熊安
（国网浙江省电力公司舟山供电公司 316000）
摘要：在现代化的电力科技发展中，人们对电这方面是越来越严谨，输电线路担负着传送电能、联系系统和用户的重要任务，是电力系统的重要元件。但在组成电力系统的各部分中，输电线路的运行条件最为恶劣，发生事故的概率也比其他设备高得多，经常发生暂时性故障，影响供电可靠性。因此事故时输电线路的继电保护装置的可靠判断及动作尤其关键，对于保障电力系统的正常运行有着非常重要的作用。因此，下文就输电线路继电保护问题展开讨论。
关键词：输电线路；继电保护；故障分析
一、常用输电线路继电保护及其评价
1.电流保护
常见电流保护分为过电流保护和电流速断保护。当输电线路发生短路故障时，线路中的电流会显著增大，当电流升高超过某一整定值而动作的继电保护称为过电流保护。电流速断保护一般没有时限，不能保护线路全长（为避免失去选择性，一般保护范围是线路的80%），限时电流速断不能作为相邻设备的后备保护。为了保证迅速有选择的切除故障，常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成三段式电流保护。实际应用中，可以只采用速断加过电流保护，或限时速断加过电流保护，也可以三种保护同时使用。
1）电流保护动作过程
如图1所示是一个典型的单电源电路，线路中保护1，2，3，4相互配合构成三段式电流保护。每段线路的Ⅱ段电流保护都和下一段线路的Ⅰ断电流保护相互配合，并有0.5s左右的延时。Ⅲ段电流保护和下一段电路的Ⅲ段电流保护配合，延时0.5-1s。
图1三段式电流保护示意图
当电路发生故障或者出现过负荷等异常情况时，继电保护是通过有时限和无时限等动作来进行输电线路安全保护的，在极短的时间内根据线路反映的信号做出相应的跳闸动作，以保证用户用电的安全。例如，电路中CD段发生故障时，应首先由保护2动作，如果保护2失灵或断路器拒动则应延时0.5 s或1 s启动保护3，就能保证保护2正常工作时，保护3不会发生误动。
2）电流保护评价
阶段式电流保护装置简单，保护接线、调试和整定计算不易出错，因此可靠性较高。无限时电波速断保护的选择性靠动作电流来保证，带时限电流速断保护和过电流保护的选择性则由动作时限来保证。由这三种电流保护组合成阶段式电流保护用于单侧电源电网能保证选择性，而在多电源网络或单电源环网，一般很难满足选择性的要求。
此外，电流保护也存在其他问题，如无时限电流速断不能保护线路全长，其保护范围和带时限电流速断保护的灵敏度受系统运行方式的影响较大。当系统运行方式变化很大时，往往不能满足灵敏度要求。过电流保护作为本线路的后备保护，一般情况下能满足要求，但在长重负荷线路上，因线路最大负荷电流与线路末端最小短路电流接近，也难以保证灵敏度要求。
2.横纵联差动继电保护
在220KV及以上输电系统中，为了保证系统运行的稳定性，在很多情况下都要求保护能无延时地切除被保护线路任何点的故障。前面介绍的电流保护并不能满足这个要求，为了解决该问题就必须采用新的保护原理-差动保护。
1）差动保护原理
差动保护利用基尔霍夫电流定理工作，当输电线路正常工作或区外故障时，则流入输电线路的电流和流出电流相等，差动继电器不动作。当本级输电线路内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。
2）横纵联差动保护评价
按照接线方式的不同，差动保护又可以分成纵联差动保护和横联差动保护两大类。下面对它们的主要特点进行分析。
①纵联差动保护评价。纵联差动保护是通过比较线路两端电流的大小和相位来判断区内外故障，因此该保护比起电流保护和距离保护来说，在选择性、灵敏性以及快速性上都具有优势。纵联差动保护在外部发生故障时不会动作，具有明确的选择性。在采用措施减少不平衡电流对纵联差动保护的影响下，使保护的灵敏度大大提高。纵联差动保护能做到全线速动。但是，纵联差动保护的投资成本相对较高，不适合应用于长距离的输电线路中，只有在输电线路上其他保护不能满足要求时，线路长度不超过允许范围情况下，才考虑采用纵联差动保护。
