特高压输电线路继电保护特殊问题的研究摘要：随着我国经济的快速发展，我国电力工业的发展也不断向前推进，特高压输电的发展前景相当广阔，目前，我国已经确定了以后以特高压作为骨干输电网架，主要是由于其安全可靠性对于全系统的安全可靠性，所以对其继电保护、可靠性等性能要求极高特高压设备所能承受的过电压裕度比超高压要小，进而出现过电压会导致设备的巨大损失，特高压输电线路过电压的大小及其限制措施成为发展特高压输电技术所必须研究的课题。

相较于常规电压等级线路和超高压线路，特高压线路输电距离较长，线路分布参数特性明显，常规距离保护的理论前提有可能受到影响。

本文深入探讨了特高压输电线路继电保护特殊问题，仅供大家参考。

关键词：特高压输电线、继电保护、分布电容、过电压
中图分类号：u224.4文献标识码： a 文章编号：
前言
新世纪以来，我国国民经济发展迅速，从而推动了电力需求的迅猛增长，电力发展进入了新的阶段。

随着我国社会经济的发展，电力需求日益增长，发展特高压输电技术，实现电网技术质的飞跃，是保障电力和社会经济协调发展的重要措施。

特高压输电线路正逐渐成为全国统一电网的骨干网架。

我们必须加大电网发展和技术创新力度，借助建设更高电压等级电网，优化电力工业的结构、保证电力工业科学发展，满足持续快速发展的经济社会的需求。

特高压线路继电保护技术是确保特高压线路得以稳定安全运行的关键技
术环节，但是由于特高压线路相较于超高压线路，网架结构及电压等级等的差异，产生了许多新的问题。

随着特高压输电线在电力系统中所处地位的重要性和巨大的经济效益逐渐增大，研究、设计和建造特高压输电线对经济、快速的发展电力工业，对未来全国统一电网的科学结构与合理布局都有很重要的作用。

因此，对保证其安全可靠运行的继电保护的性能和可靠性提出了极高的要求。

本文论述和分析了国内外特高所以，深入研究特高压输电线路继电保护技术是建设特高压线路的关键环节。

二、特高压输电系统的特殊性
特高压输电线继电保护，满足继电保护“四性”(速动性、灵敏性、选择性、可靠性)是其基本要求，并使整个保护系统在整体上和更高的水平上满足“四性”的要求。

特高压输电线继电保护的任务，首先是保证不产生危及设备和绝缘子的过电压，其次才是保证系统稳定。

一旦特高压输电线上出现任何故障，不允许两端保护相继动作切除故障，要求在最短时间同时从两端切除故障。

就特高压输电线而言，规定要有两套原理不同的主保护，用于快速切除各种故障，此外，还要有一套可以利用通道传送跳闸信号或者允许跳闸信号的后备保护，用来确保出现任何故障时都可以将两端切断的时间差控制在40～50ms之间。

此外，如果特高压线路上线路末端发生故障，特高压输电线往往无法依靠远后备保护，主要是由于相邻线路上的远后备保护常常无法达到灵敏度的要求，从而导致故障不能切除。

通常来讲，特高压输电线具有很长的距离以及很大的分布电容，装设了很大容量的并联电抗或可调无功补偿装置，以防止过电压、吸收容性无功功率，一旦出现故障，很可能产生电感电容谐振以及各类高频分量。

