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特高压交流输电继电保护及相关问题

发表时间：2020/10/14 来源：《基层建设》2020年第19期作者：徐密霞

[导读] 摘要：特高压电网是构建全球能源互联网的骨干网架，发展特高压电网已成为国家能源发展、清洁发展的战略重点，因此保证特高压电网的安全稳定运行具有非常重要的意义。

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        摘要：特高压电网是构建全球能源互联网的骨干网架，发展特高压电网已成为国家能源发展、清洁发展的战略重点，因此保证特高压电网的安全稳定运行具有非常重要的意义。本文先对特高压交流输电系统的特征进行分析，然后研究了短路时电磁暂态过程的特点与特高压继电保护要注意的一些问题，以供相关的工作人员参考。
        关键词：特高压交流输电；特高压继电保护
        特高压输电是目前世界上最先进的输电技术，具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势，而特高压电网已经成为能源清洁发展的枢纽通道，有效带动西部清洁能源大力发展，同时也为解决东部雾霾问题提供了行之有效的渠道。但是在特高压交流输电过程中，可能发生各种故障，影响特高压电网的正常运行方式，继电保护作为保障电力系统安全的最后一道屏障，就显得尤为重要。因此，我们应结合现有特高压电网实际运行情况对特高压继电保护专业加以进一步研究，更加深入地了解不同类型故障的特点，并提出合理的应对措施与解决方案，保障特高压电网安全稳定运行。
        1特高压交流输电系统特征分析
        将特高压交流输电系统应用于继电保护当中，需要对这一系统的特性进行较好的了解，从而保证特高压交流输电继电保护系统在实际应用时，能够对相关问题进行较好的解决，保证供电的稳定性。
        1.1结构参数特征
        特高压交流输电系统的应用，关键点在于对电磁暂态过程进行把握，并就高压系统以及超高压系统当中，电磁暂态过程存在的差异性进行分析，从而在对特高压交流输电系统应用时，能够更好地进行控制。一般来说，特高压交流输电系统的电感和电容与750kv线路较为接近。但是其波阻抗比500kv系统的波阻抗要小。不过特高压交流输电系统的衰减时间常数为0.12n，而500kv波阻抗的衰减时间常数为0.044n，二者之间具有显著的差异。从结构角度来看，特高压交流电系统的线路较长，并且分段设置。在这一过程中，考虑到过电压问题，单线路长度的最大值在500km范围内。因此，特高压交流电系统线路设置过程中，若是线路长度超过这一范围，就需要在中间设备开关站，从而保证过电压处于一个合理范围内，以保证系统能够正常、稳定的运行。
        1.2电磁暂态过程特征
        特高压交流输电系统在继电保护中的应用，需要对短路情况下的电磁暂态过程特征进行把握。具体操作时，需要对影响电磁暂态过程的问题进行分析。为了对短路情况下的电磁暂态过程特征进行把握，需要进行暂态仿真试验。暂态仿真实验主要涉及到两种故障状态，一种为外短路点上出现单相接地故障；另一种是三相短路故障。通过试验分析，电磁暂态过程的特征体现在以下几点：
        1.2.1直流分量衰减时间常数较长
        例如在三相短路故障当中，短路电压出现，衰减直流分量若是有足够的容量余量时，衰减时间常数不会对继电保护装置产生影响；反之，则会对继电保护装置产生不利影响。
        1.2.2交变分量的衰减速度较慢
        当直流分量衰减时间较长的情况下，交变分量的衰减速度会相对较慢，并且衰减速度与频率存在正比关系，频率越高，衰减的速度会越快。
        1.2.3频率变化范围相对较大
        例如特高压交流电系统的线路长度在400km时，线路末端若是出现短路情况，主频周期时间为2ms或是4ms，频率为0.5，并且由于频率具有一定的复杂性，从而导致其变化范围较大。

