摘要：直流输电距离及输电电压等级的提高可以降低输电系统的损耗，当前电压的等级已经从最初的±100kV上升到±800kV。中国正在建设目前世界上电压等级最高的±1100kV准东—皖南直流工程。随着电压等级的提高，与之配套的继电保护系统正面临着严重的挑战，提升直流输电系统的继电保护水平势在必行。与常规高压直流系统相比，特高压直流输电系统结构更为复杂，运行方式更为多样，对控制和保护的要求也更高。据数据统计，目前运行中的特高压直流输电工程继电保护的可靠性明显偏低，其中以直流线路的故障率为最高。
关键词：特高压；线路保护；研究现状
引言
直流接地极线路是直流输电系统的重要组成部分，在单极大地运行或系统不平衡运行下为电流提供入地通道。在系统稳定运行情况下，不平衡电流导致的接地极线路电压一般不会超过10kV，在没有对直流系统特高压侧故障所导致的接地极线路过电压进行详细分析的情况下，设计单位通常参考交流35kV绝缘水平开展接地极线路的外绝缘配置。
1.特高压直流系统结构分析
特高压直流输电系统主要包括整流站、逆变站和直流线路3个部分，特高压直流输电系统的构成简图见图1。换流站中包括换流变压器、换流器、平波电抗器、交流滤波器及交流无功补偿装置、交/直流滤波器、控制与保护装置等主要设备或设施。常规的特高压直流系统单极一般只有一个12脉动换流器，而在特高压直流输电系统中，每极是两组12脉动换流器串联，从而使得输出电压提高1倍，但同时也使得晶闸管和换流变压器的数量大大增加，运行方式更复杂，对控制和保护的要求也更高。
图1特高压直流系统简图
2.继电保护线路设计要点
2.1线路主保护系统的设计要点
在进行线路主保护工作过程中，由于线路主保护系统受到多方面因素的影响，这就要求相关技术人员要高度关注特高压直流输电线路的具体情况。在线路规划过程中，相关技术人员要结合不同通道的情况，科学合理的选取相电压补偿技术或者相差电流差动技术的垂直保护装置。
2.2线路后备保护系统的设计要点
线路后备保护系统的主要功能作用是对主保护系统进行辅助，共同发挥对特高压直流输电线路的保护功能。在进行线路后备保护系统设计时，设计人员必须区别出线路两端的切除故障，此外，还需要关注接地距离与相间距离保护设备的整体配置问题。在线路后备保护系统中，微机保护思想的应用有助于提升系统的整体运行稳定性。自动重合闸以及并联电抗器保护装置在线路后备保护系统中发挥着十分重要的作用。自动重合闸是由多种模式组成，其中比较常见的有：快速重合闸、单项重合闸以及三相重合闸，工作人员要结合电压情况采用不同的自动重合闸模式，如果当过电压倍数在系统的允许范围内，则可以采用单项重合闸，当电压超过了系统的允许范围，则需要采用三相重合闸以提高线路的安全性。联电抗器保护装置能够在直流输电线路发生故障后触发其自动保护装置，一旦故障超过了线路的所能承受的范围，此时系统就会启动并联电抗器，从而起到对整个特高压线路进行保护的作用。
3.特高压直流线路保护分析
3.1特高压线路绕击防护
架空线路常用绕击防护措施有减小保护角、使用并联间隙、装设线路避雷器、装设杆塔侧针、安装耦合地线或旁路地线等，由于特高压线路的特殊性，并非所有防护措施均适用。原因在于：①特高压线路输送功率大，一旦跳闸电网将被迫在短时间内进行大量备用投入，同时特高压线路往往是大区电网之间的联络线，对电网稳定性十分重要，因此特高压线路绕击防护的目标是尽量使绕击跳闸接近0。并联间隙虽能保护绝缘子，但在不增加串长的情况下会增加线路跳闸率，不适合特高压线路。②特高压线路塔高串长，电磁环境复杂，线路运维尚处于积累经验期，从运维角度而言线路结构越简单越好，因此架设耦合地线、旁路地线尽量不予使用。综合考虑，减小保护角、使用线路避雷器、安装杆塔侧针对特高压线路绕击防护较为适用。
