±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)故障及控制策略

石健

摘 要：目前，我國的電力事業(yè)的不斷發(fā)展，±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)被廣泛的應用于我國的電網建設中，使我國的電網不斷完善，更加安全、穩(wěn)定。但是，在建設過程中，仍然存在很多問題，輸電系統(tǒng)從設計、研究、建設到測試、運行，需要利用很多技術保障電壓的穩(wěn)定性以及安全性。文章通過分析±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)可能出現的故障，提出相應的控制措施。

關鍵詞：±800 kV特高壓直流；輸電系統(tǒng)故障；控制策略

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-095-02

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，南方電網也在不斷的更新和完善，雖然很多偏遠地區(qū)完成了通電，但是各地的電網輸電能力還存在很大的差距，電力資源依然分配不均衡。由于我國的東部地區(qū)經濟發(fā)展較快，用電量較大，西北地區(qū)經濟電力資源相對較多，但是電力負荷較小，只有將電力進行合理的輸送，才能達到電力資源的平衡[1]。但是遠距離的±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)在運行和建設的過程中，要遇到很多實際的困難。特別是在運行過程中，系統(tǒng)一旦出現故障，會造成很多影響。針對我國±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)在運行過程中的電壓控制保護系統(tǒng)、電壓與絕緣配合、直流偏磁以及交直流混合電網的穩(wěn)定等方面的問題，現提出以下研究結論，為我國的±800 kV特高壓直流中的輸電系統(tǒng)故障提供控制策略方面的理論依據。

1 ±800 kV云廣特高壓直流輸電系統(tǒng)的特點

±800 kV云廣特高壓直流輸電工程穗東站，主要有輸電容量大、送電距離遠和電壓等級高等特點。其中，穗東站輸電容量為500萬kW，原來只能達到300萬kW，大大增加了送電容量。電壓等級高出超高壓的1.6倍，大大提高了用電的安全性。另外，云廣穗東站輸電系統(tǒng)從云南的楚雄市至廣東的穗東，全長 1 418 km，是我國目前的南方電網中技術含量最高的一段，使北方和南方的電網得到了有效的連接 。在直流輸電系統(tǒng)中采用RTDS作為一種直流仿真系統(tǒng)，可以對電路進行相關的控制保護，主要包括系統(tǒng)分析、閉環(huán)測試、仿真培訓等，通過模擬的系統(tǒng)參數，對特高壓直流輸電系統(tǒng)的輸電能力進行評估，避免輸電系統(tǒng)出現故障。±800 kV云廣特高壓直流輸電系統(tǒng)的模型如圖1所示。

2 ±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)產生故障的原因

2.1 電壓控制保護系統(tǒng)的故障

在每一項電網工程中，直流電壓控制保護系統(tǒng)是整體工

程中最重要、技術難度最高的部分。主要包括對直流電的保護、直流控制保護系統(tǒng)的設計、閥觸發(fā)的控制、相關的軟硬件設施技術、直流電系統(tǒng)的運行等方面的技術，控制保護系統(tǒng)對特高壓直流輸電系統(tǒng)帶來的故障是造成電網故障的主要原因。當 ±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)單向電流為4 000 A時，就會造成輸電系統(tǒng)的直流偏磁，使電路的大功率不能正常運轉，導致電網的不穩(wěn)定[4]。同時當控制保護系統(tǒng)出現故障時，也容易引起輸電端單向或雙向停止運轉，使受電端的直流電源缺失，從而整體直流輸電系統(tǒng)的頻率下降，直流輸電系統(tǒng)不能夠再次正常運行，使電網遭受巨大損失。

2.2 電壓與絕緣配合引發(fā)的故障

由于云廣特高壓直流輸電系統(tǒng)全程距離較長，需要經過冰雪、雨水、高海拔等區(qū)域，這些自然環(huán)境和氣候條件影響了輸電線路的絕緣層，電壓與絕緣設計必須要考慮配合問題，對架空線路的過電壓水平、換流站的數據分析等，對電壓和絕緣的配合研究都具有重要意義。對于寒冷地區(qū)氣壓較低，容易造成絕緣子污閃電壓下降，導致電壓不穩(wěn)。由于電壓受氣候的影響容易引發(fā)故障，所以要加強對絕緣子的研究和選擇。

