（国网太原供电公司 030000）
摘要：特高压输电线过电压是发展特高压电网所必须研究的课题，它不仅影响到变压器，断路器等电力设备绝缘强度的设计，而且还直接关系到电力系统能否安全可靠的运行。本文对特高压输电线路过电压的现状进行了研究，并分析了特高压输电线路的工频过电压和操作过电压的产生原因，针对抑制保护特高压输电线过电压给出了几点措施。
关键词：特高压输电线；过电压现状；原因；保护措施
特高压输电线路的“过电压”在电网运行中是一个关键的技术问题：其不仅关乎变压器及断路器等设备绝缘性能高低，更直接影响着整个高压输电网能否安全平稳运作运行。与我国已有的500kV输电线路相比，特高压输电线路输送容量大，损耗小，对于长距离、大容量水电输电工程经济技术性能更加优越。因此，为实现西电东送和在更大范围内满足资源优化配置的需要，我国大规模发展特高压输电已经是势在必行。
1 特高压输电线过电压的研究现状
特高压线路参数与超高压线路参数相比，为了提高特高压输电线路的输电能力，减小电压损耗，其分布电阻和电感较小；而分布电容较大；此外特高压输电线路一般较长，因此，电压、电流在暂态过程中呈现波的特性。尤其是在故障和断路器操作过程中更为明显。到目前为止，国内外学者提出很多关于过电压分析计算的方法，不同之处主要在于长线模型的处理方法上。
最早对过电压进行分析研究的方法是内部过电压模拟装置，或称瞬态网络分析仪(TNA)。其优点在于能够形象地深入了解现象的发展过程，但由于受到设备的限制，很难改变系统的接线和调节元件的特性。而借助现代的数字计算机对过电压进行数值计算则可以避免这种限制。一旦通过软件编程，建立较为准确的计算方法，能有意识地改变某些参数，从而对过电压的一些影响因素的敏感性进行分析。
60年代以来，对过电压的数值计算，不同计算方法的主要区别主要是对分布参数长线的处理方法的不同。其主要的处理方法主要有：行波法；差分法；拉普拉斯变换法；用集中参数的T或II型链代替分布参数长线的方法。
2 工频过电压的产生原因
工频过电压的大小不仅直接影响操作过电压的大小，而且还是选择避雷器额定电压的依据，其可能危及设备及系统的安全运行。特高压系统的工频过电压与超高压系统有相似之处，但其输送容量更大，距离更远，线路的充电功率更大。工频过电压产生的原因主要有以下几点：
第一，空载线路的电容效应。如果输电线路突然从负荷侧断开，那么线路就进入了开路状态。此时线路上，特别是其末端上，会出现较高的电压升高；在系统并车前，先从电源侧投入线路时，也会导致同样的情况，这些过电压就是由空载线路的电容效应引起的。
第二，不对称短路。不对称短路是输电线路最常见的故障形式，短路电流中的零序分量会使健全相上出现工频电压升（常称为不对称效应)。系统中的不对称短路故障，以单相接地故障最为常见，且引起的工频电压升高也最为严重。
第三，线路甩负荷效应。当输电线路重负荷运行时，由于某种原因线路末端断路器突然跳闸甩掉负荷，也是造成工频电压升高的原因之一，通常称为甩负荷效应。甩负荷前线路输送的潮流，特别是向线路输送无功潮流的大小，它决定了电源电动势E的大小。一般来讲，甩负荷前，若线路上输送相当大的有功及感性无功功率，电源电势必然高于母线电压。甩负荷后发电机的磁链不能突变，可简单认为电源暂态电动势在短暂时间内维持原来数值，向线路输送功率越大，电源的暂态电动势也越高，计算工频电压所用等值电势越大，工频过电压也就越高。
3 操作过电压的产生原因
任何操作，不论是计划操作还是事故操作，都会发生操作过电压。操作过电压是当系统内进行断路器的正常操作时，由于系统内含有许多非线性特性的避雷器、铁磁电感，以及具有分布参数特性的输电线路等电磁元件，会使系统的运行状态发生突然变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间电磁能量的互相转换及重新分布，从而出现一个过渡过程。在这一过程中常常出现强阻尼情况，产生操作过电压。操作过电压具有幅值高、存在高频振荡、强阻尼及持续时间短等特点，不同于工频过电压和谐振过电压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电力系统中常见的操作过电压如下：
