特高壓換流站接地極線路保護(hù)的新方法

劉晨 李博

國家電網(wǎng)公司運(yùn)行分公司宜賓管理處 四川宜賓 644000

特高壓直流輸電技術(shù)具有很多特點(diǎn)，能夠在操作時(shí)方便的使用，例如：傳輸容量較大，傳輸路程可達(dá)到較遠(yuǎn)的路程，并且可控制性強(qiáng)。因此在對(duì)電流進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸以及在電網(wǎng)進(jìn)行交互時(shí)可以起到巨大的作用。接地極是傳輸過程中一個(gè)主要的運(yùn)作部分，它能夠?yàn)閭鬏斶^程提供電流回路，并可作為一個(gè)電壓的參考點(diǎn)[1]。目前，工程上對(duì)特高壓換流站的使用率越來越大，這對(duì)工程的建設(shè)也起到不可替代的作用，因此對(duì)接地極線的保護(hù)就是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)和工序，來保證工程的正常進(jìn)行以及后續(xù)的正常運(yùn)作。

接地極線路阻抗的監(jiān)視功能主要是利用站內(nèi)以及其他多種設(shè)備共同作用來實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視的范圍是站內(nèi)區(qū)域到接地極這一部分。其使用的主要原理是在引線中引入高頻的交流電流，然后測(cè)量相應(yīng)的對(duì)地電壓的大小，并根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)來計(jì)算出阻抗值-—Z，從而能準(zhǔn)確的反映出引線當(dāng)時(shí)的工作狀態(tài)，并且可以根據(jù)其幅值的大小變化來判斷阻抗是否出現(xiàn)了損壞。然而在實(shí)際的操作過程中，這種方法時(shí)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷，所以并不具有可行度[2]。因此，根據(jù)上面的研究，于是得出了一種新的對(duì)接地極線進(jìn)行保護(hù)的方法，即為接地極站額外提供兩臺(tái)電流互感器，和站內(nèi)的接地極線互感器形成兩條全場(chǎng)的保護(hù)，這對(duì)特高壓直流系統(tǒng)起到很好的保護(hù)作用并有很強(qiáng)的操作意義和借鑒意義。

1 對(duì)接地極線路進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)的方法

1.1 接地極線路差動(dòng)保護(hù)的主要硬設(shè)備

對(duì)接地極線路進(jìn)行保護(hù)使用的核心方法則是在換流站的接地兩側(cè)各配置兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)，其測(cè)試點(diǎn)和站內(nèi)的測(cè)點(diǎn)能夠合作完成對(duì)接地極線的保護(hù)。主要的步驟為：在接地站端處至構(gòu)架處分別安裝T3以及T4兩個(gè)電流互感器，然后將通過互感器的電流再經(jīng)過光纜送至站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，并和站內(nèi)的T1以及T2互感器進(jìn)行比較，其中一組接地極線引入的電流差的絕對(duì)值必須大于200A，0.05*（|IDEL1+IDEE1|或|IDEL2+IDEE2|）這一公式最后計(jì)算得出的最大值，就能說明接地極出現(xiàn)了問題，否則其運(yùn)行是處于正常的狀態(tài)下。由此可以得出，在這種方法的作用下能夠起到對(duì)接地極線進(jìn)行全程的保護(hù)。除此之外，還能夠準(zhǔn)確的找到出現(xiàn)接地極線出現(xiàn)故障的地方，然后對(duì)其進(jìn)行校正。

在整個(gè)系統(tǒng)中主要使用的儀器為：CT測(cè)量設(shè)備以及接口設(shè)備。在使用不同的設(shè)備時(shí)，其配置也是不同的。因此，下列就對(duì)按照不同CT配置的情況進(jìn)行詳細(xì)的介紹和闡述：

（1）使用零磁通CT。在零磁通CT下，通常所使用的是外國引進(jìn)的設(shè)備，在每一個(gè)特高壓換流站都安裝兩臺(tái)設(shè)備運(yùn)行。同時(shí)零磁通電子單元需要安裝兩面屏柜，各個(gè)屏柜需要有三個(gè)電子單元才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。能夠進(jìn)行保護(hù)功能的IO接口單元需要在每極設(shè)置一面，且每面需要三臺(tái)IO接口。采集的數(shù)量需要配送至站內(nèi)的保護(hù)裝置里，并且增加了多模模塊，需要4面屏柜進(jìn)行配置。

（2）使用光CT。利用光CT時(shí)，可以使用南瑞繼保公司的光CT，每個(gè)站點(diǎn)需要配置兩臺(tái)裝置。在實(shí)際操作中可以僅僅安裝2面合并單元柜，在每一極安裝一面，同時(shí)每一面有3臺(tái)合并單元裝置，收集到的數(shù)目要配送至站內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，并且在柜內(nèi)增加了多模轉(zhuǎn)單模模塊，在站內(nèi)則配置了單模轉(zhuǎn)多模模塊[3]。因此可以得出，一共需要兩面屏柜進(jìn)行安裝。在使用光CT時(shí)，若出現(xiàn)和站內(nèi)的型號(hào)不一致的情況，可以加長時(shí)間，繼續(xù)觀測(cè)來處理這種情況，并且這種方法不會(huì)使保護(hù)處理出現(xiàn)其他的誤差。

