摘 要：近年來，隨著社會的發(fā)展，高壓直流輸電技術(shù)也得到了較快的發(fā)展，高壓直流輸電技術(shù)憑借其顯著的經(jīng)濟效益與社會效益在社會中得到了廣泛的運用，但是如何提高高壓直流輸電系統(tǒng)運行的安全性與可靠性成為了急需解決的問題，文章主要對高壓直流輸電系統(tǒng)中容易發(fā)生的故障進行分析，并提出高壓直流輸電線路保護方案。

關(guān)鍵詞：高壓直流輸電系統(tǒng)；故障分析；線路保護

引言

高壓直流輸電系統(tǒng)擁有輸送電流容量大、功率調(diào)節(jié)容易、電網(wǎng)互聯(lián)方便、送電距離遠、線路走廊窄等優(yōu)勢，因此在遠距離電能傳輸、分布式能源接入電網(wǎng)、非同步電網(wǎng)互聯(lián)以及大城市中心區(qū)域電纜供電等領(lǐng)域擁有明顯的優(yōu)勢[1]，我國也已經(jīng)成為了直流輸電大國，高壓直流輸電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，將會造成較大的經(jīng)濟損失與威脅用戶的安全。因此提高高壓直流輸電系統(tǒng)運行的安全性與可靠性是人們普遍關(guān)注的問題，也是急需解決的問題。

1 高壓直流輸電在大都市受端電網(wǎng)的應(yīng)用前景

高壓直流輸電技術(shù)與交流輸電技術(shù)相比較而言，高壓直流輸電技術(shù)不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題，限制短路電流，調(diào)節(jié)快速、運行可靠，沒有電容充電電流這些問題，因此高壓直流輸電技術(shù)在長距離大容量輸電以及電網(wǎng)的互聯(lián)方面適用性很強。而且就我國目前電網(wǎng)發(fā)展的情況來看，中部和東部沿海地區(qū)電力消費占80%左右，而我國水能資源主要集中于西部和西南部地區(qū)，使中部和東部沿海地區(qū)大都市存在遠距離、大容量輸電以及電網(wǎng)互聯(lián)等方面的問題[2]，而且在大城市的電網(wǎng)發(fā)展中，動態(tài)無功不足、短路電流增大、可再生能源發(fā)電電源并網(wǎng)運行影響電網(wǎng)運行穩(wěn)定等問題越來越突出，繼續(xù)解決高壓直流輸電憑借其優(yōu)勢能夠很好的解決這些問題?，F(xiàn)階段，我國特高壓輸電技術(shù)還不夠成熟，而且直流輸電可控性高，在隔離故障方面，效果較好，在輸電運行管理方面也比特高壓輸電技術(shù)更有優(yōu)勢，采用直流輸電解決電網(wǎng)互聯(lián)問題，可以有效的解決兩網(wǎng)之間互相干擾問題，保持兩網(wǎng)之間的穩(wěn)定性。隨著高壓直流輸電技術(shù)的不斷進步，直流輸電系統(tǒng)中換流器價格的下降以及換流站利用效率的不斷提高，高壓直流輸電技術(shù)在大都市受端電網(wǎng)的應(yīng)用前景廣闊。

2 目前上海電網(wǎng)直流輸電情況

上海電網(wǎng)在我國所有電網(wǎng)中，是最大的城市電網(wǎng)，但是上海電網(wǎng)存在一些問題。2011年在上海南匯風(fēng)電場建立了柔性直流輸電示范工程。500千伏電網(wǎng)是上海電網(wǎng)電力吞吐的主網(wǎng)架，存在電網(wǎng)安全水平有所下降，供電可靠性和供電能力不足，無功功率減少等問題，解決500潛伏電網(wǎng)中存在的問題，將直流輸電設(shè)備安裝在500千伏市內(nèi)環(huán)網(wǎng)與市外受電通道上，使設(shè)備兩端交流電網(wǎng)短路容量傳遞被隔斷，從而使500千伏電網(wǎng)保持暢通。220千伏電網(wǎng)是上海電網(wǎng)的主要供電網(wǎng)絡(luò)，存在供電能力不足、動態(tài)無功電源容量較小的問題，針對220千伏電網(wǎng)存在的問題，將柔性直流輸電設(shè)備安裝在220千伏分區(qū)電網(wǎng)的重要聯(lián)絡(luò)通道上，以提高電網(wǎng)的供電能力。上海有崇明、長興和橫沙3座比較大的島嶼以及一些小島嶼，解決上海電網(wǎng)向海上孤島供電的問題，采用了柔性直流輸電技術(shù)[3]。

3 造成高壓直流線路故障原因分析

3.1 雷擊

直流系統(tǒng)的兩根極線極性相反，遭遇雷擊時，會引起直流線路發(fā)生故障。直流被雷擊后，電壓會在一瞬間急劇升高，此時如果直流線路的絕緣承受不了瞬間急劇升高的電壓，直流線路就會出現(xiàn)問題。