3.2做好杆塔接地工作，强化降阻手段
在使用输电线路过程中，杆塔对其工作的安全性起重要作用，所以要将杆塔接地电阻的阻值降低。在选定架设输电杆塔地点时，不同的地质条件也会影响当土质的电阻率参数。若是普通杆塔，在外界因素不变的情况下，降低杆塔电阻会使输电线路水平明显提高。利用杆塔塔脚电阻和避雷线的双重保护，可降低输电线路被雷电打击几率。被熟知并常用的降低杆塔接地电阻的方法有：外引接地、接地网面积扩大、使用降阻剂。虽然此举可增强输电线的放雷水平，但在特殊情况下，采用耦合地线的方式可以更加有效的提高输电线路的防雷能力。耦合电线可使绝缘子串的反击电压降低，也可以分流雷电电流。实践证明，在降低杆塔接地电阻无效的情况下，可以使用耦合地线的方式。此种方式可降低跳闸事故的发生，对输电网络起到保护作用，也可使特高压输电系统正常运作。在山区使用效果显著。
3.3特高压输电线路的人为因素维护方法
对特高压输电线路的人为因素应该采取的有效方法分为两种:对于故意破坏特高压输电线路行为的，特高压输电线路相关人员及部门可以加强与公安部门的合作，对于那些不法人员一定要严厉打击;而对于无意破坏特高压输电线路行为的，可以加强其相关工作人员的定时巡视以及检查，一旦发现存在安全隐患的就要立即阻止。并且可以在施工的区域内放置警示牌，这样可以提醒施工人员在作业的过程中对特高压输电线路以及电力设备的注意。另外，还可以加强对特高压输电线路进行科学保护的宣传力度，从而避免意外故障的发生。
3.4特高压输电线路的雷击维护方法
对特高压输电线路的雷击现象采取的维护方法就是安装避雷器设备。在对特高压输电线路的电网线路建设当中，相关人员可以根据特高压输电线路建设地点的实际情况来进行科学、合理的规划，以此来避免雷电灾害非常多的位置。经过避雷设备的安装可以非常好的避免雷电对特高压输电线路的破坏，从而使特高压输电线路供电的稳定性得到一定的提升。
3.5特高压输电线路的覆冰维护方法
因为特高压输电线路的覆冰维护工作量是非常大的，因此在设计特高压输电线路的这一环节当中，相关人员就应该对特高压输电线路覆冰的问题进行充分的考虑，也应该考虑对杆塔之间的比例进一步的扩大，从而减少杆塔与杆塔之间的距离，并且要对杆塔的路径进行科学、合理的规划。在特高压输电线路被冰覆盖当中，可以使用一些机械设备对履冰比较严重的线路进行除冰，以此来减少履冰对特高压输电线路的重量。
4结语
特高压输电线路在电力系统当中占据的地位是非常重要的，特高压输电线路运行的安全性与可靠性对电力系统的供电安全产生的影响也是极其重要的。因特高压输电线路是在露天这一特殊环境中运行的，因此会受到多种因素的影响。基于此，只有采取有效的运行及维护方法，才能够保证特高压输电线路在运行当中的安全性与可靠性。
参考文献:
[1]郑彬,毕天姝,项祖涛,班连庚,马其燕,周佩朋,王承玉.特高压串补线路断路器短路电流过零延迟特性及对策[J].中国电机工程学报,2017,37(01):323-334.
[2]毕天姝,郑彬,马其燕,项祖涛,班连庚,杨大业,朱艳卿.特高压高补偿度串补线路的潜供电流问题[J].电网技术,2017,41(03):863-871.
论文作者:安博1,李明佳2,姚原3,孙钦佩4
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：线路论文; 特高压论文; 杆塔论文; 系统论文; 电压论文; 地线论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第19期论文;