UHV daljnovodi imajo zelo edinstvene značilnosti. Izbrana linija je osemrazcepna žica, ki ima zelo velik prostor in je tudi razporejena z zelo visoko stopnjo kapacitivnosti, kar v veliki meri zmanjša izgube v vezju. Promocija in uporaba prenosne tehnologije UHV v zadnjih letih je v veliki meri rešila problem neuravnotežene distribucije in porabe energije na Kitajskem, dokončala preoblikovanje prednosti virov, izpolnila potrebe rasti gospodarskega razvoja, izboljšala nosilno zmogljivost električnega omrežja in ima lahko tudi vlogo pri zmanjševanju porabe energije virov.
Prenosni vodi UHV morajo izpolnjevati zahteve glede zanesljivosti in občutljivosti vodov, prav tako imajo zelo dober zaščitni učinek, če linija odpove, se lahko pravočasno izvede rezervna naprava, da se analizira vzrok okvare, da se sprejmejo ustrezni ukrepi za rešitev težave z okvaro, izogibanje resnejšim težavam z vezjem.
1. Zahteve za relejno zaščito za daljnovode UHV
Njegove osnovne zahteve so naslednje:
(1) za opremo rezervnega zaščitnega sistema na splošno potrebujejo možnost hitrega dokončanja odstranitve napake na liniji, pa tudi z neodvisno sposobnostjo delovanja za zaščito opreme, v tem primeru so namenjeni zagotavljanju, da v glavna zaščitna oprema se ne popravi ali ne more delovati, lahko izvede rezervno zaščitno delo.
(2) Zahtevati je treba delovanje glavne zaščitne opreme in čas ugasnitve obloka, ki ne sme presegati najvišje vrednosti prenapetosti.
(3) Ko je vrvica prerezana z obeh koncev pod pogojem obremenitve, ustvarjena časovna razlika ne sme preseči omejene vrednosti. Največjo vrednost je treba določiti z aktivnim izračunom izolatorja in napetosti. Zato je tudi to pomemben predpis.
(4) Da bi omejili problem prenapetosti, je treba določiti začetni čas samodejnega ponovnega vklopa. Če ponovno zapiranje ne uspe, mora enakovredni konec na obeh straneh zmanjšati napetost.
(5) Resonančna prenapetost se izračuna na podlagi stanja delovanja obeh faz, da se doseže, če je dovoljena vrednost presežena, potem se lahko v njej uporabi enofazno ponovno zapiranje.
(6) Vhod/preskok odklopnika mora biti polavtomatski, da se zagotovi, da časovna razlika med vhodom in odklopom na obeh koncih ne preseže določene vrednosti.
(7) Pri izbiri ranžirnega reaktorja je treba upoštevati prenapetost, ki jo povzroči napaka pri odstranitvi. Da bi zmanjšali izgube jalove moči pri prenosu reaktorja, je treba reaktor dati v uporabo. Za ranžirni reaktor mora obstajati stikalna/stikalna avtomatika, ki jo zažene linijska zaščita.
2.1000kV UHV linije relejne zaščite osnovne zahteve
Relejna zaščita 1000kV UHV voda mora izpolnjevati zahteve glede zanesljivosti, selektivnosti, občutljivosti in hitrega delovanja. V primerjavi z UHV in splošnim visokonapetostnim vodom mora imeti relejna zaščita večjo redundanco in dobro neodvisnost. Konfiguracija relejne zaščite 1000kV UHV voda lahko zagotovi, da je zaščiteni vod mogoče zaščititi hitro in brez odlašanja v primeru napake v katerem koli stanju delovanja. Napako na obeh koncih linije je mogoče hitro odpraviti, da preprečite poškodbe električne opreme, nestabilnost sistema ali prenapetost in druge varnostne nesreče.
Po eni strani mora relejna zaščita 1000kV UHV voda zagotoviti, da ni prenapetosti, ki bi vplivala na izolatorje in električno opremo, po drugi strani pa zagotoviti stabilnost 1000kV UHV voda. Izolatorji na 1000kV ultravisokonapetostnih vodih ne morejo vzdržati velike prenapetosti, zato bo prenapetost vplivala na izolacijsko sposobnost izolatorjev in celo povzročila razpad izolacije. Da bi zagotovili, da je prenapetost nadzorovana v dovoljenem območju, je čas odprave napake relejne zaščite na obeh koncih 1000kV UHV voda veliko daljši od časa, ko je en konec odklopljen in drugi konec vstavljen.