(1)中性点绝缘电网中的间歇电弧接地过电压。
(2)开断电感性负载(空载变压器、电抗器、电动机等)过电压。
(3)开断电容性负载(空载线路、电容器组等)过电压。
(4)空载线路合闸(包括重合闸)过电压及系统解列过电压。
操作过电压不仅与系统的运行方式有关，而且与设备的配置、性能、参数密切相关。如线路长度，电网的结构，设备特性，电压等级等因素发生变化，则操作过电压的水平就会不同。
超高压和特高压远距离输电线路由于空载长线的电容效应，引起很大的工频电压升高，而工频电压升高常伴随操作过电压出现，其大小直接影响操作过电压的幅值。在工频电压升高的基础上常出现幅值很高的合闸(重合闸)过电压。随着断路器性能的改善及并联电抗器的存在，使切空线过电压的幅值和出现的概率大大减小了。因而特高压电网中合闸(重合闸)空载线路过电压成为典型的操作过电压。
4 特高压输电线过电压的抑制保护措施
第一，在线路中并联高压电抗器:高压电抗器并联过程中，在高压输电线的末端和地之间进行，其主要目的是无偿无功:电网类型为750 kV, 500 kV、220 kV, 110 kV, 35 kV, 10 kV时，高压电抗器的功效主要表现在吸收充电容性无功:运行电压的调整可通过电抗器的数量来把控。并联高压电抗器对缓解操作过电压也有显著作用:当高压输电线路中断路器接连或断开元件时，断口处便会出现操作过电压，安装高压电抗器后，操作空载线路时，线路上的剩余电荷随电抗器排入地下，电路口电压上升，避免断路器发生重燃现象，从而降低操作电压:
第二，合理使用避雷器:避雷器的选用，首要考虑其绝缘性能:阻容保护器便是其中一种，选择合适的阻容，可降低电压上升的幅度，减少其对高压输电线路及设备的损耗：据笔者经验而言，选择时应以吸收电阻：100-200。相比较之下，功率大于等于100 w为最合适参数：同时避雷器的选择要考虑其尺寸、重量等因素：氧化锌避雷器c或称为h40A)在正常状态下，电流通过量仅有几百微安，基于此优势，将其设计为无间隙形式：当过电压产生时，电阻片吸收的电流迅速增加，在此过程中释放过电压的能量，使高压输电系统恢复正常运转状态。
第三，加强继电保护：为确保高压输电系统正常运转，降低过电压对整个系统的危害，可以安装接有触点的继电器：当高压输电系统出现短路时，继电器迅速将其切断，避免过电压发生：安装继电器有利于提供及时消除隐患，在运行过程中缩短过电压的时间，为后续防护工作提供先决条件:继电器主要由测量部件、逻辑运行环节、执行任务输出三个组件组成，既可以将有故障的元件从电力系统中限离，又可以检测系统运行状态，发出相应的信号，避免过电压对系统造成的不必要的损害。
5 结语
随着我国经济的持续发展，电力需求急剧增长。为了满足大容量长距离输电和全国联网的需要，同时保障系统的稳定运行，我国必须加强骨干网架的建设。加强骨干网架经济而有效的途径是建设特高压输电线。特高压输电可以加强电网结构，提高输电线路输送能力，实现资源的优化配置。因此进行相关研究是完全必要的。在电力需求急剧增长的前提下，为确保高压输电线路稳定运行，进而确保整个电网的安全可靠，必须采取措施保护并控制过电压，具体可以采取并联高压电抗器，安装继电装置，合理使用避雷器等措施，以此达到控制跳闸电压和合闸电压，保护整个高压输电线路的目的。
参考文献：
[1]李治国.高压输电线路过电压及保护与控制[J].电子测试，2016（11）:119-120.
[2]王皓.特高压输电线过电压抑制及保护控制策略研究[D].天津大学，2006.
[3]张友华.特高压输电线路的过电压研究与仿真[D].贵州大学，2008.
论文作者:刘峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/14
标签：过电压论文; 线路论文; 电压论文; 输电线论文; 操作论文; 特高压论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第20期论文;