高压直流输电系统故障分析及其线路保护方案

护方案

摘要：高压直流输电系统拥有输送电流容量大、功率调节容易、电网互联方便、送电距离远、线路走廊窄等优势，因此在远距离电能传输、分布式能源接入电网、非同步电网互联以及大城市中心区域电缆供电等领域拥有明显的优势，我国也已经成为了直流输电大国，高压直流输电系统一旦出现故障，将会造成较大的经济损失与威胁用户的安全。因此提高高压直流输电系统运行的安全性与可靠性是人们普遍关注的问题，也是急需解决的问题。文章主要对高压直流输电系统中容易发生的故障进行分析，并提出高压直流输电系统保护方案。

关键词：高压直流输电系统；故障分析；线路保护 1、高压直流输电与线路保护

要明确高压直流输电系统当中的线路保护技术应用，需要对高压直流输电系统以及线路保护进行全面、细致的分析。就概念理解来看，所谓的高压直流输电具体指的是利用稳定的直流电进行大功率远距离的直流输电。就高压直流输电的具体分析来看，其有突出的优势，具体表现为：（1）不增加系统的短路容量，便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网；（2）利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力。线路保护是目前电力线路安全和元件安全保证中使用的重要手段，其具体指的是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。就应用实践中的线路保护分析来看，其基本的任务是在电力系统出现故障的时候，在可能实现的最短时间和最小区域内自动的进行设备故障的系统切除，或者是进行故障信号的发出，基于故障信号，相关人员可以实现对故障的排除以及工况的调整，这样，设备损坏或者是相邻区域供电影响问题会得到有效的控制。

2、线路保护在高压直流输电系统中应用价值

分析研究线路保护在高压直流输电系统中的具体利用，明确线路保护在实践中的应用价值，这对于肯定线路保护和应用线路保护技术有突出的现实意义。总结高压直流输电系统当中的线路保护应用，其主要价值体现在两个方面。（1）线路保护的应用有效预防了高压直流输电系统故障。对高压直流输电系统的运行做分析发现其故障的产生与保护不利有显著的关系。研究表明，在高压直流输电系统的运行实践中，总结分析线路运行可能出现的故障，并针对故障进行保护措施的利用，这样，线路故障的发生率会显著降低，故障对线路输电的实际效果也会明显的减弱。在高压直流输电系统当中应用线路保护，使其对线路故障进行预防，这样线路自身的安全性表现会更加的突出。（2）高压直流输电系统当中的线路保护利用能够为线路运维成本节约提供帮助。基于高压直流输电系统的运行实践做分析，在一般的情况下，线路运维的成本相对比较低廉，但是在线路出现故障的时候，因为要更换设备或者是线路，所以维修成本会显著提升。再者，如果故障不能及时的预防，其会导致高压直流输电系统的故障范围扩大和设备、元件损坏数量增多，这会造成比较大的经济损失。强调高压直流输电系统中的线路保护技术利用，预防故障，因为故障造成的维修成本提升现象会得到有效的控制。

3、高压直流输电系统故障主要原因 3.1、雷击

高压直流输电系统拥有两个极性相反的电极，根据电极“同性相斥，异性相吸”的特性可得知，直流输电线路很容易招来电云的雷击。不过，直流输电线路的两极几乎不可能在同一时间遭受雷击。因此，当一个点击遭受雷击时，因雷击时间较短，直流输电线路的电压会在瞬间升高再降低。倘若直流输电线路瞬间升高的电压高于线路某处的绝缘电压，那么高压直流输电系统就会发生闪络放电情况从而引发直流输电线路的故障。

3.2、对地闪络

由于直流线路杆塔的绝缘长期受到风吹雨打，霜冻雾化，以及树枝的摩擦，其他污染物的污染，对出现损伤，绝缘功能下降，就容易发生对地闪络现象。直

流线路一旦出现对地闪络现象后，直流线路的电压和电流的变化会急剧加快，并且迅速从闪络点向两端的换流站传播，而且电压的突然变化会引起直流线路突然放电，造成线路产生高频的暂态电压和电流。当发生这种情况后应及时如果切除直流电源，因为如果不能及时切除直流电源的话，很难快速解决问题，并且还可能使直流线路产生更大的故障。

3.3、其他影响因素

由于高压直流线路通常情况下都比较长，线路经过长期的腐蚀或者其他原因，有时会出现线路断线情况，有的时候，高压直流线路贯穿于树枝之间，由于树枝碰撞会出现高阻接地情况，造成高压直流线路发生故障，而且由于高压直流输电系统比较长，高压直流输电系统在途中很可能会与各种不同电压等级的交流输电线路相交，在直流、交流输电系统长期运作下，由于一些原因很容易发生交流和直流线路碰线的现象，造成高压直流线路故障。

4、高压直流输电系统保护现行方案 4.1、直流线路行波保护

直流线路行波保护在于检测线路的接地问题，其原理为：直流线路发生故障时会产生行波及电压降低的情况，随之电流控制器的作用会降低，且逆变侧直流会不断变小并趋于某一个值。对于直流线路而言，行波保护是其的主保护，能够测出各种线路故障，且不会因为开关操作、线路空载合闸等情况而出现测试问题。不过该保护无法检测出故障发生的时间。

4.2、直流线路保护动作顺序

直流线路保护动作顺序是解决线路问题的最后程序，可命令线路再次运行。倘若线路问题已经解决，那么运行该程序后可建立一个电压，且线路电压、电流等检测数值正常，若检测数值不正常，电压就无法建立，这就证明直流线路还存在问题，该程序则将停止运行线路系统。

4.3、直流线路纵差保护

直流线路纵差保护是为了检测出线路高阻接地故障，其原理为：通过测算线路的极线电流而延时补偿可能出现的电流时间差。

4.4、微分欠压保护

通常，行波保护后便是微分欠压保护，而微分欠压保护只作用于整流战，用于直流和直流电压的测量。在测量直流电压和电流时，微分欠压保护可分为微分与欠压两部分，它们是不同的保护动作。当直流电压在短时间内降低时，微分部分就会进行快速检测，同时欠压部分也会检测出直流的欠电压水平。根据微分欠压保护得出的测量值可判断出故障发生的区域。

结束语

总的来讲，高压直流输电系统的稳定直接关系着供电的稳定与用户的用电安全，随着社会经济的发展与工业化、城市化进程的不断加快，社会对供电的需求不断升高，高压直流输电系统在一定程度上能够解决大城市、偏远地区、孤岛等的供电需求问题，同时也能够解决大城市电网中存在的一些重要且继续解决的问题，但是高压直流输电系统运行的安全性与可靠性成为了人们关注的问题，因此需要对高压直流输电系统故障进行分析并提出有效的策略保护直流线路。

参考文献：

[1]张烁. 高压直流输电系统线路保护、故障重启及故障测距方法的研究[D].天津大学,2014.

[2]齐艳. 高压直流输电系统故障分析及其线路保护方案[D].华东交通大学,2012.