电力网特高压长线路的继电保护设计.pdf

电力网特高压长线路的继电保护设计 学 院：物理电气信息学院 班 级：2010级电气工程与自动化2班 指导老师：李世芳 小组成员：张 路 （1座机电话号码10） 梁晓龙 （1座机电话号码10） 马 金 （1座机电话号码71） 杨晓刚 （1座机电话号码04） 刘奕男 （1座机电话号码69） 完成日期：2013年12月19 日 摘要：随着我国社会经济的发展,电力需求日益增长,发展特高压输电 技术,实现电网技术质的飞 ,是保障电力和社会经济协调发展的要 措施。特高压输电线路正逐渐成为全国统一电网的骨干网架。IOO0k 特高压输电系统有大容量、长距离和低损耗的输电特点,与500kV输 电线路相比,导线的等效直径增大、阻抗下降、阻抗角增大、传输率 增大、相对相以及相对地之间的分布电容增大。特高压输电线路具有 电压高、线路长、输送功率大、阻抗小、分布电容大、线路充电电容 电流大等特点，使得电气特征发生了大幅度变化，给特高压系统继电 保护带来相当大的影响。本文探讨了特高压输电线路继电保护面临的 问题，论述了适用于特高压输电线路的继电保护技术，提出了继电保 护配置设计的原则，并在实际工程中提出配置设计的具体应用方案。 关键词： 特高压;分布电容;继电保护 一、课题背景及意义 为了提高输电的经济性能,满足大容量、远距离输电的需求,电网 的电压等级不断提高,建立长距离、大容量、低损耗的输电系统已经 成为世界各国电网发展的必然。美国、前苏联、日本、意大利等国自 上世纪70年代就开始进行lOOOkV及以上电压等级的特高压输电技术 的研究,并建设了相应的实验室和短距离试验线路但是由于国际大环 境变化以及西方经济发展速度减缓等因素导致上述国家的电力需求 衰退,许多特高压输电工程纷纷停滞,已经建成的特高压输电线路只 能以低电压等级运行我国在经过近二十年的早期研究、论证分析和设 计筹备等的前期准备工作阶段,于2005年启动了特高压输变电试验 示范工程的建设工作,北起山西长治晋东南变电站,经河南南阳开关 站,南止湖北荆门变电站,连接华北和华中两大电网,线路全 640千 米,电压等级为交流lOOOkV。这项工程于2009年1月建成投运,至今 已安全稳定运行三年多。在国家电网公司的长远规划中这仅仅是 始, 晋东南-陕北、晋东南-北京、荆门-武汉以及淮南-宪湖-浙北-上海特 高压工程将会陆续展开。2011年9月,国家发改委已经核准了院电东 送的特高压交流工程项目,这标志着特高压交流工程进入加快启动阶 段。按照规划,在 “十二五”期间会形成 “三纵三横”的特高压骨干 网架,跨区输送电容量将超过2亿千瓦,占全国总装机容量的20%以 上。交流lOOOkV系统的输电线路,由于采用了八根分裂导线,线路的 单位电阻与单位电感的比值较小,单位长度的分布电容较超高压线路 有一定程度的增大。这样就会产生四个有别于常规电压等级的电气特 性:分布电容产生了较大的电容电流;短路过程中分布电容产生的高 频分量频率可能距离工频很近;短路过程中非周期分量衰减常数较大; 故障尤其是高阻接地时故障分量可能比较小。基于这样的电气特性, 必然会给电网中传统的继电保护装置带来若干问题。分相电流差动保 护、工频变化量方向保护、负序方向保护等等这些应用于超高压线路 的传统保护原理先进、性能优良,工作人员积累了丰富的运行经验。 但是应用到lOOOkV特高压长线路上,这些保护原理会出现什么样的 问题、性能是否能够满足要求都需要详细论证并加以改进。因此,在 我国即将大范围开展特高压交直流输电的背景下,分析特高压输电线 路在暂态特性,进而研究性能更好的继电保护原理具有非常重要的现 实意义,为特高压长线路的保护提供更有力的武器。 二、特高压长线路的特点和特性 特高压输电线路单位电阻小，漏电导小、分布电容大[z’3]。为 了提高特高压输电线路的传输能力，减小其电压损耗和能量损耗，提 高输电线的自然功率，特高压线路多采用分裂导线 750kV常用4～6 根，1000kV常用8～12根 ，加之特高压输电线路输电距离 ，从而 导致分布电容较大。下表列出了不同电压等级下每百公里的分布电容 值。 不同电压等级每百公里线路分布电容 电压等级 220 330 500 750 1000 kV 正序电容 0.86 1.113 1.23 1.36 1.397 μF 零序电容 0.61 0.77 0.84 0.93 0.93 μF 下表列出了220～1000kV各电压等级下单位线路电抗与电阻的 比值。可知特高压输电线路的单位电感与单位电阻的比值明显增大， 这又是特高压输电线路的一大特点。同时，由于特高压输电线路相间 距离大，对地绝缘