摘要：近年来，随着人们对电力需求的不断提高，电网项目不断实施，电力事业得到快速发展，高压直流输电线路作为输电系统中的重要组成部分，其作用和地位愈加明显，但随之而来的是各种高压直流输电线路产生的故障带给电网系统的损伤。本文分析了高压直流输电线路故障的类别，并提出对应的高压直流输电线路保护措施，以期能够加强对高压直流输电线路的保护，减少故障的发生，为电力系统的稳定安全运行保驾护航。
关键词：高压直流输电线路；故障解析；保护措施；行波保护
前言
在高压输电系统中，有直流输电、交流输电两种输电方式，直流输电的输送容量更大，距离较远，因而在远距离输电、分布式能源接入电网等领域中，直流输电应用的非常广泛，但因为线路过长，再加上地形地貌和气候环境因素的影响，高压直流输电线路时常会发生故障，而且会给后续工作带来不利影响。目前，因为电力的自主研发能力不足和技术水平有限，我国主要采用的是西门子和瑞士ABB两家公司的技术来强化对直流输电工程的保护，这两种方式主要是由行波保护、微分欠电压保护、低电压保护和纵差保护等构成。但该方式并不是完美无缺的，依然存在对保护耐受过渡电阻和抗干扰不足等问题，所以探索一套快速、安全、科学、有效、经济的高压直流输电线路保护措施迫在眉睫[1]。
1高压直流输电线路故障
高压直流输电系统中，最容易发生故障的元件就是直流输电线路，这是因为，直流输电线路的路线都比较长，线路越长故障发生的可能性越大，而且直流输电线路一般都是设施在室外，直接裸露在空气中，在各个地区地域都会应用到，再加上线路基本没有任何保护措施，很容易受到环境因素的影响和人为破坏，进而导致直流输电线路故障的产生，下文分析几种常见的故障：
1.1雷击故障
雷击是难以避免的高压直流输电线路故障之一，一是由线路所处的地形决定的，尤其是在山地和雷暴频发地段，被雷电击中的概率大大增加，这是无法避免的因素之一；二是因为杆塔较高的物体更容易引来雷电。当雷电击中直流输电线路时，直流电压会迅速飙高，如果电压值快速升高且超过了雷击处绝缘数值，那么直流输电线路就会出现不同程度的损坏，引发跳闸、停电等事故，严重的甚至会引发火灾，不仅影响电力的正常输送，还会对人民的生命财产安全造成损失。
1.2对地闪络故障
杆塔是高压直流输电线路的重要组成部件，为了更好地保护杆塔，往往杆塔上配有相应的绝缘。但高压直流输电线路是直接裸露在空气中的，天气较冷的话，线路上出现结冰、结霜、积雪等现象，平时还有树枝掉落的可能，长期使用也会积累较多的灰尘，这些都会对杆塔的绝缘产生不同程度的影响[1]，再加上使用时间的增长，绝缘会产生老化现象，进而产生对地闪络现象，这时候绝缘非但没有起到保护作用，反而带来更大的不利影响，所以要认真细心地处理绝缘。
1.3其他故障
高压直流输电线路在实际运行过程中，还存在直流线路出口故障、高阻接地故障和换相失败等情况，通过对相关实际案例的分析，可以为高压直流输电系统故障暂态分析相关研究和直流输电线路的保护与故障测距原理分析等提供直接有效的理论参考和意见建议。但无论是上述哪种故障，如果未能及时采取有效的方法，进行有效地处理，那么就会对高压直流输电系统产生影响。
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2高压直流输电线路的保护措施
目前，高压直流输电线路保护所使用的保护方法主要有行波保护、微分欠压保护、纵联差动保护、低电压保护等几种方法，其中行波保护和微分欠压保护是主要的，运用较为广泛的保护方式
2.1输电线路的行波保护措施
