特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題

張春霖

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國社會建設(shè)的許多方面都得到了長足的發(fā)展，使得我國許多行業(yè)的許多領(lǐng)域都在當(dāng)前階段面臨著新的挑戰(zhàn)。電力作為人們生產(chǎn)生活的重要資源在各行各業(yè)中發(fā)揮了重要的作用，與之相關(guān)的輸電線路，配電網(wǎng)等也得到快速發(fā)展，為社會建設(shè)的各個方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。因為城市建設(shè)中許多建筑物工程施工應(yīng)用了特高壓輸電線路，使得特高壓輸電線路的繼電保護(hù)成為了供電行業(yè)和建筑行業(yè)關(guān)注的重點，也需要研究人員結(jié)合現(xiàn)階段特高壓輸電線路發(fā)展特點和繼電保護(hù)創(chuàng)新技術(shù)做出有效的調(diào)整和改進(jìn)，從而使得特高壓輸電線路繼電保護(hù)能夠通過相關(guān)問題的解決而在現(xiàn)有水平上有所進(jìn)步。本文通過分析特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題的概況和具體表現(xiàn)，結(jié)合已有的研究和實際的案例，對特高壓輸電線路繼電保護(hù)策略進(jìn)行具體和系統(tǒng)闡述。

關(guān)鍵詞：特高壓；輸電線路；繼電保護(hù)；問題；策略

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0151-02

因為人們的生活和生活質(zhì)量在不斷地提高，所以人們對于精神層面和物質(zhì)層面的追求也發(fā)生了變化，這點在人們對于特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題由不了解到很重視的態(tài)度變化中可以明顯體現(xiàn)。盡管特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題已經(jīng)受到了研究人員和管理人員的重視，相關(guān)技術(shù)人員也在特高壓輸電線路繼電保護(hù)設(shè)計和制造中進(jìn)行研究，但是我國相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展緩慢和基礎(chǔ)較差的劣勢還是給現(xiàn)階段特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題的解決增加了難度。我國的特高壓輸電線路繼電保護(hù)還與不同地方的環(huán)境，用電狀況，建筑設(shè)施和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等有重要聯(lián)系，在建立模型進(jìn)行特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題解決時要結(jié)合實際情況進(jìn)行深入研究，才能利用特高壓輸電線路繼電保護(hù)的原理進(jìn)行相關(guān)措施的落實，為特高壓輸電線路的發(fā)展和繼電保護(hù)策略的創(chuàng)新打下良好的基礎(chǔ)。

1 特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題的概況

雖然當(dāng)前階段研究人員和管理人員對特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題非常重視，許多合理可靠的措施也被應(yīng)用到了工程施工中去，但是受到傳統(tǒng)觀念和管理模式的限制，特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題還將在未來發(fā)展中遇到很多阻礙。特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題一般在我國西北地區(qū)比較嚴(yán)重，加之高海拔和惡劣天氣的消極影響就使得該問題的解決難上加難，所以需要研究人員在克服我國缺乏特高壓輸電線路繼電保護(hù)的設(shè)計，制造和運(yùn)行經(jīng)驗的前提下采取有效措施來保證繼電保護(hù)的可靠性與輸電線路運(yùn)行的安全穩(wěn)定。因此，除了要借鑒國外特高壓輸電線路繼電保護(hù)設(shè)計經(jīng)驗來達(dá)到少走彎路和加快設(shè)計速度的目的，還要對特高壓輸電線路繼電保護(hù)的基本理論和特殊問題進(jìn)行研究。

1.1 特高壓輸電線路繼電保護(hù)的現(xiàn)狀

隨著時代的發(fā)展和社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)狀況好轉(zhuǎn)使得人們對生活質(zhì)量的要求變高，電力系統(tǒng)的運(yùn)行承擔(dān)了很多任務(wù)和更多壓力，其中電網(wǎng)的電壓等級提高使得輸電的經(jīng)濟(jì)性能很難滿足大容量和遠(yuǎn)距離輸電的要求，所以建立大容量，長距離和低損耗的輸電系統(tǒng)就成為了各國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。但是許多國家建成的特高壓輸電線路只能以低電壓等級運(yùn)行，而我國早期研究在取得了可觀成果的同時也遇到了很多阻礙，在此過程中總結(jié)出了分布電容產(chǎn)生了較大電容電壓，短路過程中的高頻分量頻率距離工頻很近，短路時非周期分量衰減常數(shù)較大，故障分量較小等特性，需要研究人員利用保護(hù)原理和可靠的性能對相關(guān)策略加以論證和改進(jìn)，才能實現(xiàn)特高壓輸電線路繼電保護(hù)的現(xiàn)實意義。

