输电线路继电保护问题探讨

输电线路继电保护问题探讨

(国网山西省电力公司太原供电公司输电运检室)

摘要:电力能源在生产、工作和日常生活中重要能源之一,输电线路容易受复杂因素的干扰和破坏,进而出现故障,影响供电安全和质量,所以,提高继电保护水平就变得尤为迫切。因此,我们必须要先了解继电保护的工作原理,然后立足实际,积极寻求科学、有效的解决措施,以确保输电线路能够安全、稳定、高效地运行。

关键词:输电线路;继电保护;保护方法

一、输电线路继电保护的类型

1、电流保护。由于电流速断不能保护线路全长,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地切除故障,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,这里所说的电流保护就是三段式电流保护。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3种保护同时使用。

2、横纵联差动继电保护。在现代的高压输电系统中,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。差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的,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的和正比于故障点电流,差动继电器动作。

二、继电保护的基本要求

1、可靠性

可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行。220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立,并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时,能由另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障。在所有情况下,要求这购套继电保护装置和断路器所取的直流电源都经由不同的熔断器供电。

2、选择性

首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件)的选择性,其灵敏系数及动作时间,在一般情况下应相互配合。

3、灵敏性

在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时,保护装置应具有必要的灵敏系数,各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求,通过继电保护的整定实现。

4、速动性

保护装置应尽快地切除短路故障,其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护(如高频保护、差动保护)、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。

三、输电线路故障原因分析

1、自然因素

(1)风灾因素

输电线路有很大一部分都地处山丘和地形较为复杂的地方,线路很长,可以说是蜿蜒起伏,有些线路还会处在周边绿化很不好的沙丘和交通干线附近,当遇到风级很大的天气时,会直接受到风载荷的作用,这样会造成线路的舞动、造成风偏闪络;另外强大的风载荷和不确定的风向对强度不是很高的低压杆及长年使用的电杆威胁很大,它不仅破坏了电杆原有的平衡,而且还会造成电杆的倒塌。

(2)雷电因素

雷电故障也是输电线路常见的故障形式。在春夏季,尤其是雷电频发的珠江三角洲,雷电引发的线路故障就会时常发生。引起雷电的成因,从微观上来说就是正负电荷的吸引作用而产生的。当代表两种电荷的云团的电量和电压达到一定的质变时,就会出现直接的雷击现象,由于雷电的过电压,会致使变电站的过电压跳闸,严重时会使1万伏的型材线折断,造成对地的短路。由于雷灾危害的不确定性造成重要线路的停电,也会酿成重大的经济损失和人身事故。

(3)覆冰因素

覆冰现象一般发生在冬季,尤其是气候寒冷地区最容易发生此类故障。严重时会发生线路的折断,致使大面积的停电,由于检修的环境恶劣、工作强度较大,所以故障的解决困难较大,时间相对较长。其中覆冰造成的舞摆闪络事故相对较多,引起覆冰的原因需要两个条件,一是天气寒冷;另外是空气潮湿。

2、外力破坏因素

外力破坏的原因较多,有设计选型和安装方面的原因,也有风灾中的风负荷的作用致使线路的力矩的不平衡;由于大风天致使树木折断压在线路上,增加了线路的负荷也有发生。另外,现在有许多工厂的电力线路管理不强,经常出现铲车挖电缆和酒后开车撞到电线杆的事故。

3、鸟害

许多鸟停歇在高低压的线路上,久而久之会有大量的粪便和污秽,粘连在高低压的绝缘子和横担上,由于阴湿天气和山间雨雾,慢慢地侵蚀和积累,就会产生污闪现象。其实在正常的天气尤其是干燥的天气,这些粪便本身不会降低横担和高低绝缘子的闪络电压,但是在阴湿的天气,鸟粪的电阻值变得很小,并与鸟的污秽的面积和路径两者共同的作用,提高了电力线路的电压,增加了鸟粪污闪事故的发生率。

四、有效的预防对策

1、正确选择杆塔位置和杆型

对于实地气候和地形地质,应认真实施调查工作,尽可能地避免在不利的地理位置设置杆塔,并强化杆塔的机械强度;应尽可能地选用加强型混凝土杆或钢管杆,并加厚横担,使用不易沾冰的绝缘子等。

2、提高电气设计的质量

提高输电线路电气设计的质量,可确保线路的安全性和可靠性得到最大程度的提升。各类型电气设备的正常运行和维护取决于电气设计质量。因此,相关人员在设计输电线路时,应合理选择绝缘子、杆塔、辅助金具、防雷设备等。然而,现今多数设计人员仅照搬规范,未充分结合实际情况设计。因此,相关部门应要求设计者积极开展实地调查,结合实情设计,从而减少输电线路运行事故的发生。

3、采取有效的防雷措施

对于各类建筑而言,防雷接地是必须进行的保护工作。对于输电线路而言,避雷线是最常使用的防雷装置。此外,也可采用降低杆塔接地电阻的方式避雷,从而达到良好的防雷效果。

4、合理预防污闪

虽然污闪事故在我国发生的次数较少,但其造成的影响较大。因此,合理预防污闪是保障电力系统供配电安全、持续运行的关键。施工单位可选用合成绝缘子材料、防污闪涂料或采用增加爬距的方式预防污闪事故。

5、抵御外力破坏

树木的生长会影响输电线路的运行,因此,应使输电线路与树林保持一定距离,并考虑树木增长对线路造成的影响;结合杆塔位置合理设置防护墩,并涂抹颜色醒目的防护标志,以防车辆碰撞杆塔;对于鸟害而言,应采用大盘径的绝缘子,加装防鸟粪的挡板,安装防鸟罩和专门的防鸟网,并安装鸟刺。

6、其他

相关部门应加大对电力设备的保护力度,开展宣传教育工作,努力健全输电线路巡检制度;紧抓输电线路运行中的故障点,尽可能地将事故隐患扼杀在萌芽中;完善电力法规建设,加大电力执法力度,结语

总之,影响输电线路雷击跳闸率的因素很多,有一定的复杂性,解决线路的雷害问题,要从实际出发,因地制宜,综合治理。在采取防雷改进措施之前,要认真调查分析,充分了解地理、气象及线路运行等各方面的情况,核算线路的耐雷水平,研究采用措施的可行性、工作量、难度、经济效益及效果等。

参考文献

[1]任艳阳.浅议电力输电线路防雷问题[J].科技与管理.2013.01(01).

[2]刘晓倩,董新伟,杨瑞静.输电线路防雷措施的仿真与分析[J].电瓷避雷器,2012,(4).

[3]赵晓鑫.对于电力输电线路防雷问题的探究[J].民营科技,2014(11):17.

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