Da bi zagotovili stabilno delovanje voda UHV, je treba napako hitro prekiniti na obeh koncih. Prepovedano je zaščititi en konec in odklopiti drugi konec. Da bi izpolnili zahteve prenosa 1000kV UHV voda, je ena glavna zaščita, druga pa rezervna zaščita, ki omogoča izklopne signale ali prenaša izklopne signale. Časovna razlika med obema koncema 1000kV UHV voda za prekinitev napak je nadzorovana v 30-40ms, ob upoštevanju, da je časovna razlika med odklopnikom in relejno zaščito na obeh koncih voda 20ms. Nastavitve glavne zaščite morajo biti popolnoma neodvisne od sprožilne tuljave do zaščitnega zaslona, enosmernega napajanja, napetostnega transformatorja in tokovnega transformatorja.
3.Posebni problemi relejne zaščite za 1000kV UHV vod
3.1 Tok kondenzatorja je okvarjen
Da bi izboljšali prenosno zmogljivost voda 1000 kV UHV, je treba induktivnost in upornost voda UHV čim bolj zmanjšati, kapacitivnost pa je treba povečati, da se zmanjša prevodnost uhajanja. V primerjavi z daljnovodom 500 kV se kapacitivni tok, prenosna moč in kot impedance 1000 kV UHV voda nenehno povečujejo. Pod vplivom porazdeljenih tokovnih kondenzatorjev se fazni kot in amplituda toka na obeh straneh UHV voda močno spremenita, diferencialna zaščita voda pa je resno prizadeta zaradi obstoja tokovnih kondenzatorjev. Ko se obremenitveni tok 1000kV UHV linije zmanjša, se zanesljivost in občutljivost diferencialne zaščite zmanjšata, zavrnitev zaščite pa se zlahka pojavi po ozemljitvi zaradi prehodnega upora. Zato je treba nastaviti ranžirne reaktorje in sprejeti učinkovite ukrepe kompenzacije tokovnega kondenzatorja za izboljšanje natančnosti in zanesljivosti diferencialne zaščite voda UHV.
3.2 Prehodne procesne težave
Prehodni proces 1000kV UHV linije bo povzročil visokofrekvenčno oscilacijsko komponento in resno resonanco induktivnosti kapacitivnosti. V prehodnem procesu bosta amplituda in faza toka in napetosti UHV linije popačeni, kar bo povzročilo veliko število harmonikov. Ko je upor UHV voda razmeroma velik in je obremenitev majhna, zlahka pride do kratkega stika na tleh in pride do resnega popačenja valovne oblike. Ker višja kot je frekvenca voda 1000 kV UHV, večja bo ekvivalentna reaktanca, zato je treba ekvivalentno reaktanco čim bolj zmanjšati pod pogojem visokofrekvenčne komponente. Če pride do napake na koncu UHV linije, je visokofrekvenčna komponenta toka velika, ki vključuje predvsem 11-13 harmonike in 2-4 harmonike. Obstoj harmonikov bo vplival na natančnost izračuna relejne zaščite voda UHV in zlahka pripeljal do prekoračitve relejne zaščite v stabilnem stanju, zlasti za harmonike blizu osnovnega vala. Pasovni filter je treba nastaviti na primernem mestu na 1000kV UHV vodu.
4. Problem odpornosti na prehod
Prehodni upor 1000kV UHV linije je približno 600Ω. Zaradi dolge razdalje prenosa se napetost ničelnega zaporedja močno zmanjša, ko tok teče skozi konec uporovne črte 600-ω. V tem primeru napetosti 1000kV UHV voda ni mogoče združiti, da bi pravilno ugotovili, ali gre za ozemljitveno napako ali normalno stanje delovanja. Zaščite smeri ničelnega zaporedja ni mogoče natančno oceniti, zaradi česar zaščita smeri ničelnega zaporedja noče delovati. V kombinaciji z vzdolžno razdaljo in glavnim zaščitnim načelom navpične smeri je glavna zaščita navpičnega ničelnega zaporedja sprejeta za zemeljsko napako 1000kV UHV voda, relejna zaščita linije pa se uporablja za natančno prepoznavanje kratkega stika problem prehodnega upora UHV voda.
5. Vertikalna zaščita
Neenakomerna distribucijska kapacitivnost in napetostni nivo 1000kV UHV voda bosta vplivala na vzdolžno zaščito. Sinhroni izklop odklopnikov na obeh koncih UHV voda je le idealna metoda. Potujoči val, ki ga odbija napajalnik na enem koncu UHV voda, lahko povzroči prenapetost na UHV vodu. Polnilni tok kondenzatorja, ki ga ustvari porazdeljeni kondenzator na liniji 1000 kV UHV, bo vplival na vzdolžno diferencialno zaščito linije. Zato je treba na liniji UHV postaviti kompenzacijski reaktor, da se prepreči napačno delovanje zaščite v normalnem stanju delovanja.