特高压输电线路继电保护研究 董彦武

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第36期   作者:董彦武
[导读] 摘要:继电保护作为电力系统安全可靠运行的保障,在特高压输电工程中具有极其重要的地位。
        (国网山西省电力公司检修分公司  030032)
        摘要:继电保护作为电力系统安全可靠运行的保障,在特高压输电工程中具有极其重要的地位。输电线路作为特高压输电工程的主干,是不可或缺的环节,该环节得到继电保护必须满足系统运行的基本要求。由于特高压输电线路的特殊性,其继电保护也存在许多问题。为了更好地利用和发展特高压,我们必须对这些问题作出研究,解决这些己经发现的问题,寻找还未发现的问题。这样,保证人民生活的有序进行和国家经济的迅速发展。
        关键词:特高压  输电线路  继电保护
        1.特高压输电线路继电保护配置要求
        首先,要有两套完全独立的主保护和能快速切除全线路故障的后备保护。在任何倩况下,例如一套主保护退出检修或拒动时,仍有两套快速保护;主保护的动作时间和断路器的灭弧时间要满足限制过电压的要求。在负荷状态下或故障时输电线从两端切除的时间差不能超过一定值,应根据过电压计算和绝缘子承受过电压的能力规定一个最大值,这对保护动作时间断路器断开时间提出了严格要求。其次,为了限制线路过电压,两端的快速自动重合闸的最大时间差要求有规定值。单相重合闸失败时,应先切除其他两相的对端来降低过电压;单相故障应采用单相重合闸,要经过两相运行状态下谐振过电圧的计算。如果谐振过电压超过允许值,则不能采用单相重合闸;断路器投入/跳开要半自动化来保证两端投入、断开的时间差不超过规定值。最后,在并联电抗器选择运行方式时,应考虑故障切除引起的过电压。如果电抗器在输送大负荷时,为了减小无功损耗而不投入,则在故障时保护切除线路的同时应将电抗器投入,并同时投入中性点消弧电抗器。对于并联电抗器应有一投/切的自动装置,由线路保护启动。并联电抗器在发生内部故障时,由其保护断开线路开关,并通过信号传输跳开对侧开关,限制过电压的产生和扩大。
        2.特高压输电线路继电保护配置原则
        2.1不同原理的完全双重化
        特高压交流输电线路的保护配置原则与超高压线路较为相似,但要求更高。其要求必须保证完全的、百分百的双重化和近后备,即两套主保护必须要有高度的独立性,保护配置必须要有较高的冗余度。两套主保护必须从TA、TV交流输入,端子箱、电缆、直流电源、跳闸线圈、保护屏和通信通道都要彻底分开,完全独立;两个主保护屏之间要有足够的距离:信号传输方式也应不同,例如一个用巧锁式而另一个用允许式等;后备保护至少要和一套主保护完全分开。上述条件缺一都不能认为是百分百的双重化和近后备。此外,还需要设置远后各和断路器失灵保护,并且要尽可能地保证远后备的灵敏度,要采取措施尽量缩小故障时被切除的范围,例如采取双母线分裝运行等。
        TA不能分巧时,电流回路要接于TA的两个不同二次绕组。对于电容式TV,如果是单相双电容结构,则要从结合电容器开始就完全分开。如果单相单电容结构,则需要从电磁变压器开始,包括TV端子箱、二次电缆等都要完全分开。
        2.2防误动作为主的保护
        集成电路的保护系统由于其硬件复杂程度的提高,各元件数目的增加,使得保护装置的可靠性问题主要倾斜到拒动的可能性上,而这些拒动大多是由接线不良或者元件损坏而引起的。而微机保护由于其高度的集成化,电子元件数目少,损坏概率小,因此拒动概率大幅降低,而由于干扰而产生的误动却较为常见。对于输电线路而言,正常运行是一个长期状态,而故障发生往往历时较短,因此保护误动作(长期状态下)相较于拒动(短时状态下)更令人担忧。此外,微机保护不断对大量的数字代码进行处理和传送,在处理和传送中任一代码的任一位,尤其是高位受外部或内部干扰影响而改变时都讲影响保护的正确动作。这也就意味着,必须具有较高的冗余度才能保证继电保护装置的可靠运行。


