±800 kV特高压直流输电系统故障及控制策略

石健

摘 要：目前，我国的电力事业的不断发展，±800 kV特高压直流输电系统被广泛的应用于我国的电网建设中，使我国的电网不断完善，更加安全、稳定。但是，在建设过程中，仍然存在很多问题，输电系统从设计、研究、建设到测试、运行，需要利用很多技术保障电压的稳定性以及安全性。文章通过分析±800 kV特高压直流输电系统可能出现的故障，提出相应的控制措施。

关键词：±800 kV特高压直流；输电系统故障；控制策略

中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-095-02

随着我国经济的不断发展，南方电网也在不断的更新和完善，虽然很多偏远地区完成了通电，但是各地的电网输电能力还存在很大的差距，电力资源依然分配不均衡。由于我国的东部地区经济发展较快，用电量较大，西北地区经济电力资源相对较多，但是电力负荷较小，只有将电力进行合理的输送，才能达到电力资源的平衡[1]。但是远距离的±800 kV特高压直流输电系统在运行和建设的过程中，要遇到很多实际的困难。特别是在运行过程中，系统一旦出现故障，会造成很多影响。针对我国±800 kV特高压直流输电系统在运行过程中的电压控制保护系统、电压与绝缘配合、直流偏磁以及交直流混合电网的稳定等方面的问题，现提出以下研究结论，为我国的±800 kV特高压直流中的输电系统故障提供控制策略方面的理论依据。

1 ±800 kV云广特高压直流输电系统的特点

±800 kV云广特高压直流输电工程穗东站，主要有输电容量大、送电距离远和电压等级高等特点。其中，穗东站输电容量为500万kW，原来只能达到300万kW，大大增加了送电容量。电压等级高出超高压的1.6倍，大大提高了用电的安全性。另外，云广穗东站输电系统从云南的楚雄市至广东的穗东，全长 1 418 km，是我国目前的南方电网中技术含量最高的一段，使北方和南方的电网得到了有效的连接 。在直流输电系统中采用RTDS作为一种直流仿真系统，可以对电路进行相关的控制保护，主要包括系统分析、闭环测试、仿真培训等，通过模拟的系统参数，对特高压直流输电系统的输电能力进行评估，避免输电系统出现故障。±800 kV云广特高压直流输电系统的模型如图1所示。

2 ±800 kV特高压直流输电系统产生故障的原因

2.1 电压控制保护系统的故障

在每一项电网工程中，直流电压控制保护系统是整体工

程中最重要、技术难度最高的部分。主要包括对直流电的保护、直流控制保护系统的设计、阀触发的控制、相关的软硬件设施技术、直流电系统的运行等方面的技术，控制保护系统对特高压直流输电系统带来的故障是造成电网故障的主要原因。当 ±800 kV特高压直流输电系统单向电流为4 000 A时，就会造成输电系统的直流偏磁，使电路的大功率不能正常运转，导致电网的不稳定[4]。同时当控制保护系统出现故障时，也容易引起输电端单向或双向停止运转，使受电端的直流电源缺失，从而整体直流输电系统的频率下降，直流输电系统不能够再次正常运行，使电网遭受巨大损失。

2.2 电压与绝缘配合引发的故障

由于云广特高压直流输电系统全程距离较长，需要经过冰雪、雨水、高海拔等区域，这些自然环境和气候条件影响了输电线路的绝缘层，电压与绝缘设计必须要考虑配合问题，对架空线路的过电压水平、换流站的数据分析等，对电压和绝缘的配合研究都具有重要意义。对于寒冷地区气压较低，容易造成绝缘子污闪电压下降，导致电压不稳。由于电压受气候的影响容易引发故障，所以要加强对绝缘子的研究和选择。

2.3 直流偏磁引发的故障

在云广电路输电系统中，所用的电力变压器较大，导致励磁电流量小，一般直流偏置是励磁电流的1～1.5倍。但是在变压器中量很小的电流也会引起直流偏磁，会造成电流发生严重的畸变，同时也会引起高次谐波出现，不仅会使变压器遭受损害，也会影响整个电网的正常运行。±800 kV特高压直流输电系统的接地电流一般达到了4 000 A，电流量较大，偏磁现象一旦发生，将造成不可估量的损失。

