非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)增大，各電壓等級(jí)非周期分量典型衰減時(shí)間常數(shù)，電壓等級(jí)500KV，衰減時(shí)間常數(shù)為31.8～41.4ms；電壓等級(jí)750KV，衰減時(shí)間常數(shù)為63.7ms；電壓等級(jí)1000KV，衰減時(shí)間常數(shù)為111.5ms。

（2）分布電容的影響

特高壓線路電容電流很大，對(duì)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。安裝高壓并聯(lián)電抗器后，補(bǔ)償了部分穩(wěn)態(tài)電容電流，有利于提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。但在空載合閘、區(qū)外故障及切除、重合閘等暫態(tài)過程中，暫態(tài)電容電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)電容電流，必須對(duì)暫態(tài)的電容電流進(jìn)行補(bǔ)償。

（3）高頻分量的影響

（a）在故障、空載合閘、區(qū)外故障切除和重合閘等暫態(tài)過程中，暫態(tài)電流中含有相當(dāng)?shù)姆钦胃哳l分量，其特點(diǎn)是衰減較快，故障后40-100ms會(huì)完全消失。（b）特高壓線路高頻分量的一個(gè)顯著特點(diǎn)是：幅值最大的高頻分量其頻率比超高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻分量更加接近工頻，且其頻率通常是非整次諧波。（c）對(duì)特高壓控制保護(hù)設(shè)備的影響

對(duì)數(shù)字濾波尤其是短數(shù)據(jù)窗的濾波算法設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

（4）高阻接地故障的影響

（a）特高壓線路較長；（b）CT變比很大；（c）特高壓系統(tǒng)初期短路容量較小。故障尤其是高阻接地故障時(shí)，互感器二次側(cè)電流很小，特別是二次零序電流值非常小，給零序方向判據(jù)造成很大的困難。需要提高保護(hù)裝置內(nèi)二次傳感器的精度，在保護(hù)裝置硬件回路上需要專門設(shè)計(jì)針對(duì)小電流的高精度采樣回路。

4、總結(jié)

由于特高壓輸送的能量過高，導(dǎo)致受端區(qū)域?qū)μ馗邏狠斔偷碾娔苡幸蕾囆?，?dāng)特高壓線路出現(xiàn)事故或退出運(yùn)行時(shí)，事故區(qū)域沒有足夠的備用電源，發(fā)生大規(guī)模停電事故的概率增加。

對(duì)特高壓線路特性的研究應(yīng)該更加深入，對(duì)保護(hù)原理的改進(jìn)與完善應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行，以期可以適應(yīng)淮南特高壓帶來的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]張延，雷雨田，吳云.同桿雙回線路繼電保護(hù)方案研究[J].繼電器，2004

[2]孟恒信，朱良肄，張濤.雙回線路跨線故障及保護(hù)動(dòng)作行為分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006

作者簡介

朱忠雷，男，1983.12，在淮滬煤電有限公司田集電廠生技部從事繼電保護(hù)專業(yè)工作，碩士。