1000kV特高压线路继电保护特殊问题及解决对策

张诗鹏

（国网福建省电力有限公司检修分公司 福建福州 350001）

1000kV特高压线路继电保护特殊问题及解决对策

张诗鹏

（国网福建省电力有限公司检修分公司 福建福州 350001）

随着我国经济快速的发展，各方面需求都日益增加。电力作为基础性能源得到了更大量的需求，所以加快特高压输电技术的发展，实现电网技术更高层次的发展对于电力企业来说是至关重要的，也是保证社会和谐稳定发展的基础性保证。相比于500kV输电线路来说，1000kV的特高压输电系统具有容量大、距离长以及损耗低等特点，并且输电线路导线的直径相对较大、阻抗较小、具有较大的传输功率，这些都会对继电保护系统造成较大影响。本文主要阐述了1000kV特高压线路继电保护特殊问题，同时提出了相应的解决措施，希望能够对相关人士有所帮助。

特高压线路；继电保护；问题；对策

引言

随着我国经济的快速发展，我国对于电力的需求日益增加。现阶段我国的500kV电网输电能力存在着严重不足的问题，所以单单依靠现有的超高压输电技术很难满足后期电力方面的需求。因此大力发展1000kV特高压输电技术对于保证社会电力需求，提升电网质量具有非常重要的意义。特高压输电最主要的问题就是要确保线路的安全稳定运行，而特高压线路保护对于线路的安全稳定运行是至关重要的。相比于500kV超高压线路来说，1000kV特高压线路在电压等级和网架结构方面都是不同的，这就会造成很多的问题。因此，进行1000kV特高压线路保护问题及解决措施的研究对于保证线路的安全稳定具有非常重要的作用以及现实意义。

1 1000kV特高压线路继电保护的基本要求

（1）对于特高压输电线路来说，继电保护要具有四个方面的基本要求，分别为：灵敏性、可靠性、选择性以及速动性，同时要提升系统整体的等级，使其符合继电保护的基本要求。

（2）相对于高压以及超高压的线路来说，特高压线路的相关保护要更加的具有独立性，并且要具有更大的冗余度。保护系统要确保在任何状态下发生故障时都能够进行无延时的快速保护，可以同时切除线路两端的故障，防止破坏设备和系统。

（3）特高压输电线路的首要保护内容就是防止产生能够危及设备以及绝缘子的过电压。因为此种输电线路的绝缘子短时间承受过电压的能力较差，若是造成损坏就需立即更换，由于更换绝缘子而停电造成的经济损失是非常巨大的，远大于稳定破坏造成的损失，所以，线路一旦发生故障就需立即从两端同时切除故障。

2 1000kV特高压线路工程简介

本文以笔者工作中熟悉的浙福特高压工程为例介绍，浙福特高压工程1000kV输电系统如图1所示。此输电线路总长为603km，采用的是同杆双回线方式。此线路采用两套主保护方式，主要是由两套不同厂家的光纤纵联差动装置组成。第一套主保护采用的是南瑞继保的电流差动保护，第二套主保护采用的是许继电气的电流差动保护，两条线路通过交叉配套的方式保证双重化的实现。此线路保护针对特高压具有的问题增加了线路保护联跳三相功能，通过零序反时限功能来解决高阻接地故障，通过纵联标识码功能增强线路保护的可靠性。

3 1000kV特高压线路保护的特殊问题

3.1 影响1000kV特高压继电保护的相关因素

3.1.1 电容电流对于线路保护的相关影响

相比于500kV高压输电线路来说，1000kV特高压输电线路导线的等效直径会增加、阻抗会降低、传输的功率有所增加，同时线路的电容电流也会有所增加。不同电压等级的分布电容以及电容电流如表1所示。

图1 1000kV特高压输电线路

表1 不同电压等级情况下的分布电容以及电容电流情况（每百公里）

对于本文提到的特高压输电工程来说，线路全长603km所产生的电容电流达到了1644A，大约达到了自然电流的比例为64%（1000kV系统自然电流大约为2564A）。具有并联电抗器的补偿电容电流为388A（补偿度为0.75）。

电容电流会影响线路两侧电流的相角以及幅值等，同时也会影响到某些差动原理的保护方面。特别是在负荷电流比较小的情况下，更会影响到差动保护的可靠性以及灵敏度，因此要通过使用并联电抗器等补偿设备提升差动保护的可靠性以及灵敏度。