行波保护就是在线路产生故障状态下，通过分析暂态行波自带的故障点信息，来实现对输电线路保护的一种方法[2]。行波保护原理是计算电压和电力的变化频率和幅度，如果电压电力超过了一定的限度，那么跳闸信号就会系统中启动故障恢复顺序，并启动故障录波，换流站移相来给换流阀去游离，并在去游离后重启系统[3]。电磁场相关理论观点解释，以波的形式传播的电能，不管输电线路处于正常还是故障中时，线路上一直都有行波在运动，包括电流行波和电压行波[4]。所以当高压直流输电线路发生故障时，故障点处会产生暂态行波，且带有故障点的信息，对这些信息加以充分分析研究，就能实现对线路的行波保护。
2.2输电线路的微分欠压保护措施
输电线路的微分欠压保护方法的实施，离不开微分和欠电压的存在，只有同时具备这两者，微分欠压保护措施才能有效运作。微分欠压保护法的原理与行波保护相似，都是通过计算机计算电压电力的变化率和幅度，但微分欠压保护与行波保护也存在不同，微分欠压保护电压的变化率脉冲宽度与行波保护相比，相差较大，一个是20ms，一个是6ms。不难发现，因为变化率脉冲宽度的不同，两种方法在实际运作时也有差异，宽度越大，保护范围越广越远，所以微分欠压保护法的应用更光，这也决定了微分欠压保护方式是高压直流输电线路保护方法中的主力军。
2.3输电线路的纵联差动保护措施
当高压直流输电线路出现高阻接地故障时，可能行波保护与微分欠压保护两种方法在检测线路电压电时难以奏效，这时线路纵联差动保护法的作用就凸显出来了。因为发生高阻接地故障时，直流线路中存在短路情况，那么线路两端的电流在测量时容易不准确，纵联差动保护是对线路的后备保护。必须强调的是，因为高压直流输电线路电压等级高，对地电容大，再加上一些扰动影响，高压直流输电线路很容易产生较大对地充放电流[5]。为了避免该现象，在实际操作中，可以为将直流线路纵联差动保护动作适当增加一些时间，且必须长于主保护动作时间，这样才能够有效避免纵联差动保护的误动发生。
3结束语
高压直流输电线路应用的探索和优化，对于保证电网系统的正常运行有着重要意义，因此在日常工作中，除了要加强对输电线路的检查监测力度，还要熟悉高压直流输电线路产生的不同故障，对症下药采用有针对性地保护措施。综上所述，高压直流输电线路存在雷击、对地闪络、直流线路出口故障、高阻接地故障和换相失败等故障，这些故障的产生和存在给高压直流输电线路的运行带来了一定影响，也阻碍了电力系统的有序运行，为改变这种现象，可以通过运用行波保护、纵联差动保护、微分欠压保护、低电压保护等几种方法完善高压直流输电线路的保护措施，真正发挥出直流输电线路工程的建设优势，助力电力事业健康安全更好的发展。
参考文献
[1]刘诚斌.关于高压直流输电线路的故障定位分析[J].科技视界，2015(05):249.高压.
[2]闫建欣.直流输电线路保护与故障测距原理研究[J].科技创新与应用，2016(12):181.
[3]吴荣峰，张小雨，李哲.高压直流输电线路故障解析与保护研究[J].电力设备，2016(14).
[4]陈仕龙，谢佳伟，毕贵红，等.一种特高压直流输电线路神经网络双端故障测距新方法[J].电工技术学报，2015(04):257-264.
[5]李洪波.超高压直流输电线路故障测距原理研究及软件开发[D].天津大学，2009.
[6]李爱民，蔡泽祥，李晓华.高压直流输电线路行波保护影响因素分析及改进[J].电力系统自动化，2014，34（10）：76-80.
论文作者:高立强1,郭金建2,王志峰1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/5
标签：线路论文; 故障论文; 高压论文; 微分论文; 电压论文; 保护措施论文; 杆塔论文; 《电力设备》2018年第9期论文;