超高壓輸電簡介

使用超高電壓等級輸送電能。超高電壓是指 330千伏至765千伏的電壓等級,即330(345)千伏、400(380)千伏、500(550)千伏、765(750)千伏等各種電壓等級。超高壓輸電是發(fā)電容量和用電負(fù)荷增長、輸電距離延長的必然要求。超高壓輸電是電力工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。隨著電能利用的廣泛發(fā)展，許多國家都在興建大容量水電站、火電廠、核電站以及電站群，而動力資源又往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，只有采用超高壓輸電才能有效而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)輸電任務(wù)。超高壓輸電可以增大輸送容量和傳輸距離，降低單位功率電力傳輸?shù)墓こ淘靸r，減少線路損耗，節(jié)省線路走廊占地面積，具有顯著的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。另外，大電力系統(tǒng)之間的互聯(lián)也需要超高壓輸電來完成。若以220千伏輸電指標(biāo)為100%，超高壓輸電每公里的相對投資、每千瓦時電輸送百公里的相對成本以及金屬材料消耗量等,均有大幅度降低,線路走廊利用率則有明顯提高。

1952年瑞典首先建成了380千伏超高壓輸電線路,由哈什普龍厄到哈爾斯貝里，全長620公里,輸送功率45萬千瓦。1956年,蘇聯(lián)從古比雪夫到莫斯科的400千伏線路投入運(yùn)行，全長1000公里，并于1959年升壓至 500千伏，首次使用500千伏輸電。1965年加拿大首先建成735千伏的輸電線路。1969年美國又實(shí)現(xiàn) 765千伏的超高壓輸電。在直流輸電方面,蘇聯(lián)于1965年建成±400千伏的超高壓直流輸電線路,此后美國、加拿大等國又建成±500千伏直流輸電線路。中國第一條±500千伏直流輸電線路──葛上線──于 1989年投入運(yùn)行。1985年蘇聯(lián)建成±750千伏線路，從埃基巴斯圖茲到坦波夫，輸送距離2400公里，輸送功率600萬千瓦,是世界上規(guī)模最大的超高壓直流輸電。

實(shí)現(xiàn)超高壓輸電需要解決以下許多技術(shù)課題：①超高壓運(yùn)行條件下空氣及其他介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度特性研究。②輸電線路及輸電設(shè)備絕緣配合與絕緣水平的合理設(shè)計(jì)。③過電壓（包括內(nèi)部過電壓和外部過電壓）預(yù)測及防護(hù)。④解決保持同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性問題。⑤各種運(yùn)行方式下的調(diào)壓和無功功率補(bǔ)償。⑥超高壓輸電線路引起的電磁環(huán)境干擾，如電暈放電造成的無線電干擾、電視干擾、可聽噪聲干擾，以及地面電場強(qiáng)度對人體影響等。目前超高壓輸電技術(shù)已經(jīng)成熟，并為許多國家普遍采用。

中國于1972年首先應(yīng)用了330千伏輸電,1981年又首次建成500千伏輸電線路。截至1987年,已建成超高壓輸電線路5000多公里,并逐步形成以500千伏輸電為骨干的超高壓電力系統(tǒng)。

超高壓輸電重要性

超高壓輸電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)重要組成部分，隨著電壓等級的提升，影響超高壓輸電線路繼電保護(hù)的因素也會增加，這也是超高壓輸電線路繼電保護(hù)中需要重視的內(nèi)容。做好繼電保護(hù)，如果發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置可以自行切斷與故障區(qū)的聯(lián)系，并將問題反映給控制中心。若故障未在區(qū)內(nèi)發(fā)生，通過不動作就可以完成設(shè)計(jì)。總的來說，在超高壓輸電線路繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)以后，無論電力系統(tǒng)處于哪種運(yùn)行狀態(tài)或在運(yùn)行中發(fā)生了哪種故障，繼電保護(hù)裝置都可以做出正確判斷，將損失降到最低，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

超高壓輸電方法

電力信號處理

對于電網(wǎng)保護(hù)來說，它與相關(guān)暫態(tài)信號間存在一定聯(lián)系，而這些信號又具有非線性、不穩(wěn)定特征，在繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)以前，電網(wǎng)保護(hù)需要在傅里葉的作用下處理就好暫態(tài)信號，但在利用傅里葉的過程中卻發(fā)現(xiàn)這種變換方式帶有一定缺陷與不足，所以，就需要在高分辨率的作用下完成信號處理。為進(jìn)一步做好繼電保護(hù)工作，HHl被應(yīng)用進(jìn)來，有效強(qiáng)化了暫態(tài)信號處理能力。通過實(shí)踐得知，隨著HHT法的運(yùn)用，不僅可以有效提升超高壓輸電線路故障信號的判斷能力，還能及時消除噪音，相關(guān)工作人員也可以及時了解到故障所在。

電流差動保護(hù)

