超高壓輸電

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年投入運行。1985年蘇聯(lián)建成±750千伏線路，從?；退箞D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。

實現(xiàn)超高壓輸電需要解決以下許多技術課題：①超高壓運行條件下空氣及其他介質的絕緣強度特性研究。②輸電線路及輸電設備絕緣配合與絕緣水平的合理設計。③過電壓（包括內部過電壓和外部過電壓）預測及防護。④解決保持同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性問題。⑤各種運行方式下的調壓和無功功率補償。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，以及地面電場強度對人體影響等。目前超高壓輸電技術已經成熟，并為許多國家普遍采用。

中國于1972年首先應用了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的因素也會增加，這也是超高壓輸電線路繼電保護中需要重視的內容。做好繼電保護，如果發(fā)生故障，繼電保護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)內發(fā)生，通過不動作就可以完成設計?？偟膩碚f，在超高壓輸電線路繼電保護實現(xiàn)以后，無論電力系統(tǒng)處于哪種運行狀態(tài)或在運行中發(fā)生了哪種故障，繼電保護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)定運行。

超高壓輸電方法

電力信號處理

對于電網保護來說，它與相關暫態(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，在繼電保護實現(xiàn)以前，電網保護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。為進一步做好繼電保護工作，HHl被應用進來，有效強化了暫態(tài)信號處理能力。通過實踐得知，隨著HHT法的運用，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，相關工作人員也可以及時了解到故障所在。

電流差動保護

通過研究發(fā)現(xiàn)，電力系統(tǒng)在運行中會發(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，主要是由于它可以保護更為復雜的拓撲結構，同時也可以消除電流分量，并從中獲得有用故障信息。利用電流差動實現(xiàn)超高壓輸電線路繼電保護，就是在線路兩端設置合適的電流感應裝置，且完成連接嘲。通常情況下，處于保護狀態(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。通過應用電流差動保護可以發(fā)現(xiàn)，該裝置不僅具有豐富經驗，還能夠在零序狀態(tài)下保護電流。一般在故障發(fā)生以后，負荷電流會帶來一定的負面作用，如短路出現(xiàn)以后，會出現(xiàn)線路故障，保護拒動也會隨之發(fā)生。

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

自適應電流保護

要做好超高壓輸電線路繼電保護，不僅要了解故障類型，還要 掌握電力運行方式，只有這樣才能確保電流保護目標得以實現(xiàn)。對 于電網運行來說，輸電線路和用電設施是相互關聯(lián)的，等效阻抗相 對較小，如果電動勢處于恒定狀態(tài)時，線路同點負荷電流值就會隨 之增大。所以，只有掌握了運行方式類型以后，才能對檢測線路電 流，也只有這樣才能做好電流保護工作。 在自適應電流保護中，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過繼電保護裝置所在之處時，方向會出 現(xiàn)反差，所以，應控制好方向，才可以做好繼電保護工作 。2100433B

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離負荷中心，只有采用超高壓輸電才能有效而經濟地實現(xiàn)輸電任務。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，具有顯著的綜合經濟效益和社會效益。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。

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

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

本書是作者在長期教學、科研工作的基礎上，結合國內外超高壓輸電線故障分析與繼電保護技術的發(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算方法。第二章介紹和分析了幾種典型的靜態(tài)距離保護裝置的工作原理與性能。第三章介紹了高頻保護及其在超高壓輸電線路上的應用。第四、五、六章分別介紹了輸電線路微波保護、計算機繼電保護和行波保護等新的技術成就。第七章介紹了電力系統(tǒng)中的干擾及其對繼電保護的影響。第八章討論了繼電保護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專業(yè)研究生的教材和本科高年級學生的選修課教材或參考書，并可供電力系統(tǒng)的科學技術人員參考。

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

第三章 輸電線路高頻保護

第四章 輸電線路微波保護

第五章 計算機保護

第六章 輸電線路行波保護

第七章 電力系統(tǒng)中的干擾及其對繼電保護的影響

第八章 繼電保護的可靠性

附錄一 孤立單導線微分方程的推導

附錄二 （1-68）—（1-79）式的推導

附錄三 （1-88）、（1-89）式的推導

附錄四 （1-96）—（1-100）式的推導

附錄五 （1-115）式的推導

附錄六 （1-123）—（1-126）式的推導

附錄七 （1-131）式的推導

附錄八 （1-151）—（1-153）式的推導

附錄九 q_k的精確化