特高壓交流輸電繼電保護(hù)及相關(guān)問題的分析

張兆君 朱 超 譚風(fēng)雷 吳興泉 繆曉剛

國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司

特高壓交流輸電繼電保護(hù)及相關(guān)問題的分析

張兆君 朱 超 譚風(fēng)雷 吳興泉 繆曉剛

國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司

特高壓交流輸電繼電保護(hù)問題研究過程中，本文注重利用電磁暫態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)，對特高壓輸電暫態(tài)過程特點(diǎn)進(jìn)行把握，從而將其有效地應(yīng)用于繼電保護(hù)當(dāng)中。本文在對該問題研究過程中，注重對現(xiàn)有的繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析，并對其進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，使之與特高壓交流電系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以滿足繼電保護(hù)實(shí)際需要。

特高壓系統(tǒng)；繼電保護(hù)；交流輸電

前言

隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)技術(shù)水平得到了顯著提升，但是特高壓交流輸電在電力系統(tǒng)中，仍然屬于一個(gè)新的課題，對該問題的研究，仍存在一定的局限性。特高壓交流輸電在500kV和750kV繼電保護(hù)裝置中得到了一定程度的應(yīng)用，這為1000kV繼電保護(hù)裝置對特高壓交流輸電應(yīng)用提供了相應(yīng)的條件。通過對特高壓交流輸電繼電保護(hù)相關(guān)問題的研究，有利于對相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行把握，從而更好地增強(qiáng)其實(shí)用性。

1.特高壓交流輸電系統(tǒng)特征分析

將特高壓交流輸電系統(tǒng)應(yīng)用于繼電保護(hù)當(dāng)中，需要對這一系統(tǒng)的特性進(jìn)行較好的了解，從而保證特高壓交流輸電繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，能夠?qū)ο嚓P(guān)問題進(jìn)行較好的解決，保證供電的穩(wěn)定性。

1.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)特征

特高壓交流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用，關(guān)鍵點(diǎn)在于對電磁暫態(tài)過程進(jìn)行把握，并就高壓系統(tǒng)以及超高壓系統(tǒng)當(dāng)中，電磁暫態(tài)過程存在的差異性進(jìn)行分析，從而在對特高壓交流輸電系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，能夠更好地進(jìn)行控制。一般來說，特高壓交流輸電系統(tǒng)的電感和電容與750kV線路較為接近。但是其波阻抗比500kV系統(tǒng)的波阻抗要小。不過特高壓交流輸電系統(tǒng)的衰減時(shí)間常數(shù)為0.12n，而500kV波阻抗的衰減時(shí)間常數(shù)為0.044n，二者之間具有顯著的差異[1]。從結(jié)構(gòu)角度來看，特高壓交流電系統(tǒng)的線路較長，并且分段設(shè)置。在這一過程中，考慮到過電壓問題，單線路長度的最大值在500km范圍內(nèi)。因此，特高壓交流電系統(tǒng)線路設(shè)置過程中，若是線路長度超過這一范圍，就需要在中間設(shè)備開關(guān)站，從而保證過電壓處于一個(gè)合理范圍內(nèi)，以保證系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定的運(yùn)行[2]。

1.2 電磁暫態(tài)過程特征

特高壓交流輸電系統(tǒng)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，需要對短路情況下的電磁暫態(tài)過程特征進(jìn)行把握。具體操作時(shí)，需要對影響電磁暫態(tài)過程的問題進(jìn)行分析。為了對短路情況下的電磁暫態(tài)過程特征進(jìn)行把握，需要進(jìn)行暫態(tài)仿真試驗(yàn)。暫態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)主要涉及到兩種故障狀態(tài)，一種為外短路點(diǎn)上出現(xiàn)單相接地故障；另一種是三相短路故障。通過試驗(yàn)分析，電磁暫態(tài)過程的特征體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

第一，直流分量衰減時(shí)間常數(shù)較長。例如在三相短路故障當(dāng)中，短路電壓出現(xiàn)，衰減直流分量若是有足夠的容量余量時(shí)，衰減時(shí)間常數(shù)不會(huì)對繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生影響；反之，則會(huì)對繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生不利影響[3]。

第二，交變分量的衰減速度較慢。當(dāng)直流分量衰減時(shí)間較長的情況下，交變分量的衰減速度會(huì)相對較慢，并且衰減速度與頻率存在正比關(guān)系，頻率越高，衰減的速度會(huì)越快。