②横联差动保护评价。在双回线路中，使用横联继电保护能对发生故障的线路进行及时、快速地切断，保证输电线路的安全性，而且接线的工序也比较简洁，技术要求比较低，横联差动保护是均存在相继动作区，如在相继动作区将横联差动保护运用在单回线路中的主保护或双回线的后备保护，除了双回线原本配置的继电保护外，还要在此基础上配置一套三段式的电流或距离保护，这样成本增多，不利于提高电力企业的生产效率。
二、输电线路故障原因分析
输电线路是电能传输的主要途径，其所经路段地形复杂多样，且覆盖的地域广阔会受到自然条件、设备及人为因素等影响，存在多种原因故障的可能，主要有雷击跳闸故障、线路覆冰、风偏闪络故障、鸟害故障等自然故障，外力破坏造成的导线的断股、损伤和闪络烧伤故障和员工误操作产生的故障等。
1.雷击跳闸故障
输电线路覆盖区域广阔、运行情况复杂，而且电压等级高、输送距离长的线路往往地处旷野，输电塔和输电线一般是最高的建筑，极有可能遭受雷击。架空线上受到雷电感应或是雷电直接击中避雷线、输电线路,都将在输电线路上产生雷击过电压。若线路的绝缘水平太低或防雷保护措施不力，就会发生雷击跳闸故障。
雷击事故虽然与雷击线路原因有较大关系，但设备的缺陷、线路的布置也极有可能加剧雷击事故的危害。导致输电线路雷击跳闸故障的具体原因如下：①雷电是雷击事故的最直接原因，如果线路处于雷击活动强烈区，可能会使输电线路遭受雷电的重复打击。②线路绝缘水平低将直接增加线路受雷电打击时发生故障的概率。③避雷线布置不当，保护角偏大时，会发生避雷线失效，让雷直接击到导线上。此外，当输电线路互相交叉或跨越电压较低线路时，如果不能保证上下两根导线的垂直距离也可能由于两根线路的电势差而发生交叉点闪络现象。2.外力破坏跳闸故障
输电线路外力破坏主要来源有以下几种：①违章施工作业。施工企业对输电线路的保护不会也不可能面面俱到，导致挖断电缆、撞断杆塔的事故时有发生，不仅对电力部门造成了损失，也埋下了施工安全隐患。②违章建筑、超高树木。违章建筑和树障威胁电力线路的安全运行。一些单位和个人违反国家法律法规，擅自在电力设施保护区内违章建房，违章种树。当输电线和房屋、树木之间的距离达不到安全距离要求时，输电线路就会放电造成跳闸故障，给电力系统可靠性带来了很大的不确定因素，并对周围的建筑、设备或人员构成危害。
3.人为原因故障
虽然目前电力系统的自动化水平越来越高，但工作人员仍具有手动控制电网部分线路的权限。如果发生误判断而导致错误操作时也将可能给电力系统造成很大危害。
三、输电线路继电保护新进展
1.网络化
利用信息共享，实现站内主保护和后备保护的统一协调配置，解决单元保护由于信息不完备及电压灵敏度不足带来主保护误动和拒动的问题，同时提高后备保护的动作性能。取消后备保护的定值，实现后备保护的在线整定以及网络化。
2.智能化
通过参数识别和电网信息共享，及时跟踪系统的工作状态，多种保护原理配合工作，通过保护原理自适应、保护动作特性自适应，使继电保护始终工作在性能最佳的状态。
3.保护、控制、测量、通信多合一
智能电网为继电保护的发展提供良好的硬件环境，继电保护将向着保护、控制、测量以及通信多合一方向发展。
结语
综上，继电保护是研究电力系统的故障和运行异常状况，探讨应对策略的反事故自动化措施。通过上文分析可知，继电保护是确保输电线路安全可靠运行的重要保障，可以保证电力系统的正常运转，对保证社会和经济的正常运转，保障人们生命财产，具有重大意义。
参考文献：
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[2]杨昕.电力系统继电保护技术发展[J].大众用电.2007.
[3]胡毅.输电线路运行故障分析与防治[M].北京:中国电力出版社.2007.
[4]宋国兵.高压直流输电线路继电保护技术综述[J].电力系统自动化.2012.
论文作者:熊安
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
标签：电流论文; 线路论文; 故障论文; 差动论文; 继电保护论文; 动作论文; 电力系统论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;