输电线路不同操作过电压限制技术研究

输电线路不同操作过电压限制技术研究

邱建必

广西贵港供电局 ，广西 贵港 537100

【摘要】电力系统过电压会影响变压器、断路器、输电线路等电力设备绝缘强度的设计，也关系到电力系统是否可以安全稳定地运行。输电线路的参数和系数容量特点导致过电压会比一般超高压路线严重，所以输电线路不同操作过电压限制技术研究分析至关重要。笔者根据自身相关从业经验并结合广泛的社会实践调查研究，就输电线路不同操作过电压限制技术展开了相关的探讨，望能提供借鉴。

【关键词】输电线路;过电压;限制技术;不同操作

0、引言

输电线路是电力系统中最重要的组成原件，其对电力系统的安全平稳运行有着至关重要的影响，在输电线路的设计过程中，要综合、全面的考虑到多方面的因素，要保障电力系统的可靠性及安全性，给人们提供更好的供电服务。就输电线路不同操作过电压限制技术研究现状来看，输电线路的防御方面的不足，而且过电压给电力系统绝缘耐受等级带来非常大的挑战，不利于输电线路的安全平稳运行。

1、输电线路不同操作过电压限制技术概述

输电线路不同操作过电压一般有内部过电压以及外部过电压，内部过电压主要是系统开关动作导致的，而输电线路外部过电压则主要是雷击等外部因素造成的。随着电力行业的不断发展，电力系统标称电压等级也不断提高，由开关动作原因造成的内部过电压问题越来越多，成最重要的因素之一。当电力系统中出现短路问题时，输电线路会被继电阻的保护动作切断，进而会自动重合闸系统动作，并让电力系统中的输电线重新接入，并重新运行。电力系统中出现短路故障会使移动投切过程出现具有高峰值以及频率的暂态电压，而且这些电压波会给电力系统绝缘造成损害，所以在输电线路的设计过程中，要综合全面的考虑到过电压问题，要做好输电线路的分析评估工作，并根据输电线路运行状态研究分析，获取操作过电压参数。

比较分析电压幅值和绝缘子操作冲击耐手水平，若电压幅值比操作冲击耐受水平高，则应该采取有效的措施对电压峰值进行限制。当前用来限制过电压的技术措施中，预接入电阻、避雷针、相控开关等应用比较多。一般输电线路的安装过程中会接入一个电阻，用来对过高电压峰值进行限制，接入限制电阻能对过电压幅值进行有效限制，但其故障率非常高，而且极有可能会超出可接受范围，进而影响输电线路的安全运行，所以在输电线路不同操作过电压限制中应用比较少。另外，避雷针在应用过程中，一般会在线路两端进行避雷针的安装，并会在线路适当位置安装避雷器来限制操作过电压，就具体实践来看，其对输电线路不同操作过电压限制效果比较好。线控开关也可以用来限制电压幅值，而且近年来在输电线路不同操作过电压限制中应用越来越多。

2、输电线路不同操作过电压限制措施研究

2.1不同操作过电压分析

在输电线路运行过程中，若电力系统发生了改变，比如输电线路或电力设备被从系统中切除的这种现象被称为暂态电压波，一般这种电压波的冲击周期会在微秒等级之上，频率会介于50Hz~20kHz以及快组尼的暂态过电压波，而且在输电线路的运行过程中操作过电压的波形主要以振动、周期性重复等形式出现，造成过电压出现的原因各不相同。比如，切除容性回路、分离感性负载、投切输电线路以及输电线路自动重合闸动作等^[1]。本文主要对快速重合闸动作产生的过电压进行了相关研究分析。

快速重合闸动作是在电力系统出现故障的过程中，线路断路器会快速把故障线路从输电线路电网中切除出去，然后自动重合闸系统会向断路器发出一个合闸指令，进而让输电线路重新投运到电网中，再自动重合闸过程会造成具有比较高幅值、高频率的暂态电压，而且极有可能会导致直接击穿线路绝缘子。所以，如果操作过电压幅值高于过线操作冲击耐受水平，就需要采取有效措施尽可能的避免系统绝缘被击穿。