1.2 接地極線路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作策略

對(duì)特高壓換流站的接地極線進(jìn)行保護(hù)時(shí)，主要的保護(hù)原理為：| I D E L 1- I D E E 1|或者 | I D E L 1-IDEE2|的數(shù)值大于{I_set，0.05*（|IDEL1+IDEE1|或|IDEL2+IDEE2|）}最大值時(shí)，就會(huì)進(jìn)行開啟保護(hù)設(shè)置，當(dāng)雙極進(jìn)行運(yùn)行時(shí)則開始極平衡的操作，而在單極運(yùn)行時(shí)先進(jìn)行移相重啟，若沒成功則會(huì)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

1.3 對(duì)接地極線路保護(hù)的功能測(cè)試和證實(shí)

在使用此方法對(duì)特高壓換流站接地極線路進(jìn)行保護(hù)的時(shí)候，主要原理為：在接地極中引線接至進(jìn)線處，添加T3以及T4兩個(gè)傳感器和二次接口裝置，再將測(cè)試出的電流送到系統(tǒng)的接口設(shè)備中，經(jīng)過接地極線光纜的送至換流站內(nèi)，最后通過接口設(shè)備送到保護(hù)裝置處。然后需要對(duì)接地極線的兩個(gè)電流的差值的絕對(duì)值進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷，從而實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)站點(diǎn)的功能。

實(shí)例：在國內(nèi)的某一個(gè)特高壓換流站回線中，其運(yùn)行的功率大小為4000MW，電流大小為5000A，每個(gè)接地極線路電阻的阻值大約為2歐姆。在常見的操作圖中，當(dāng)接地極線1的中點(diǎn)處出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)隨之進(jìn)行精密的分析和計(jì)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施。

（1）正常運(yùn)作時(shí)：在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，流經(jīng)設(shè)備的電流大小都為2500A，因此每組線路引線兩端的電流差大小等于0A，系統(tǒng)就在正常運(yùn)作中。

（2）接地極引線1中點(diǎn)在接地狀態(tài)時(shí)：

根據(jù)大致的計(jì)算：

IDEL1的大小大約為3333A； IDEE1的大小為0A ； IDEL2的大小為： 1666A ，最后IDEE2的大小為：1666A 。

于是可知：IDEL1與IDEE1差值的絕對(duì)值約為：3333A

IDEL2-IDEE2差值的絕對(duì)值為：0A；

IDEL1+IDEE1差值的絕對(duì)值約為：3333A；

IDEL2+IDEE2差值的絕對(duì)值約為：3333A；

通過相應(yīng)的邏輯判斷可知，若沒有達(dá)到相應(yīng)的條件，即|IDEL2-IDEE2|=0A＜200A，接地極差不形成保護(hù)狀態(tài)；若是達(dá)到了相應(yīng)的條件，即IDEL1-IDEE1|=3333.33A＞200A，接地極差會(huì)形成保護(hù)狀態(tài)，首先會(huì)進(jìn)行重啟的操作，若是無法進(jìn)行重新啟動(dòng)則會(huì)出現(xiàn)跳閘。

2 對(duì)接地極線路進(jìn)行保護(hù)所必要的條件

（1）為使得接地極線路能處于保護(hù)的狀態(tài)，需要使得接地極測(cè)的兩個(gè)CT和特高頻換流站內(nèi)的IDEL1和IDEL2同時(shí)處于運(yùn)作的狀態(tài)，以達(dá)到差動(dòng)保護(hù)的目的，CT裝置的配置選擇應(yīng)該依據(jù)保護(hù)所需要的精度范圍。

（2）接地極到站內(nèi)通訊的實(shí)現(xiàn)采用的方法為OPGW方法，例如接地極線路和直流線路需要處于同桿和并架的狀態(tài)?？梢苑謩e使用直流線路OPGW的光纖芯片。

（3）在接地極處設(shè)置的電源大小為10kV，并且其使用的蓄電池應(yīng)設(shè)置為兩點(diǎn)三充。

（4）接地極線的保護(hù)裝置是極好的提高直流輸電系統(tǒng)的使用效率和性能的方法之一，也是當(dāng)前來說能對(duì)裝置進(jìn)行保護(hù)的一種有效方法[4]。并且在保護(hù)系統(tǒng)沒有工作時(shí)，也不會(huì)對(duì)直流輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)作產(chǎn)生任何影響。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)特高壓換流站的接地極線進(jìn)行深入的研究和討論，重新提出一種新型的對(duì)其接地系統(tǒng)采取保護(hù)的方法。此方法主要原理為：在特高壓換流站的接地極線內(nèi)引線至進(jìn)線處配置兩個(gè)電流傳感器和接口設(shè)備，并且需要將測(cè)試的電流傳送至接口設(shè)備，再經(jīng)過接地極線光纜送至換流的站內(nèi)，最后需要進(jìn)行的操作為利用接口設(shè)備的功能將其輸送到保護(hù)裝置內(nèi)。對(duì)接地極線的兩個(gè)電流的差值的絕對(duì)值進(jìn)行判斷，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)站點(diǎn)的功能.這種保護(hù)方法能夠?qū)φ麄€(gè)設(shè)備進(jìn)行全長的保護(hù)以及對(duì)出現(xiàn)故障的地方進(jìn)行定位，隨之排除故障。從而可以大大提高特高壓換流站運(yùn)行的安全性和使用的效率。