通過研究發(fā)現(xiàn)，電力系統(tǒng)在運(yùn)行中會發(fā)現(xiàn)各種各樣的故障，在電力系統(tǒng)故障發(fā)生以后，勢必會出現(xiàn)故障信息。之所以利用電流差動完成超高壓輸電線路繼電保護(hù)，主要是由于它可以保護(hù)更為復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時也可以消除電流分量，并從中獲得有用故障信息。利用電流差動實(shí)現(xiàn)超高壓輸電線路繼電保護(hù)，就是在線路兩端設(shè)置合適的電流感應(yīng)裝置，且完成連接嘲。通常情況下，處于保護(hù)狀態(tài)的電路在發(fā)生故障以后，正常部分的電流與故障電流是相同的。通過應(yīng)用電流差動保護(hù)可以發(fā)現(xiàn)，該裝置不僅具有豐富經(jīng)驗(yàn)，還能夠在零序狀態(tài)下保護(hù)電流。一般在故障發(fā)生以后，負(fù)荷電流會帶來一定的負(fù)面作用，如短路出現(xiàn)以后，會出現(xiàn)線路故障，保護(hù)拒動也會隨之發(fā)生。

要發(fā)揮電流差動保護(hù)應(yīng)有作用，應(yīng)做好保護(hù)方案設(shè)計(jì)，由于故 障分量具有較高靈敏性，因此就要重視保護(hù)方案設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)長期 獲得分量信號，可以將零序電流等作為后備保護(hù)方式，并將其與全 電流綜合在一起，實(shí)現(xiàn)兩者互補(bǔ)，只有這樣才能有效減少各種保護(hù) 所存在的不足。此外，為事實(shí)了解故障實(shí)際情況，還要將全電流保護(hù) 作為重點(diǎn)，只有這樣才能真正做好超高壓輸電線路繼電保護(hù)工作， 減少電力企業(yè)損失。

自適應(yīng)電流保護(hù)

要做好超高壓輸電線路繼電保護(hù)，不僅要了解故障類型，還要 掌握電力運(yùn)行方式，只有這樣才能確保電流保護(hù)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。對 于電網(wǎng)運(yùn)行來說，輸電線路和用電設(shè)施是相互關(guān)聯(lián)的，等效阻抗相 對較小，如果電動勢處于恒定狀態(tài)時，線路同點(diǎn)負(fù)荷電流值就會隨 之增大。所以，只有掌握了運(yùn)行方式類型以后，才能對檢測線路電 流，也只有這樣才能做好電流保護(hù)工作。 在自適應(yīng)電流保護(hù)中，還需要明確故障類型，對比前后基波，以 便確定好電流副值。如果發(fā)生單相短路，某些相電流值可能增加，而 余下相的電流值則不會出現(xiàn)變化、在兩相短路發(fā)生以后，那么它們 的電流值也會上升，增加范圍也會相同，此外其他部分則不會變化。 一般來講，在明確了故障類型以后，系統(tǒng)所發(fā)生的故障就會呈現(xiàn)正 反，也就是說在故障電流經(jīng)過繼電保護(hù)裝置所在之處時，方向會出 現(xiàn)反差，所以，應(yīng)控制好方向，才可以做好繼電保護(hù)工作 。2100433B

南方電網(wǎng)超高壓輸電公司是國有重點(diǎn)企業(yè)，隸屬于中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司。

2021年7月，入選國有重點(diǎn)企業(yè)管理標(biāo)桿創(chuàng)建行動標(biāo)桿企業(yè)名單。

本書是作者在長期教學(xué)、科研工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外超高壓輸電線故障分析與繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展編寫而成的。

全書共八章。第一章系統(tǒng)地介紹了超高壓輸電線的參數(shù)及其故障過渡過程的理論分析和計(jì)算方法。第二章介紹和分析了幾種典型的靜態(tài)距離保護(hù)裝置的工作原理與性能。第三章介紹了高頻保護(hù)及其在超高壓輸電線路上的應(yīng)用。第四、五、六章分別介紹了輸電線路微波保護(hù)、計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)和行波保護(hù)等新的技術(shù)成就。第七章介紹了電力系統(tǒng)中的干擾及其對繼電保護(hù)的影響。第八章討論了繼電保護(hù)可靠性的研究方法及提高可靠性的措施。

本書可作為高等院校有關(guān)專業(yè)研究生的教材和本科高年級學(xué)生的選修課教材或參考書，并可供電力系統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)人員參考。

目錄

序

第一章 超高壓輸電線路的故障分析

第二章 超高壓輸電線的靜態(tài)距離保護(hù)

第三章 輸電線路高頻保護(hù)

第四章 輸電線路微波保護(hù)

第五章 計(jì)算機(jī)保護(hù)

第六章 輸電線路行波保護(hù)

第七章 電力系統(tǒng)中的干擾及其對繼電保護(hù)的影響

第八章 繼電保護(hù)的可靠性

附錄一 孤立單導(dǎo)線微分方程的推導(dǎo)

附錄二 （1-68）—（1-79）式的推導(dǎo)

附錄三 （1-88）、（1-89）式的推導(dǎo)

附錄四 （1-96）—（1-100）式的推導(dǎo)

附錄五 （1-115）式的推導(dǎo)

附錄六 （1-123）—（1-126）式的推導(dǎo)

附錄七 （1-131）式的推導(dǎo)

附錄八 （1-151）—（1-153）式的推導(dǎo)

附錄九 q_k的精確化