浅析高压直流输电线路继电保护技术

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  摘 要:现阶段,随着电力行业迅速兴盛,高压直流输电这项工程已渐渐取代了交流输电,且被广泛的运用。为确保高压直流输电是安全可靠的,应该不断的对高压直流输电线路中应用的基点保护技术进行完善,保证其安全性。下文对高压直流输电保护工作存在问题进行阐述,并对保护线路设计及技术进行具体分析,确保高压直流输电持续发展。
  关键词:继电保护技术;高压直流输电;保护线路;安全性
  高压直流输电被广泛应用,主要原因是其具有传送远、方便调功率、容量大和容易电网互联等特点,也因为这些特点得到了人们渐渐地了解、关注。我国虽然属于直流输电的一个大国,但是还存有一些缺陷,比如技术不具备独立性,并只有依赖于外来技术才得以生存,同时直流输电这一工程的跨越输电不够完善,导致线路不能正常运行。而对气候不同的区域进行输电时,就会对技术有着很高要求,并且出现线路故障的几率就会很高。由此可以得出,对直流输电线路进行继电保护工作变得尤为重要。
  一、继电保护技术运行中存在的影响因素
  对于继电保护技术的应用中存在四个影响因素,其中包括:雷击、高频、辐射以及静电时放电,因此只有针对因素进行具体分析,并利用科学方法减少影响因素的存在,从而确保继电保护技术可以正常运行。
  首先,雷击影响因素。如果出现雷电天气,高压直流输电线路就会存在很高的危险,因为线路中有与地面相连接的部分,所以很容易发生雷击危害。当线路发生雷击时,会随之产生高频电流,同时电位也会逐渐上升,严重的状况下,可能把整体电路破坏掉。其次,高频影响因素。继电保护在运行过程中,必须在同一时间内进行隔离开关动作,否则在触点间就可能出现电弧,这些电弧就会对过电压产生影响,从而引发高频电流,导致线路系统工作不能正常运行。再次,辐射的影响因素。在高压直流输电线路运行中,可能存在相应辅助器件如通信设备、步话机等,这些器件可能会对周围环境产生大量辐射,同时出现高频电压,从而导致错误信号。最后,静电干扰的影响因素。在天气晴朗时,空气会变得非常干燥,这时工作人员身上的服装可能会发生静电。因此在操作的过程中,接触电气元件会随之放出电,而在放电过程中,会造成不同危险后果,若是结果太过恶劣,可能会造成电气元件的破坏,而这种破坏会使继电保护系统出现瘫痪情况。
  在高压直流输电线路中合理应用继电保护技术可以在出现故障时,对线路故障进行迅速且有选择性切除工作,避免出现故障元件破坏的情况,从而确保高压直流输电线路可以正常的运行。继电保护技术还可以及时反映电气元件运行状态,并及时的发出信号,减少跳闸、负荷的现象发生,同时这一技术还能反映出运行异常状态,并且继电保护装置还可以有时间上的差异。
  二、对继电保护技术具体分析
  (一)高压线路的主保护
  因影响高压线路的主保护因素有很多,所以设计者在具体设计时,应该把高压主保护的线路与实际环境相结合。而在对线路进行规划的时候,应该用两台不同原理的装置来进行,并且应用在不同的通道内,其中一台装置可以运用纵联分相电流差动来进行保护工作,另一台选择纵向相电压补偿纵向来对装置进行保护。
  (二)高压线路的后备保护
  在线路的保护中后备保护主要担当的是补充者角色,但是它的作用不可忽略。因此,在对后备保护进行设计时需要注意的是:第一,设计人员应重点掌握线路的两侧,避免出现一切的故障差。第二,应该对保护设备的相间距离、接地距离进行整体的配置工作。第三,在进行距离保护时,可以不只是传统的圆形或是四边形等,可以把微机保护思维方式相结合,做到全方面的提高,从而确保系统可以稳定运行。
  在后备保护的过程主要包括:第一,对并联电抗器进行保护。这个机械的作用是,如果直流输电线路发生了故障,就会触动其自动保护的装置;若是经过诊断,发生的故障超出线路能承受范围的话,就会触动并联电抗器装置,并迅速的断开线路两侧的断路器,从而减少故障所引起的惨重后果,有效的起到线路保护作用。第二,对自动重合闸装置进行保护。自动重合闸在实际的应用中包括快速重合闸、单相重合闸和三相重合闸三种模式。自动重合闸具体模式的应用有不同选择方法,首要选取方式是电压水平;而如果是非全相的保护下,如果电压的倍数超过了规定的范围,就会选择单相重合闸;但若是在允许的范围内,则选择三相重合闸会比较安全。
  三、继电保护技术应用于高压直流输电线路哪些保护
  (一)应用于行波
  在满足直流输电的条件下,最主要的保护措施为行波保护,其主要原理是:通过线路出现故障时,并对故障点和线路两侧之间所传播出的反行波,进行故障的判断。而现阶段,在直流输电线路中对行波的保护方案主要为SIEMENS、ABB两种方法。其中SIEMENS方案,主要是依据是电压微分,并且反行波要在10毫秒内来确定故障,而ABB方案,利用极波来进行故障检测,并可以确定出地模波的故障等级。而SIEMENS的检测速度要比ABB要慢很多,因为两种保护方案的检测方法不一样,所以效果也存在着差距。
  但是,两种保护还存在很多的问题,例如:在实行保护方案时对样本的采集要求过高、干扰因素过多、出现故障时电阻能力小等问题。考虑这些运行中的问题,电力学者做出了很多的尝试如:对于保护方案进行优化;对于行波距离的保护工作进行完善等。
  (二)应用于微分欠压
  在直流输电线路保护工作中微分欠压是主要保护目标,并且还成为后备保护的一部分,其主要是对电压幅值水平、微积分数值进行检测并保护。在微分欠压的保护中,SIEMENS及ABB的原理一致,并且主要工作是对幅值、电压微分进行测定,同时还应该把行波及电压微分定值的保护保持一样。而就行波保护而言,微分欠压的保护速度比较缓慢,但是却能有效提高保护工作的准确度。
  (三)应用于低电压
  低电压的保护属于后备保护,其主包括微分欠压保护及行波保护。它的保护主要分为两种,一种是线路低电压的保护,另一种是极控低电压的保护,而后者比前者的保护定值要低。
  (四)应用于纵联电流差动
  在直流输电保护中纵联电流差动属于后备保护,它的设计只能应用在高阻故障上的切除工作,其选择双端电气量来进行保护工作,从而实现绝对性的选择。但是纵联电流差动还存在一些不足,没有考虑到电容及电流,同时等待时间较长等问题,使纵联电流差动的保护没有做到自身作用。
  结束语:
  综上所述,高压直流输电进行继电保护还存在诸多漏洞,例如系统的原理比较单一、理论存在缺陷、可依据性差等。针对以上漏洞应对其实现优化,首先,在发展过程中合理的把直流输电优点进行结合,并鉴戒交流输电成功的案例及经验;其次,应不断完善继电保护技术存在的不足,只有加强科学性的探索,继电保护技术就可以得到很好的改善。因此,在提高电能安全性的同时,进一步推动我国电网建设,促进电力行业全面的发展。
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