3 对±800 kV特高压直流输电系统故障的控

制策略

3.1 电压控制保护系统的故障控制策略

电压控制保护系统的在电网建设中是重点，由于我国在未来的换流阀将采用12脉动串联阀，所以更要注意对电压控制保护系统的建设。要能够解决在多回流电集中时的换相问题，将现代通讯系统和电子信息技术广泛的应用于电压控制系统中，能够实时的掌握电压稳定和电网运行情况，使各部门对电力的调度加强配合，统一调度，保证电力输送系统的稳定和安全[5]。除了对电压控制保护系统进行人工监控外，还要采用相关的只能控制系统，以便快速的发现问题，并及时进行解决，要合理的选择电流控制的方式，建立合理有效的电压控制保护系统的仿真系统，并将仿真系统与保护系统进行有效的结合，直流输电系统的特高压的仿真系统与保护系统连接方式，如图2所示。

3.2 电压与绝缘配合引发的故障控制策略

针对电压与绝缘配合引发的故障这一问题，需要解决绝缘子的选择问题，才能对电路进行控制。通常有玻璃、瓷以及合成的绝缘子可以选用，但是在寒冷以及高海拔区域，如果选择瓷或玻璃类的绝缘子，虽然起到了抗寒、抗气压的作用，但由于距离较远，材料造价相对较高，使建设成本增高，因此不能全程采用此类材料。而合成绝缘子相对玻璃和瓷，造价较低，耐污染和闪电能力较强。我国多采用复合绝缘子，可以有效的是杆塔尺寸变小，缩减绝缘子的长度，能够在长距离的电网建设中减少造价，节约资源。另外，将绝缘子制作成伞裙形状，可以增加绝缘子的使用寿命，减少电路运行中绝缘子的折损。因此结合电压的设计，将绝缘子与电压进行有效的结合，可以促进电网的正常运行。

3.3 直流偏磁引发的故障控制策略

直流偏磁对电网运行具有河大影响，经过大量研究发现，对直流偏磁控制措施可以分为以下四条：

①可以将电阻串联在变压器的中性点上，使变压器中的直流电流得到限制，保证电流处于正常范围内。

②将直流电压源或关键变压器的消磁圈放置于变压器的中性点上，使变压器产生直流偏磁现象时，可以通过反向补偿电流进行控制，避免磁性对电流产生影响。

③可以采用电容串联在变压器的中性点上，保证变压器产生的直流电流能够快速的被阻断[6]。④将电容串联在变容器的出线上，使电流通路能够被有效的阻断，保证电流不被释放产生偏磁。

4 结 语

±800 kV特高压直流输电系统在运行中容易出现故障，所以在电网建设前，要做好实地勘测和设计工作。同时，在电网运行的过程中，要严格按照规定的电压、电流及相关参数进行控制，增大电流的额定功率就会导致电压不稳，电网运行失去控制。要加强对直流输电系统的监测，发现系统故障后，要立即采用增加补偿电容和电阻的方式，对电流进行控制，展开保护系统，提高系统整体的稳定性。另外，云广±800 kV特高压直流输电系统中的SVC容量增大以后，可以有效的使故障系统快速的恢复正常。我国的各项系统保护技术还不够成熟，在未来的研究中，仍然需要作出不懈的努力，才能促进我国电网的发展。

参考文献

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电力系统自动化，2009，（1）.

[2] 李爱民，蔡泽祥，任达勇，等.高压直流输电的控制与保护对线路故障 的动态响应特性分析分析[J].电力系统自动化，2009，（1） .

[3] 黄志岭，田杰.基于详细直流控制系统模型的EMTDC仿真[J].电力系 统自动化，2008，（2）.

[4] 颜秉勇，田作华，施颂椒，等.高压直流输电系统故障诊断新方法

[J].电力系统自动化，2007，（16）.

[5] 段玉倩，黎小林，饶宏，等.云广特高压直流输电系统直流滤波器性能 的若干问题[J].电力系统自动化，2007，（8）.