2.3 直流偏磁引發(fā)的故障

在云廣電路輸電系統(tǒng)中，所用的電力變壓器較大，導致勵磁電流量小，一般直流偏置是勵磁電流的1～1.5倍。但是在變壓器中量很小的電流也會引起直流偏磁，會造成電流發(fā)生嚴重的畸變，同時也會引起高次諧波出現，不僅會使變壓器遭受損害，也會影響整個電網的正常運行。±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)的接地電流一般達到了4 000 A，電流量較大，偏磁現象一旦發(fā)生，將造成不可估量的損失。

3 對±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)故障的控

制策略

3.1 電壓控制保護系統(tǒng)的故障控制策略

電壓控制保護系統(tǒng)的在電網建設中是重點，由于我國在未來的換流閥將采用12脈動串聯閥，所以更要注意對電壓控制保護系統(tǒng)的建設。要能夠解決在多回流電集中時的換相問題，將現代通訊系統(tǒng)和電子信息技術廣泛的應用于電壓控制系統(tǒng)中，能夠實時的掌握電壓穩(wěn)定和電網運行情況，使各部門對電力的調度加強配合，統(tǒng)一調度，保證電力輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全[5]。除了對電壓控制保護系統(tǒng)進行人工監(jiān)控外，還要采用相關的只能控制系統(tǒng)，以便快速的發(fā)現問題，并及時進行解決，要合理的選擇電流控制的方式，建立合理有效的電壓控制保護系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，并將仿真系統(tǒng)與保護系統(tǒng)進行有效的結合，直流輸電系統(tǒng)的特高壓的仿真系統(tǒng)與保護系統(tǒng)連接方式，如圖2所示。

3.2 電壓與絕緣配合引發(fā)的故障控制策略

針對電壓與絕緣配合引發(fā)的故障這一問題，需要解決絕緣子的選擇問題，才能對電路進行控制。通常有玻璃、瓷以及合成的絕緣子可以選用，但是在寒冷以及高海拔區(qū)域，如果選擇瓷或玻璃類的絕緣子，雖然起到了抗寒、抗氣壓的作用，但由于距離較遠，材料造價相對較高，使建設成本增高，因此不能全程采用此類材料。而合成絕緣子相對玻璃和瓷，造價較低，耐污染和閃電能力較強。我國多采用復合絕緣子，可以有效的是桿塔尺寸變小，縮減絕緣子的長度，能夠在長距離的電網建設中減少造價，節(jié)約資源。另外，將絕緣子制作成傘裙形狀，可以增加絕緣子的使用壽命，減少電路運行中絕緣子的折損。因此結合電壓的設計，將絕緣子與電壓進行有效的結合，可以促進電網的正常運行。

3.3 直流偏磁引發(fā)的故障控制策略

直流偏磁對電網運行具有河大影響，經過大量研究發(fā)現，對直流偏磁控制措施可以分為以下四條：

①可以將電阻串聯在變壓器的中性點上，使變壓器中的直流電流得到限制，保證電流處于正常范圍內。

②將直流電壓源或關鍵變壓器的消磁圈放置于變壓器的中性點上，使變壓器產生直流偏磁現象時，可以通過反向補償電流進行控制，避免磁性對電流產生影響。

③可以采用電容串聯在變壓器的中性點上，保證變壓器產生的直流電流能夠快速的被阻斷[6]。④將電容串聯在變容器的出線上，使電流通路能夠被有效的阻斷，保證電流不被釋放產生偏磁。

4 結 語

±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)在運行中容易出現故障，所以在電網建設前，要做好實地勘測和設計工作。同時，在電網運行的過程中，要嚴格按照規(guī)定的電壓、電流及相關參數進行控制，增大電流的額定功率就會導致電壓不穩(wěn)，電網運行失去控制。要加強對直流輸電系統(tǒng)的監(jiān)測，發(fā)現系統(tǒng)故障后，要立即采用增加補償電容和電阻的方式，對電流進行控制，展開保護系統(tǒng)，提高系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。另外，云廣±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)中的SVC容量增大以后，可以有效的使故障系統(tǒng)快速的恢復正常。我國的各項系統(tǒng)保護技術還不夠成熟，在未來的研究中，仍然需要作出不懈的努力，才能促進我國電網的發(fā)展。

參考文獻

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