1.2 特高壓輸電線路繼電保護(hù)的原理

關(guān)于特高壓輸電線路繼電保護(hù)的原理，可以分為電流縱聯(lián)差動保護(hù)原理和差動保護(hù)新原理兩方面進(jìn)行分析和研究。一方面，特高壓輸電線路繼電保護(hù)電流縱聯(lián)差動保護(hù)原理涉及到電容電流補(bǔ)償方法，基本思路是在線路兩端電流中減去相應(yīng)電容電流，得到電流后利用基爾霍夫電流定律，才能實現(xiàn)特高壓輸電線路電流縱聯(lián)差動保護(hù)；迄今為止提出的補(bǔ)償算法有相量補(bǔ)償算法和時域補(bǔ)償算法，在理論上都是成立的。另一方面，因為上述方法不能很好地解決特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題，所以在現(xiàn)階段出現(xiàn)了耐受甚至不受電容電流影響的差動保護(hù)新原理，比如建立在輸電線電磁波傳播過程之上的貝瑞隆模型，具有求解速度快和精度高的優(yōu)點。除此之外，特高壓輸電線路其他保護(hù)原理還有成為后備保護(hù)的距離保護(hù)，利用光電互感器和光纖通道使得成本下降行波保護(hù)等，都需要在實踐中通過可靠檢驗才能進(jìn)一步推廣。

2 特高壓輸電線路繼電保護(hù)中出現(xiàn)的問題

基于對特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題概況的了解，可以發(fā)現(xiàn)我國相關(guān)研究并不成熟和完善，與發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距，所以需要在現(xiàn)階段特高壓輸電線路繼電保護(hù)運(yùn)行過程中找出差距和發(fā)現(xiàn)問題，才能在未來對這些問題采取針對性策略加以處理和解決。根據(jù)特高壓輸電線路繼電保護(hù)的工作原理，結(jié)合其電壓等級高和線路自然功率大的特點，就能知道特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題主要表現(xiàn)在過電壓水平過高和電容電流大小得不到保證這兩個方面。盡管特高壓輸電線路在運(yùn)行過程中為社會建設(shè)帶來了電力供應(yīng)安全可靠的好處，但是也使得繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)了拒動和靈敏度下降等問題，使得特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題越來越嚴(yán)重甚至威脅到了用電客戶的人身安全，所以針對這些特殊問題進(jìn)行深入分析就成為了解決特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題的必要工作。

2.1 降低絕緣費用和過電壓水平

當(dāng)前階段特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題產(chǎn)生的一個重要原因就是電壓等級升高，絕緣費的比例也在大幅度增高，所以在特高壓輸電線路繼電保護(hù)過程中降低過電壓水平就成為了當(dāng)前工作的一大重點。正是因為在進(jìn)行特高壓輸電線路繼電保護(hù)時必然會產(chǎn)生過電壓，所以保證絕緣子不受破壞的提高絕緣水平，配置合理的避雷器，增設(shè)并聯(lián)電抗器，設(shè)置合理的保護(hù)動作順序等就成為了解決該問題時值得嘗試的措施。

2.2 在電容電流下實現(xiàn)繼電保護(hù)

特高壓輸電線路繼電保護(hù)的另一個問題是電容電流過高，在長距離和電壓等級高的特高壓輸電線路繼電保護(hù)中比較常見，需要另辟蹊徑進(jìn)行差動保護(hù)。盡管我國500kV輸電線路運(yùn)行質(zhì)量高而且切斷故障及時，但是在長距離特高壓輸電線路繼電保護(hù)性卻會出現(xiàn)問題。

3 特高壓輸電線路繼電保護(hù)策略的具體分析

根據(jù)特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題的表現(xiàn)，可以得知如果想要特高壓輸電線路正常運(yùn)行和繼電保護(hù)安全有效得以實現(xiàn)，就需要針對出現(xiàn)問題的兩方面進(jìn)行試驗后做出調(diào)整，才能利用已有的有利條件促進(jìn)特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題得到妥善處理。除此之外，基于Marti模型的特高壓輸電線路繼電保護(hù)利用電流差動保護(hù)原理得到了有效的研究成果，在現(xiàn)階段的研究和嘗試中勢頭良好，所以可以進(jìn)一步在實際工程中進(jìn)行針對試驗和經(jīng)驗總結(jié)，才能在未來發(fā)展中借助該模型促進(jìn)特高壓輸電線路繼電保護(hù)朝著健康高效的方向發(fā)展。筆者結(jié)合自身的經(jīng)驗和已有的研究，選取其中典型有效的策略進(jìn)行分析，從而可以為同行業(yè)人員的研究提供科學(xué)合理的借鑒。

