特高压线路继电保护配置方案的探讨

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【摘要】 依据国内外相关的保护配置情况以及运行经验，结合特高压线路的结构以及运行特点，对特高压线路继电保护涉及的输电线路保护、断路器保护和并联电抗器保护等方面配置进行了介绍，并对这些保护的特点及保护相互配合情况进行了探讨，给出了继电保护配置方案，为特高压线路继电保护的配置提供了一定的参考。

【关键词】 特高压线路 继电保护 配置方案

本文依据国外的经验与国内特高压继电保护工作的研究成果，对特高压线路的继电保护配置原则进行了探讨。

一、特高压线路的结构与运行特点

（1）从电压方面来讲，考虑到1000kV、750kV输电线路其波阻抗小于500kV输电线路的波阻抗，输送的自然功率会很大。因此特高压输电线路的输送功率较大，因此系统稳定问题尤其突出。（2）特高压输电线路采用分裂导线即4～6根分裂导线，降低了电压损耗和能量损耗，但增大了线路分布的电容，使得单相接地故障发生时潜供电流的增大，影响到单相重合闸的时间与成功率。（3）特高压输电线路的送电距离长、负荷重，所以使得电流互感器变比选择较大，因此故障发生时的传变二次电流较小。（4）空载运行或线路一侧断开的情况下，会产生过电压，有可能使设备绝缘损坏。所以线路的两端同时设置并联电抗器，来降低过电压。（5）为提升输送容量，线路很有可能采取串联电容的方式补偿。

二、特高压线路的继电保护配置方案

2.1特高压线路的保护配置

（1）主保护的配置

特高压线路要有两套不同原理用来快速切除所有故障的主保护，以下是几种在我国运行成熟的几种主保护。

纵联距离保护能够兼做主保护与下一级线路的保护，保护范围大致固定，不会受系统运行方式变化的影响，如果需要还可以欠范围和超范围整定，从而实现闭锁式、允许式、远跳式等各种纵联保护方式。但是系统振荡时对其影响很大，必须采取振荡闭锁措施，这将有可能影响到保护的可靠性，并且过度电阻和电压对其影响较大。

工频变化量方向纵联保护在500kV与220kV线路保护上应用很成功，可以反映全相和非全相状态的各种故障，不受系统振荡、负荷电流的影响，而且动作速度快。虽然只能反映故障产生的初始瞬间，不能反应故障全过程，但作为方向元件灵敏度能够保证。所以，该保护可以成为特高压线路保护的主保护。

分相电流差动保护已经成为一种广泛应用的线路保护方式，其保护范围可以保护全线路，不受系统振荡以及运行方式影响，虽然需要补偿电容电流，但过渡电阻对其影响小，具有选相功能。

相电压补偿方式方向纵联保护可以成为第二主保护，能够反应全相与非全相状态下各种故障以及非全相状态下除两相接地外其他各种故障的全过程，不受非全相状态和全相状态系统振荡的影响，在反方向的各种故障以及各种过渡电阻故障都有很强的方向性。在单相接地时允许过渡电阻的能力较差。该种保护也可以作为非全相故障状态下的保护。

工频变化量方向纵联保护作为特高压线路的第一主保护，分相电流差动、负序方向、零序方向和相电压电流突变量方向相结合的纵联保护或相电压补偿式方向纵联保护为第二主保护，相电压补偿式纵联保护作为非全相状态下的保护。

（2）后备保护的配置

特高压线路的后备保护可采用距离保护。特高压输电线路通常比较长，所以线路上任何故障时至少存在一端的距离Ⅰ段可靠动作，同时产生直跳信号去跳对侧断路器，这样也可以保证在两套主保护都退出但内部故障时，线路两端排除故障的时间差为40～60ms。距离保护应采用振荡闭锁与电压回路断线闭锁的措施。Ⅱ、Ⅲ段为本线路与相临线路的后备保护，可以传送允许信号，并在对端保护监控下跳闸。

2.2 断路器保护和自动重合闸

特高压采取的断路器保护和高压、超高压线路断路器保护一样。其失灵保护必须设三相和单相启动回路，相电流元件和可以瞬时复归的保护出口接点串联构成每项的启动回路。相电流元件必须保证有足够的灵敏度，如果灵敏度不够可以采用多种启动量启动来保证灵敏度。保护出口信号启动失灵保护，可不带方向。

采用单相重合闸应计算是否出现过电压，若采用还应计算重合闸不成功时，两端同时切除故障相后另外切除其他两相的顺序。因为特高压输电线路振荡发展较慢，必须先考虑快速重合闸，而后才是检无压与同期的三相一次重合闸。

2.3并联电抗器的保护

特高压线路输电距离很长，分布电容较大，为了防止过电压需要减少容性无功功率和，必须加装容量较大的并联电抗器。并联电抗器内部和引出线的各种故障必须有完善的主保护和后备保护。若并联电抗器内部故障切除后产生不能允许的过电压，就要在切除电抗器的同时跳开断路器。依据系统运行方式，正常运行时并联电抗器可能不投入，但是在线路故障保护跳闸时应马上通过自动装置投入并联电抗器。

三、结论

高压和超高压线路的继电保护运行经验是特高压继电保护的基础，与此同时特高压线路本身具有自身的特点的，如一次设备耐受工频和操作过电压的欲度较低，这个问题在特高压线路种最突出发。结合多年继电保护运行的经验和发展的保护原理，通过分析特高压线路的特点，合理有效的配置保护方案是特高压线路安全稳定运行的重要保障。

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