2.2操作过电压限制策略研究

2.2.1接入预置电阻

特高压输电线路在输电线路运行过程中遇到故障线路阻断器会正常自动重合闸动作，在系统中会引发高幅值暂态过电压，所以在输电线路断路器中会接入预置电阻，用预制电阻来限制合闸操作中出现的过电压，一般将其成为合闸电阻。合闸电阻的安装以及运行方式如下所述。首先，无论是自动重合闸系统在什么时候发出合闸指令，其所在的输电线路都会通过一个串联电阻接入到电网中，合闸电阻会和主接头并联，进而在接到合闸指令的8~13ms后主接头闭合。然后，回路中接入了限制电阻后，会因为自动重合闸造成过电压幅值被减弱了，所以预置电阻或者合闸电阻在使用过程中会很好的限制操作过电压，但同时在断路器中会安装合闸电阻，一定程度上增加了难度，也会造成断路器成本以及故障概率会大大的上升。

2.2.2避雷器的研究应用

避雷器可以用来阻止暂态过电压的袭击，它们可以削弱操作波以及雷点波的幅值，所以避雷器一般会和受保护设备并联安装。而接入输电线路相对地之间，其工作原理主要是指在正常的工作电压下保持高阻抗，而在过电压作用过程中转变为低阻抗，在暂态过电压到时，避雷器会让其削弱或导入到地面

^[2]。在具体实践过程中，一般会把避雷器分别安装在输电线路送电及受电那侧，最好是在输电线路比较恰当的位置再安装一两个避雷器，有效限制过电压，并让沿线过电压更的分布更加合理。

2.2.3相控开关

电力系统中会用到的断路器在实际动作时是不会考虑到动作电流以及电压波形的，所以有的断路器动作会导致暂态过电流和过电压的出现，而开关动作会造成暂态震荡根据特高压电力系统中不同设备的电气机械和绝缘强度的差异，会在设备中造成累积或冲击损伤。相控或点-波控制开关技术的存在主要是为了有效规避危险过电压，其会根据时间控制的策略来进行开关的控制，一般在开断或关合指令发送给阻断器之后，断路器的触头的分离或者关合指令发送给断路器之后，断路器触头的接合以及分离会有一定的延误，所以相控在实际的开关过程中，断路器会根据预先设好的时间点以及相位进行开断或关合动作。输电线路中很多的故障问题能够自动消除，在实际工作过程中，经常应用自动重合闸断路器，一旦系统出现了断路故障时，自动重合闸断路器会保持在一个开断的状态，在输电线路的运行过程中，突发性的断线或掉线是在线路两端产生残余电荷最主要的原因，而残余电荷会造成超过标称电压两倍以上的电压，所以极有可能会在输电线路绝缘子上进一步的造成峰值高达标称电压值3倍的暂态过电压。

输电线路切运行过程中，残余电荷会借助线路绝缘子逐步放电，0.1~0.5秒之后线路会完成放电，一般残余电荷放电主要是在限制暂态过电压的一种高效又便捷的办法，而且应用感应变压器有利于残余电荷的释放，所以利用感应变形器是有利于限制系统过电压的，但因为其成本比较高，感应变压器不适合在超特高压输电线路中应用^[3]。当断路器两触头间的电位差距最小时，断路器是比较容易接合的，所以断路器开关动作最好的时间就是系统电压过零头，而且电压波的不同点都能够进行开挂动作，所以只要实际位置不是电压波周期中的峰值点，不管是正半波还是负半波都能够进行开关操作，而且其对峰值的影响不会很大，再按照仿真计算结果可以显示出正负半波过电压峰值的差异^[4]。

3、结语

随着社会经济的快速发展，电力行业也取得了一定的发展成效，人们日常生产生活中的用电需求也日益增大，所以主干电网要能够满足大容量距离以及稳定供电等要求，输电线路的安全平稳运行至关重要，并且要做好输电线路不同操作过电压限制技术研究，提高输电线路供电安全性和稳定性。

【参考文献】

[1]王振宇,苏咏梅,易善明.输电线路不同操作过电压限制技术研究[J].电瓷避雷器,2017(6):38-43.

[2]邓涛,何人望.1000kV输电线路空载线路合闸过电压问题研究[J].中国管理信息化,2015(6):109-110.

[3]梁梦可,滕欢,李雪松,etal.最优合闸相位对空载线路合闸过电压的影响[J].科学技术与工程,2017,17(31).

[4]赵显义.复合绝缘外套无间隙氧化锌避雷器限制500kV输电线路操作过电压的应用[J].中国高新技术企业,2011(4):113-114.

作者简介：邱建必，（1972.11-），男，汉，广西贵港，本科，工程师，主要从事输电线路运行维护、检修管理工作。