3.1 過電壓現(xiàn)象以及相關(guān)保護(hù)措施

特高壓輸電線路繼電保護(hù)中過電壓現(xiàn)象發(fā)生的原因一般是由不當(dāng)?shù)牟僮鲉栴}產(chǎn)生的，對于經(jīng)常會發(fā)生故障的線路運(yùn)行會有正常操作和故障后分?jǐn)嗖僮?，這兩個操作是特高壓輸電線路繼電保護(hù)的重點考慮方面。舉例來說，單相接地故障發(fā)生后不能按照規(guī)定進(jìn)行重合閘的操作，就會使得特高壓輸電線路繼電保護(hù)失去作用。所以，由于斷路器動作特性差異而使得兩端保護(hù)動作不同，兩端不能同時斷開來保護(hù)線路，從而導(dǎo)致過電壓現(xiàn)象的產(chǎn)生。如果想要通過特高壓輸電線路繼電保護(hù)來避免過電壓現(xiàn)象的出現(xiàn)，就要提前進(jìn)行保護(hù)動作順序的設(shè)定，才能通過降低過電壓水平來保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

3.2 特高壓輸電線路分布電容電流及分析

因為特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題有著自然功率大，波抗阻小，單位長度電容大和易計算得到的特點，所以在運(yùn)行過程就容易造成電容電流超過額定電流的現(xiàn)象，這就給特高壓輸電線路的差動保護(hù)帶來很大的困難。結(jié)合單相接地故障的例子來說，傳統(tǒng)的分相電流差動保護(hù)應(yīng)用于特高壓輸電線路繼電保護(hù)是非常困難的，所以需要采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施來解決這個問題；但是如果想要從根本上解決特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題，還需要尋找合理方式來有效控制電容電流的大小，使得特高壓輸電線路繼電保護(hù)能夠通過縱聯(lián)差動來實現(xiàn)，才能最終逐漸解決好特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題。

3.3 基于Marti模型的特高壓輸電線路繼電保護(hù)

基于Marti模型的特高壓輸電線路繼電保護(hù)主要利用分相形式的保護(hù)裝置，主要反映了輸電線路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時線路兩側(cè)電壓電流之間關(guān)系，所以如果特高壓輸電線路中沒有故障時線路兩側(cè)電流計算值和實測值應(yīng)當(dāng)是相等的；而出現(xiàn)故障時Marti模型被故障，兩側(cè)的值差距較大，保護(hù)裝置就會產(chǎn)生保護(hù)動作，體現(xiàn)出較高的靈敏度。除此之外，如果電路裝設(shè)了并聯(lián)電抗器則要啟用新的判斷依據(jù)再進(jìn)行處理，才能在每種電路運(yùn)行過程中都能利用適合的繼電保護(hù)裝置保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。最后，在實際線路運(yùn)用基于Marti模型的特高壓輸電線路繼電保護(hù)裝置之前還要進(jìn)行仿真和模擬試驗對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確認(rèn)無誤后方能進(jìn)行廣泛應(yīng)用。

4 總結(jié)

總而言之，研究特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題是切實有效的，既能在了解特高壓輸電線路繼電保護(hù)現(xiàn)狀和工作原理時發(fā)現(xiàn)其中的潛在問題，又能利用有效策略對過電壓和電容電流問題的解決奠定良好的基礎(chǔ)，從而完成社會建設(shè)中電力行業(yè)和供電企業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。為了迎合當(dāng)前階段城市建設(shè)中建筑工程對特高壓輸電線路安全和質(zhì)量要求越來越高的趨勢，滿足人們生產(chǎn)生活對于特高壓輸電線路繼電保護(hù)的要求，就需要針對特高壓輸電線路繼電保護(hù)中出現(xiàn)的問題，并且結(jié)合現(xiàn)階段我國特高壓輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展概況和國外先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗，對特高壓輸電線路繼電保護(hù)的創(chuàng)新策略進(jìn)行試驗和應(yīng)用，從而可以為實際工作總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)，在電力行業(yè)和供電企業(yè)中特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題的解決做好鋪墊。討論特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題不僅促進(jìn)了相關(guān)問題的解決，還為特高壓輸電線路繼電保護(hù)未來的發(fā)展和創(chuàng)新提供了新思路。

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