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        1.2.4出现自激振荡问题
        自激振荡问题主要是由于较高的过电压，导致电源一侧的电流较大，从而导致差动保护判断错误，对继电保护效果产生一定的影响。
        2短路时电磁暂态过程的特点与特高压继电保护要注意的一些问题
        继电保护装置的动作逻辑的重中之重就是保证区内故障不拒动，区外故障不误动。我们要在出现故障的时候，能及时地解决，就应该提前考虑可能发生的故障类型，产生原因，并由此做出合理恰当的应对方案，保证保护装置正确动作，极端情况下发生复杂故障时，在快速性与选择性上有所取舍。
        通过很多的实验研究表明，随着线路电压等级的提升，当线路发生故障时，其电磁暂态的时间常数将会变大。目前国内现有的各保护厂家生产的微机型保护，已经通过不同的补偿算法解决了这个问题。不过电流直流分量会对电流互感器的暂态饱和特性产生影响，当前的解决方案是保护选择TPY级电流互感器，并且要求电流互感器有足够的剩余容量，那么即使时间常数较大，也不会对保护装置的动作逻辑造成影响。其次，交流分量衰减小，当线路发生短路时，直流分量时间常数变大，交流分量的数值也在减小，系统频率升高，其中，直流分量在短路瞬间达到最大值，随后逐渐衰减至0，交流分量则会在暂态过渡到新的稳态后保持在一个新的数值上，因此，必须将整个暂态过程考虑到保护定值的整定计算中去。
        在接地短路故障中，暂态接地电流包含工频分量，高频分量与直流分量，其中高频分量由于特高压线路分布电容大，导致其形成的频率变化范围较大，也称自由振荡频率分量，而在自由振荡频率分量中与工频分量最为接近的则称为自由振荡主频分量，主频分量的频率基本上可以由故障点与电源点之间的距离来决定，即主频分量频率的高低与故障点和电源点之间的距离成反比页。对于工频量保护而言，必须对暂态量进行滤波处理，而由于自由振荡主频分量与工频分量非常接近，故而可能存在保护装置发生误动的情况，并且短路点的位置，与电源点之间的距离发生变化，又会使主频分量的频率变化更加复杂。
        在线路故障切除后，还需要注意没有切除的线路的电流。这个电流包含周期分量和非周期分量。周期分量由电源提供，直流分量则在无源短路回路中不断衰减，其电流大小由短路电流突变量决定，因此差动电流定值过小可能造成保护装置误动，但如果单纯将动作整定值提高，又可能满足不了灵敏性的要求。还有就是存在自激振荡的问题，因为线路较长的时候，即便在空载状态，也会由于电容效应，产生很高的电压，而且因为电源侧的电流电压很大，也可能发生保护装置误动，必须严格限制这种情况的发生。
        通过上面的分析，可以看出由于特高压电网本身的特殊性，当电网发生故障时，短路电流直流分量的衰减时间常数更长带来的影响更大，以及由此带来的零点漂移现象，系统频率过高或者过低产生的影响更强，线路故障切除后的各种自激振荡等问题都对特高压继电保护的正确动作提出了更高的要求，也就是保护装置必须在暂态过程中完成符合快速、灵敏、选择、可靠的动作行为。
        3结束语
        在全球能源互联网的发展大趋势下，特高压电网的网架坚强，结构优良，运行可靠成为支撑国家清洁能源发展的重要保障。为了保障特高压电网的安全稳定运行，应该继续加大对特高压继电保护研究的重视程度，随着越来越多的特高压线路投运，专业人员应该不断总结经验，对可能发生的故障做到有效前瞻，并制定可靠的运行方案与应急反应预案，确保特高压电网健康运行。
        参考文献：
        [1]王耘，杨宝林，孙沛川.特高压交流输电及其继电保护的相关问题[J].电工技术：下半月，2016（9）：38-39.
        [2]张兆君，朱超，谭风雷，吴兴泉，缪晓刚.特高压交流输电继电保护及相关问题的分析[J].电子制作，2016（11X）：91-91.
        [3]李莎，倪腊琴，邱玉婷，李济沅.周浩特高压交流系统断路器继电保护配置与整定[J].电力建设，2015（11）：103-107.
        [4]陆金凤，赵青春，谢华，刘奎，朱晓彤.半波长交流输电线路贝瑞隆差动保护改进算法[J].高压电器，2018（9）：214-220.