        2.3自动重合闸与保护的配合方式
        自动重合闸是线路正常运行保障的重要一环,其与继电保护的配合方式也多种多样,不同的配合方式对继电保护的性能的影响不同。对于特高压交流输电线路,降低两侧断路器切除时间差能够限制操作过电压,这个值一般限制在40—50ms内,同样,自动重合闸的最大重合闸时间差也必须做出规定。特高压交流输电线路的断路器投入/跳开要半自动化来保证两端投入、断开的时间差不超过规定值。由于跳闸顺序对过电压也有较大影响,所以在故障跳闸后的自动重合闸和合闸不成功时的二次跳闸必须按预定的顺序进行。
        2.4并联电抗器的设置和运行方式
        特高压输电线两端一般应装设容量较大的并联电抗器来降低过电压的危害。由于特高压交流输电线路的超长距离输电特性,通常采用线路中点设置并联电抗器的方法来降低线路中部过电压,保证线路运行安全性。两侧电抗器的投切需根据运行情况而选择决定。但在线路断路器跳开时必须立即投入并联电抗器,防止过电压和进行消弧。因此,并联电抗器和灭弧电抗器必须配置专用的保护和自动控制装置来提高其可靠性。线路保护应不断监测并联电抗器和灭弧电抗器是否投入,如果在线路故障时并联电抗器断路器断开,灭弧电抗器断路器也断开,则线路保护必须同时发出跳闸命令和并联电抗器的保护启动命令,从而实现并联电抗器和灭弧电抗器的快速投入。与此同时,单相自动重合闸必须根据灭弧电抗器的电流互感器中的电流对自身下一步动作情况进行判断。如果灭弧电抗器断路器闭合时,其电流互感器中存在电流,表示灭弧互感器己成功投入,应立即缩短自动重合闸的合闸时间。反之,无电流表示其投入不成功,必须采用正常的合闸时间。同时,灭弧电抗器中的电流大小可用来测知电弧媳灭时间,一遍自适应地调整重合闸时间,实现自适应重合闸。采用可控电抗器可以更好的解决无功调节和过电压控制,是理想的发展方向。
        3.特高压输电线路保护一般配置方法
        3.1主保护的配置方法
        传统的超高压输电线路的主保护原理包括分相纵联差动保护、负序方向纵联保护、零序方向纵联保护、工频变化量方向纵联保护、正序变化量方向纵联保护和距离纵联保护等。这些主保护必须针对持高压输电线路的分布电容大、过电压严重和可靠性要求高的特点采取必要措施进行满足和适应,就可应用于特高压交流输电线路上。
        3.2后备保护配置方法
        对于后备保护近后备为主,要既可以作为主保护的后备,也可以在保护通信通道的配合下,瞬时切除线路全长上的任何故障。多段式距离保护即可满足此要求。线路不太长的情况下,也可作为下段线路全长的远后备。用距离I段传送跳闸信号即可瞬时切除线路全长的任何故障。为了提高对接地故障的可靠反应,应装设多段式零序电流方向保护。
        3.3通信通道的配置
        通信通道的性能和可靠性对提高保护的工作可靠性具有决定性作用,因此,应采用两种不同原理的通道,如光纤通道与载波通道。通信通道要能发出多种不同类型的信号,如闭锁信号、解除闭锁信号、允许信号和跳闸信号,满足继电保护的各种工作要求。
        参考文献:
        【1】中国特高压交流输电技术创新[J].刘振亚.电网技术.2013(03).
        【2】特高压电网继电保护技术的发展[J].蒋宝元.电工电气.2010(11).
        【3】特高压输电线路分布电容对负序方向纵联保护的影响[J].薛士敏,贺家李.电网技术.2008(17).
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