3.2 對地閃絡(luò)

由于直流線路桿塔的絕緣長期受到風(fēng)吹雨打，霜凍霧化，以及樹枝的摩擦，其他污染物的污染，對出現(xiàn)損傷，絕緣功能下降，就容易發(fā)生對地閃絡(luò)現(xiàn)象。直流線路一旦出現(xiàn)對地閃絡(luò)現(xiàn)象后，直流線路的電壓和電流的變化會急劇加快，并且迅速從閃絡(luò)點向兩端的換流站傳播，而且電壓的突然變化會引起直流線路突然放電，造成線路產(chǎn)生高頻的暫態(tài)電壓和電流。當(dāng)發(fā)生這種情況后應(yīng)及時如果切除直流電源，因為如果不能及時切除直流電源的話，很難快速解決問題，并且還可能使直流線路產(chǎn)生更大的故障。

3.3 其他原因

由于高壓直流線路通常情況下都比較長，線路經(jīng)過長期的腐蝕或者其他原因，有時會出現(xiàn)線路斷線情況，有的時候，高壓直流線路貫穿于樹枝之間，由于樹枝碰撞會出現(xiàn)高阻接地情況，造成高壓直流線路發(fā)生故障，而且由于高壓直流輸電線路比較長，高壓直流輸電線路在途中很可能會與各種不同電壓等級的交流輸電線路相交，在直流、交流輸電系統(tǒng)長期運作下，由于一些原因很容易發(fā)生交流和直流線路碰線的現(xiàn)象，造成高壓直流線路故障。

4 電網(wǎng)故障造成多回路直流輸電閉鎖可能造成的后果

電網(wǎng)故障造成多回路直流輸電閉鎖后，會使得交流通道過負荷、系統(tǒng)無功需求激增、系統(tǒng)電壓陡降，甚至?xí)斐烧麄€交流線路連鎖跳閘，將可能造成重大的經(jīng)濟損失。因此需要分析可能造成回路直流輸電閉鎖的原因。高壓直流輸電系統(tǒng)中，直流輸電系統(tǒng)模塊頻繁發(fā)生瞬時故障引起現(xiàn)場總線系統(tǒng)頻繁切換，會造成電網(wǎng)故障。換流站內(nèi)雙極區(qū)如果發(fā)生異常造成電網(wǎng)故障，也使多回路直流輸電閉鎖，會導(dǎo)致?lián)Q流站停止運行。因交流系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致多回路直流輸電閉鎖使，會造成直流系統(tǒng)雙極停運。

5 高壓直流線路故障暫態(tài)分析的重要意義

由于高壓直流直流線路在保證整個直流輸電系統(tǒng)安全可靠運作中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而且由于高壓直流線路較長，容易發(fā)生短路、對地閃絡(luò)、雷擊、高阻接地、交流和直流線路碰線等情況，這些安全隱患的存在大大威脅著整個直流輸電系統(tǒng)運行的安全可靠性。同時，現(xiàn)階段，直流輸電線路的行波保護很容易受到雷店、交流側(cè)故障以及換相失敗等故障的影響，而且高壓直流線路的高阻接地也存在一定的安全隱患，為了提高直流輸電系統(tǒng)運行的安全可靠性，對高壓直流線路故障暫態(tài)分析是很有必要的。高壓直流線路發(fā)生故障暫態(tài)時，其中包含了很多故障信息，通過分析直流線路故障暫態(tài)，可以了解和掌握到直流線路中發(fā)生的障礙的類型、發(fā)生障礙的具體時間以及障礙發(fā)生的方向等。通過分析這些故障暫態(tài)信息，從中提取并總結(jié)有價值的信息，從而采取有效的措施進行繼電保護。在線路故障暫態(tài)信息中，可以將低、高頻段上的能量比作為指標(biāo)，從而放大不同故障暫態(tài)過程間的差異之處，提高直流線路故障分析的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)束語

高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定直接關(guān)系著供電的穩(wěn)定與用戶的用電安全，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展與工業(yè)化、城市化進程的不斷加快，社會對供電的需求不斷升高，高壓直流輸電系統(tǒng)在一定程度上能夠解決大城市、偏遠地區(qū)、孤島等的供電需求問題，同時也能夠解決大城市電網(wǎng)中存在的一些重要且繼續(xù)解決的問題，但是高壓直流輸電系統(tǒng)運行的安全性與可靠性成為了人們關(guān)注的問題，因此需要對高壓直流輸電系統(tǒng)故障進行分析并提出有效的策略保護直流線路。

參考文獻

[1]齊艷.高壓直流輸電系統(tǒng)故障分析及其線路保護方案[D].華東交通大學(xué)，2011.

[2]張紅濤，田媛，孫志勇，等.輕型高壓直流輸電系統(tǒng)的仿真與故障分析[J].電力建設(shè)，2014，35（7）：70-73.

[3]宋國兵，蔡新雷，高淑萍.高壓直流輸電線路故障定位研究綜述[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，40（5）：133-134.