特高压输电线路保护研究.pdf

交流丑000肽V犄高压输咆线路继咆保护特殊问题研究柴济民郑玉平张哲李园园吴通华赵青春刘革明(南京南瑞继保电气有限公司，南京为了加强电网的传输能力，实现“西电东输、北电南送”和全国统一的网架结构，中国将在已有的以500kV超高压输电线路为骨架的电网基础上建设750、1000kV交流特高压输电线路和±800kV特高压直流输电线路[1]。中国国家电网公司已经启动了晋东南南阳荆门交流1000kV特高压试验示范工程，这是中国即将出现的最高电压等级交流输电线路。本文对晋东南南阳荆门1000kV输电线路的继电保护进行了研究，讨论了示范工程继电保护所面临的特殊问题，为示范工程以及未来的1000kV特高压线路继电保护提供了研发的依据。1000kV输电线路参数的特点特高压输电线路单位电阻小，漏电导小、分布电容大[z’3]。为了提高特高压输电线路的传输能力，减小其电压损耗和能量损耗，提高输电线的自然功率，特高压线路多采用分裂导线(750kV常用4～6根，1000kV常用8～12根)，加之特高压输电线路输电距离长，从而导致分布电容较大。表1列出了不同电压等级下每百公里的分布电容值。表2列出了220～1000kV各电压等级下单位线路电抗与电阻的比值。可知特高压输电线路的单位电感与单位电阻的比值明显增大，这又是特高压输电线路的一大特点。同时，由于特高压输电线路相间距离大，对地绝缘好，其漏电导在分析中可以忽略。211100)臣摘要卫交流1000kV特高压输电线路是我国未来统一电网的骨架，与常规电压等级线路以及超高压输电线路相比，1000kV特高压输电线路电气量和运行特性都有其特殊性。1000kV输电线路分布电容大，单位电感电阻比值较大，线路长度长，在发生故障或者系统操作等条件下特高压输电系统将呈现出相对更为明显的暂态过程；lOOOkV线路输电距离较大，线路的分布参数运行特性明显，常规距离保护测量阻抗与故障距离成正比这个理论前提有可能不再成立，距离保护的精度将会受到影响；lOOOkV特高压线路分布电容较大，无论在暂态过程还是稳态运行时候都有可能有较大的电容电流，这对分相电流差动保护有可能有较大的影响。特高压线路这些新特点对二次继电保护提出了新的要求。本文分析了1000kV特高压输电线路在故障暂态过程、空载合闸、高阻接地等条件下相关电气量的特点，同时对已经得到成熟应用的相关输电线路继电保护原理所面临的特殊问题进行了讨论，从而为交流1000kV输电线路继电保护装置的研制和开发提供了相关的依据。K关键词习特高压线路继电保护故障分量过电压引言表1不同电压等级每百公里线路分布电容表2各电压等级输电线路单位电阻电抗比12电压等级(kV)正序电容(肚F)零序电容(“F)xfR3～3．510～132203305007501000O．861．1131．231．361．397O．61O．77O．84O．936．842035’量：=Z一、7"／点间的输电距离。f2c蝴，+知∥，r输电线路的传输常数，)，一口+j口一√(R，+j∞L，)(G，+jcuC，)；Zc一输电线路的波阻抗，Zc一√筹器；卢=墓一熹k土上㈤特高压输电线路一般较长，电压电流的传送呈现明显的波特性‘2’3]，各电气量如图1的系统图所示，赢。lU1、工。——线路首端(优端)电压、电流；2——扎处电压、电流；尺，、L。、G，、C。——分别为输电线路单位长度的电阻、电感、电导、电容；的时候，波阻抗为242．5Q，每百公里的充电功率为533Mvar，自然功率为4546MW，传送自然功率时候二十一世纪输配电技术的创新与发展——第六届输配电技术国际会议论文集3特高压线路的运行特性其稳态运行方程(暂不考虑并联电抗器)为}j规，)式中由于并联电抗器可以补偿线路的对地电容，消除电容效应，在超、特高压输电线路上为了限制过电压，一般都装设有一定容量的并联电抗器。按照容量定义的并联电抗器补偿度为[4]其中Qc为空载长线的无功功率，QI，为电抗器容量；Xu为并联电抗器的大小，设全线的正序容抗为Xc，。1000kV输电线路电气量的特点4．1分布电容电流高压长线的分布电容导致对地电容的增加，这是一个基本的电气现象，在一般的高压线路上，这个问题并不严重，但是随着电压等级的增高，单位长度的分布电容相应增大(见表1)，同时电容电流就明显增大，表3列出了各电压等级下每百公里的分布电容电流(有效值)。根据晋东南南阳荆f-j1000kV交流特高压电流示范工程的线路参数，当线路的并联电抗器不投人运行每相的负荷电流为2500A，而每百公里的电容电流为253A，300km线路为759A，达到额定负荷电流的30％左右。在特高压线路上，高补偿度的并联电抗器的接人大大削弱了线路分布电容的作用，使得稳态电容电流下降了很多。以晋东南南阳线路为例，未补偿前的电容电流高达约