第三，頻率變化范圍相對較大。例如特高壓交流電系統(tǒng)的線路長度在400km時(shí)，線路末端若是出現(xiàn)短路情況，主頻周期時(shí)間為2ms或是4ms，頻率為0.5，并且由于頻率具有一定的復(fù)雜性，從而導(dǎo)致其變化范圍較大。

第四，出現(xiàn)自激振蕩問題。自激振蕩問題主要是由于較高的過電壓，導(dǎo)致電源一側(cè)的電流較大，從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)判斷錯(cuò)誤，對繼電保護(hù)效果產(chǎn)生一定的影響。

2.特高壓交流輸電繼電保護(hù)要點(diǎn)分析

特高壓交流輸電繼電保護(hù)過程中，與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置有著較大的差異性，在實(shí)際操作過程中，需要對特高壓交流輸電系統(tǒng)的特征進(jìn)行把握，并以此為出發(fā)點(diǎn)，保證繼電保護(hù)工作能夠取得較好的效果。關(guān)于特高壓交流輸電繼電保護(hù)要點(diǎn)內(nèi)容，具體我們可以從下面分析中看出：

第一，對直流分量衰減時(shí)間進(jìn)行把握。直流分量衰減時(shí)間變化可能導(dǎo)致交變分量衰減情況產(chǎn)生較大的影響，其衰減時(shí)間常數(shù)較長時(shí)，交變分量的衰減速度較慢，并且在頻率影響下，較高的頻率會(huì)導(dǎo)致衰減速度較快，這就可能對繼電保護(hù)裝置性能產(chǎn)生較大的影響，對電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，產(chǎn)生一定的影響[4]。

第二，高頻分量問題。特高壓交流繼電保護(hù)過程中，高頻分量頻率較低時(shí)，其變化范圍相對較小，反之，其變化范圍相對較大。這一過程中，特高壓交流電系統(tǒng)應(yīng)用過程中，就需要對線路長度進(jìn)行把握，對高頻變化進(jìn)行較好的控制，以滿足機(jī)電保護(hù)需要。

第三，自激振蕩問題同樣會(huì)對繼電保護(hù)效果產(chǎn)生影響。在進(jìn)行系統(tǒng)檢修過程中，對外部故障切除，可能引起自由振蕩分量和自激振蕩問題，這就可能對系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在應(yīng)用特高壓交流輸電系統(tǒng)時(shí)，需要對這一問題予以有效認(rèn)知。

第四，特高壓交流輸電繼電保護(hù)裝置應(yīng)用過程中，變壓器外部電壓的調(diào)控，會(huì)對變壓器故障產(chǎn)生一定的影響。一般來說，在進(jìn)行特高壓繼電保護(hù)過程中，外部電壓變化，會(huì)對電流大小產(chǎn)生影響，從而對系統(tǒng)整體運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。同時(shí)，特高壓交流輸電系統(tǒng)應(yīng)用獨(dú)立的調(diào)壓變壓器，這一裝置會(huì)對變壓器差動(dòng)保護(hù)效果產(chǎn)生影響，在具體應(yīng)用過程中，需要對相關(guān)問題予以有效認(rèn)知，以滿足實(shí)際需要。

3.結(jié)束語

電力行業(yè)快速發(fā)展的今天，為了更好地滿足人們的電能需要，輸電系統(tǒng)的傳輸容量不斷增大，電力系統(tǒng)故障問題給電網(wǎng)運(yùn)行帶來了較大的威脅。尤其是特高壓交流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用，由于在技術(shù)方面存在一定的局限性，更需要加強(qiáng)繼電保護(hù)。這一過程中，需要對特高壓交流輸電系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過程特征進(jìn)行把握，保證繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)，可以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

[1]宋國兵,高淑萍,蔡新雷,張健康,饒菁,索南加樂. 高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)綜述[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,22∶123-129.

[2]張寧,劉靜琨. 影響特高壓電網(wǎng)運(yùn)行的因素及應(yīng)對策略[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2013,01∶109-114.

[3]王利平,王曉茹. 特高壓輸電線路計(jì)算功率法差動(dòng)保護(hù)[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,19∶174-182+5.

[4]蔣寶元. 特高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展[J]. 電工電氣,2010,11∶5-7.