电抗器无法补偿暂态电容电流，在增加并联电抗器后，差动保护在区外故障时仍可能误动作。

目前采用的相量补偿方法很难达到超高压线路保护快速性要求，所以需要探索一种更好的电容电流补偿方法来达到超高压长线电流差动保护要求。

如下图1所示，虚线内是第一期晋东南——南阳——荆门的工程示意图。

在该工程中，南阳为1 000 kv开关站，在第一期工程投人运行时没有点源接人。

线路总长度为645 km。

晋东南——南阳的线路长度为296 km ，南阳——荆门的线路长度为369 km。

晋东南——南阳线路和荆门——南阳线路公用南阳开关站的两个开关,所以，在进行光纤差动和光纤纵联距离保护时，与超高压线路中的远跳不同，具备了联跳三相功能。

电网中的地址唯一性标志是纵联标识码,采取纵联标识码之后, 光纤纵联距离和光纤差动保护中的通讯方式定值设定将与超高压线路保护的通讯方式定值
设定不同。

由于1000kv特高压输电线路经高阻接地故障电流相对较小,所以把线路保护反映高阻接地的能力降低至800a,此外，还增加了零序反时限保护。

图11000 kv特高压输电系统示意图
从表1可以比较500 kv输电线路与1000 kv特高压输电线路的阻抗角以及故障电流衰减时间常数。

500kv输电线路短路故障电流
衰减时间常数大约1000 kv输电线路是的三分之一，相较于1000 kv 输电线路，500 kv系统短路故障电流中的非周期分量的衰减要快的多。

所以即便在相同的故障暂态分量大小的情况下，相较于其对500 kv线路保护的影响，对1000 kv线路保护的影响要大很多。

表1500 kv和1 000 kv线路的阻抗角及故障电流衰减时间常数比较
1000 kv特高压线路采取了八分裂的导线，以降低线路电抗，控制输电线路表面的电晕损失，提升输送能力。

相较于，500 kv输电系统的空间结构，1000 kv特高压输电系统空间结构要大很多，以提高绝缘，，这样也可以保证1000 kv特高压输电线路的分布电容相较于500 kv输电线路，有很大提高。

从表2我们可以得到在额定电压条件下计算得到的1000 kv和500 kv输电线路与输电线路自然功率的比值及分布电容电流值。

通过表2可知，在额定电压下，每100km 500 kv输电线路充电电流大约是1000 kv特高压输电线路的充电电流的三分之一；1000 kv输电线路自然功率的76.35%为充电电流。

表2500kv和1000kv线路分布电容电流值及与输电线路自然功率的比值
图2给出了晋东南侧线路充电时母线模拟三相故障及切除时的暂态故障电流(另一端开路)，由图可知，暂态故障电流完全为
125hz，0.84s衰减到零。

在实际的系统运行中，在1000kv特高压输电线路发生故障的情况下，相较于图2给出的暂态故障电流分量，
暂态故障电流分量较小。

故障位置的变化会导致暂态故障分量的频率也出现变化。

借助分析和模拟试验可知这种暂态故障分量的频率最低时可低至86hz。

出于在母线故障时线路另一端的ⅰ频故障电流会很小的原因，遇到这种情况时，一般暂态故障分量所占比例也是最大，这种高比例的分次谐波暂态故障分量严重影响继电保护。

一旦保护原理上无法正确反映这种分量，必须采取硬软件措施对其进行有效虑除。

就特高压长距离输电线路来讲，不能忽视电容电流的影响。

因为存在电容电流的影响，输电线路的电流、电压值以及相位均会产生巨大的畸变，尤其是在线路的短路电流或负荷电流较小时，影响更加严重。

在1000kv特高压长线路中，一定会有串联电容补偿，如果线路发生故障，存在电容中的电压不能突变的情况，会形成持续时间较长，分量幅值较大，在短路任意时刻均不为零，且具有衰减性质的低频分量。

这种低频分量会严重影响电流差动保护的可靠动作以及灵敏度。

就传统的电容电流补偿法而言，仅仅能够补偿稳态电容电流，在区外故障切除、空载合闸等暂态过程中，由于线路暂态电容电流太大，稳态补偿就无法对补偿此时的电容电流。

由于特高压交流试验示范工程线路充电功率大、送电距离远的特点较为明显。

为保证试验示范工程系统以及1000kv设备的稳定运行和安全，不仅装设过电压控制装置以防止系统发生稳态过电压，还特别在线路保护中增加了联跳三相的功能。