（中国南方电网公司超高压输电公司柳州局 广西柳州 545006）
摘要：接地极是特高压直流输电工程重要的组成部分，起到为双极不平衡电流提供通路以及钳制中性点电压的作用。为防止大量直流电流入地造成的电磁效应、热力效应以及电化效应对换流站周边的人畜以及电力设备造成显著的影响，接地极距离直流换流站往往有几十甚至上百公里，换流站与接地极之间的电气连接则主要依靠接地极引线实现。过长的距离不仅极大地增加了接地极引线的投资成本，也增加了接地极引线故障的概率，还造成换流站中性点电位抬高，增加了接地极引线保护和绝缘配置的难度。实际运行中，已多次发现接地极线路保护不正确动作的情况。也有不少学者针对接地极线路保护不正确动作的案例做了分析研究。若能对接地极线路保护存在缺陷进行原理性的分析，则有助于改进接地极线路保护策略，保证直流输电系统的安全运行。本文在介绍接地极线路保护配置的基础上，通过理论分析，厘清了接地极不平衡保护和阻抗监视存在的缺陷，并有针对性地提出了相关优化和改进建议。
关键词：接地极线路；不平衡保护；阻抗监视；性能分析；故障隔离
1现有接地极线路结构及保护配置
1．1现有接地极线路结构
接地极线路的连接方式如图1所示。
由图1可知，考虑到接地极线路最大流过电流可达数千安培，现有特高压直流工程接地极线路采用同杆双回并架的方式布置，两回接地极线路并列运行。杆塔常采用“十”字形塔，1根地线挂在塔顶，2根导线分挂在杆塔两侧，呈水平排列。每回接地极线路采用双分裂导线，两根子导线水平排列。
1．2现有接地极线路保护配置
现有特高压直流工程中接地极线路主要配置有如下3种保护：接地极线路过负荷保护、接地极线路不平衡保护和接地极线路阻抗监视。其中接地极线路不平衡保护以及接地极线路阻抗监视主要应对接地极线路异常接地的工况，因此这里主要介绍不平衡保护以及阻抗监视的原理。
1．2．1接地极线路不平衡保护
如果接地极线路流过较大电流，一旦1条接地极线路发生接地或开路，两条线路会出现比较大的差流。根据这一原理，接地极线路不平衡监测通过检测接地极线路电流(IDEL1和IDEL2)计算两条线路之间的差值以判断线路是否发生故障。一旦保护被触发，监控平台上将出现报警信息。
保护的判据及定值设置原则如下：
IDL_NOM=5000A；
保护判据：接地极线路差动电流IDEL_DIFF=|IDEL1－IDEL2|＞Δ
典型定值：Δ1=0．02×IDL_NOM；
Δ＞Δ1，延时1s，告警。
1．2．2接地极阻抗监视策略
高压直流输电工程接地极线路采用双回并架的方式将双极不平衡电流输送至接地极，双回线路共用一套接地极线路阻抗监视系统对线路故障状态进行检测。
ELIS系统在换流站内向接地极线路注入13．95kHz的高频电流，同时对注入点的同频电压进行检测，并计算出接地极线路的阻抗。ELIS系统的动作条件为
由此可见，虽然故障时监测装置检测到的阻抗与正常运行点阻抗间的偏差大于30Ω，但由于检测阻抗与整定值间偏差小于30Ω，根据传统ELIS的动作特性，监测装置出现拒动。
3接地极线路保护改进及故障隔离建议
由上述分析可知，目前的接地极线路保护动作性能不佳，容易产生拒动，且动作结果缺乏有效的故障隔离手段。针对上述问题，可从以下两方面开展对策研究。
3．1改进保护策略
针对接地极组成结构，分别在两条接地极线路的近站端和极址端安装专用的电子式电流互感器，在原有接地极不平衡保护的基础上实现纵联电流差动保护，通过横向和纵向比较两条接地极线路的差动电流实现对故障类型的辨识，提高保护动作的灵敏性和可靠性。
3．2提高保护隔离故障的能力
接地极线路保护均已告警作为出口，后续的故障隔离均需依赖人工进行。因此，在接地极线路保护出口后增加合理的顺序控制行为，是提高保护有效隔离故障能力的重要保障。可考虑以下3种隔离故障的顺序控制行为：
1)自动双极平衡功能；
2)自动大地回线方式转金属回线方式功能；
3)利用NBGS辅助熄弧功能。
4结论及建议
在掌握接地极线路不平衡保护和阻抗监视原理的基础上，理论分析了两种保护的保护性能，得到以下结论：
1)接地极线路不平衡保护无法保护接地极线路全长，保护的灵敏性与双极不平衡电流和过渡电阻有关，不平衡电流越小，保护灵敏性越低；过渡电阻越大，保护灵敏性越低。同时，不平衡保护不具备监测接地极线路双回线同点故障的能力。
2)由于注入信号的频率过高，阻抗监视装置的测量阻抗与故障距离呈现周期变化，传统距离保护的整定原则无法适用。利用测量阻抗与正常阻抗偏差实现的整定方法受线路参数变化的影响，导致阻抗监视在实际运行中有拒动的可能。
3)进一步改进接地极线路的保护策略，提高保护的故障隔离能力，是保证直流系统安全运行的有效措施。
参考文献：
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作者简介：
杨明伟 （1989.10.11）男 学历：东北电力大学电气工程及自动化 单位：中国南方电网公司超高压输电公司柳州局 研究方向：高压输电
论文作者:杨明伟,袁锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/20
标签：线路论文; 阻抗论文; 不平衡论文; 故障论文; 电流论文; 灵敏性论文; 动作论文; 《电力设备》2017年第13期论文;