3.1.2 暂态过程对于线路保护的相关影响

相比稳态过程来说，暂态过程具有比较严重的电感电容谐振以及不同类型的高频自由振荡分量。在1000kV的特高压输电线路中，线路的阻抗角比较大、线路的感抗比较小，具有较大的衰减时间常数，所以线路发生故障时，电流就不能很快的发生突变，这就造成了较大的衰减直流分量，并且衰减的时间较慢。再加上较大的短路电流就会造成CT暂态饱和，这就造成了不但要处理CT饱和问题，同时也对差动保护区外故障CT饱和提出了更高的要求，因为CT的剩磁会造成本线CT的饱和，差动保护的整个过程都需要考虑到CT饱和问题。

另外，出于提升传送自然功率的目的，在1000kV特高压输电线路中大多通过分裂导线的方式降低波阻抗，从而降低线路电感并增加电容。这就会造成电感电容的谐振以及高频分量，最终造成长线末端故障电流中具有很大的高频分量。

3.1.3 过渡电阻对于线路保护的相关影响

1000kV的特高压输电线路过渡电阻可以达到500Ω。因为1000kV特高压输电线路距离较远，所以线路末端故障经过500Ω电阻接地时的零序电压非常小，这就造成了末端故障经过电阻短路时会造成较大的零序电流，但是零序电压是非常小的，甚至没有电压。正是因为零序电压较低，不能按照电压情况分辨所处状态，这就造成了零序方向保护不能准确判断，零序方向保护失效。

3.2 纵联保护的特殊问题

（1）在发生故障后线路两侧的断路器同时断开是非常理想的形式，这就会造成在一端电源作用下会出现行波来回反射的情况，此情况可能造成过电压的危险，会危及到系统的安全运行。所以需要认真研究保护动作顺序对于限制线路过电压的相关内容。

（2）相对低电压等级线路来说，特高压输电线路电容充电电流对于线路具有更大的影响。对于本文的特高压输电工程来说，最好的输入半径要在1000km以上，此种情况的电容电流就能够甚至超过100%的额定电流，最大情况下可以达到1644A左右。所以线路上一定要增设补偿电抗器，从而避免正常情况下发生保护误动的问题。

（3）除了要增设补偿电抗器外，特高压线路上也要安装串补电容，这也是为了防止出现方向保护误动作的可能。但是在线路上串补电容又会造成另外的问题：

①为了避免短路故障高电压对串补电容造成的破坏，正常情况下都会在电容器上并联空气气隙。这样就可能造成具有串连补偿电容器的一侧负序方向元件出现拒动的情况。

②在被保护线路内出现不对称高阻故障时，在没有串补电容的一侧电流会非常小，这样就会造成该侧的负序方向高频保护拒动的情况。只能是串联补偿一侧的断路器发生动作之后，没有串连补偿侧的负序电流才能变大，这一侧的保护才能正确的进行动作执行，这就很大程度上拖长了故障的切除时间。

4 1000kV特高压线路保护相应的对策及线路配置

对于1000kV的特高压输电线路来说，可以通过采用2种不同的原理对其进行保护，从而能够确保每条特高压输电线路具有2套保护系统（全线速动主保护+后备保护），并且这2套系统是相互独立的。

（1）第一套保护为线路纵联差动保护，此种保护主要是通过光纤纵联差动保护进行全线的速动主保护，主要包括的内容为：分相式相电流差动保护、分相式突变量电流差动保护以及零序电流差动保护等。

（2）第二套保护为线路纵联差动保护，此种保护主要是以光纤纵联差动保护构成全线速动主保护，主要包括的内容为：分相式相电流差动保护、分相式突变量电流差动保护以及零序电流差动保护等。

（3）这两套保护方案中都配置了距离I段以及零序I段，都将其当成了近端的速动主保护，同时配置有Ⅱ、Ⅲ段相间以及接地距离保护，并且将二段式的零序保护或者是将反时限的零序过电流保护当成后备保护使用。除了单相的重合闸之外，断路器的辅助保护装置还具有失灵保护、死区保护、充电保护等方面的作用。同时，为了解决特高压输电线路长，线路轻载或空载时线路电流电流大，容易造成线路末端过电压，因此特高压每套线路保护需配置一套远跳就地判别装置，就地判别装置与过电压保护合用。每回线路各侧的就地判别装置按双重化、“一取一”的跳闸逻辑配置。

浙福特高压工程1000kV特高压输电线路保护的功能以及类型如表2所示。

表2 浙福特高压工程1000kV特高压输电线路保护的类型以及功能

5 结束语

随着我国社会各个方面较快的发展，我国的电力需求日益增加。1000kV特高压输电已经成为了现阶段需要重点研究的技术内容。其中的重点内容之一就是继电保护的相关问题，其关系到线路的可靠性以及稳定性。电力企业要重点分析其所具有的特殊问题，并采取针对性的保护措施提升其可靠性和稳定性，为我国的电力行业发展做出更大的贡献。

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1004-7344（2016）20-0080-02

2016-7-1