談?wù)勲娏ο到y(tǒng)裝設(shè)串補(bǔ)電容對(duì)繼電保護(hù)的影響

曹旭+王黎紅

摘 要：高壓輸電線路的串聯(lián)補(bǔ)償電容可以大大縮短其聯(lián)結(jié)的兩電力系統(tǒng)間的電氣距離，提高輸電線路的輸送功率及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。它應(yīng)用于長(zhǎng)距離輸電線路能夠增加穩(wěn)定裕度，改善聯(lián)網(wǎng)負(fù)荷分配，提高線路潮流輸送能力等。然而串補(bǔ)電容的投入或退出會(huì)改變線路的阻抗，影響基于阻抗特性原理的保護(hù)的正確測(cè)量；對(duì)繼電保護(hù)的工作產(chǎn)生不利的影響。其中對(duì)距離保護(hù)的影響最甚，距離保護(hù)測(cè)量阻抗的大小與串補(bǔ)電容的大小和在線路上裝設(shè)的位置有關(guān)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 保護(hù)線路 串補(bǔ)電容 繼電保護(hù)系統(tǒng)影響

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）10（b）-0035-02

1 串補(bǔ)電容裝于線路始端

如圖1所示，此時(shí)線路兩端距離Ⅰ段的起動(dòng)阻抗應(yīng)為：

ZⅠdz.1=ZⅠdz.2=0.85（ZAB-jXC）

式中，ZAB為被保護(hù)線路阻抗；

XC為串聯(lián)電容的阻抗。

當(dāng)保護(hù)1和保護(hù)2的距離Ⅰ段采用方向阻抗元件時(shí)，它們按上式整定的特性圓和線路阻抗的分布分別如圖1（a）、圖1（b）所示。

如圖1（a）所示，裝于A側(cè)的保護(hù)1在始端A′點(diǎn)到M點(diǎn)的范圍內(nèi)短路時(shí)，阻抗元件的測(cè)量阻抗均位于動(dòng)作特性之外，即保護(hù)不能動(dòng)作，在這種情況下不能使用距離保護(hù)。

再看圖1（b）所示，裝于串補(bǔ)電容對(duì)側(cè)變電站B的保護(hù)2，受XC的影響使保護(hù)區(qū)縮短，只能保護(hù)由B到N點(diǎn)的范圍，但不致出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)的現(xiàn)象，因此可以用，但顯然XC的數(shù)值越大，保護(hù)區(qū)縮短得越多。注：為便于比較，圖中的虛線圓表示未加串補(bǔ)電容時(shí)動(dòng)作特性。

2 串補(bǔ)電容裝于線路中間

這種情況下，兩側(cè)距離Ⅰ的起動(dòng)阻抗仍按前式整定：ZⅠdz.1 =ZⅠdz.2=0.85（ZAB-jXC），只要串補(bǔ)電容的補(bǔ)償度不超過(guò)50%，即

XcZAB│，則阻抗元件的動(dòng)作特性見(jiàn)圖1（c），在線路A～B內(nèi)故障時(shí)，保護(hù)1、2均可正確動(dòng)作，而且保護(hù)性能也很好。但是，這種補(bǔ)償方式的缺點(diǎn)是，當(dāng)短路電流較大時(shí)，如果電容器被保護(hù)間隙短接，則距離Ⅰ段保護(hù)區(qū)將大為縮短。

3 串補(bǔ)電容裝于變電站的母線之間

串補(bǔ)電容和保護(hù)位置（對(duì)距離保護(hù)的影響）如圖2所示。

提出問(wèn)題：為什么要將串補(bǔ)電容裝設(shè)在變電站母線之間？

因?yàn)橛捎诋?dāng)多段高壓輸電線串聯(lián)，或高壓輸電線上設(shè)有開(kāi)關(guān)站時(shí)，此時(shí)可將串補(bǔ)電容裝于高壓變電站或開(kāi)關(guān)站的母線之間。圖3展示了裝設(shè)于兩條線路上的保護(hù)1、2、3、4的整定特性圓和測(cè)量阻抗。

圖3向量AB為線路AB的阻抗ZAB。BC代表串補(bǔ)電容的容抗ZBC，CD則代表線路CD的阻抗ZCD。折線DCBA則可看作是從D點(diǎn)看向A點(diǎn)的各線段阻抗。為了表明在同一圖上，從D看向A的阻抗假定為負(fù)的，與從A看向D的阻抗向量方向相反。

從圖3可見(jiàn)，保護(hù)1的整定圓1應(yīng)通過(guò)保護(hù)1安裝點(diǎn)。為保證選擇性C點(diǎn)應(yīng)位于圓1之外。保護(hù)3的整定圓3應(yīng)通過(guò)保護(hù)3安裝點(diǎn)C。因B點(diǎn)位于圓3之內(nèi)，故在B點(diǎn)及其附近的相鄰線路上短路時(shí)，保護(hù)3將誤動(dòng)（應(yīng)注意看圖B點(diǎn)包在圓3 內(nèi)），因此，必須采取措施加以防止。保護(hù)4的整定圓4應(yīng)通過(guò)保護(hù)4的安裝點(diǎn)D向下畫(huà)。B點(diǎn)位于圓4之外，不會(huì)誤動(dòng)。保護(hù)2的整定圓2應(yīng)通過(guò)保護(hù)2安裝點(diǎn)B向下畫(huà)。在反向C點(diǎn)附近短路時(shí)，將要誤動(dòng)（應(yīng)注意看圖C點(diǎn)包在圓2內(nèi)），應(yīng)采取措施加以防止。

圖3中1、3與2、4為兩種不同方向的特性圓，其大小為區(qū)分之用。

4 結(jié)論

當(dāng)串補(bǔ)電容設(shè)置于變電站或開(kāi)關(guān)站母線之間時(shí)，在遠(yuǎn)離串補(bǔ)電容的兩端，距離保護(hù)Ⅰ段的保護(hù)區(qū)將大大縮短，而在靠近電容器的兩端，距離Ⅰ段的保護(hù)區(qū)雖較長(zhǎng)，和沒(méi)有電容器一樣，但在反向電容器背后及附近的相鄰線路上短路時(shí)，保護(hù)將要誤動(dòng)，因此必須采取防范措施。

由圖3可知串補(bǔ)電容裝于變電站或開(kāi)關(guān)站母線之間時(shí)對(duì)距離保護(hù)的影響。其他影響距離保護(hù)正確工作的因素此處不做進(jìn)一步分析。

5 結(jié)語(yǔ)

在電力系統(tǒng)高速發(fā)展的今天，電力網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的要求也日益增高。特別是智能電網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)高速運(yùn)用的過(guò)程中會(huì)對(duì)繼電保護(hù)提出更高的要求，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)種種新的問(wèn)題，這將使從事繼電保護(hù)工作的人員面臨一系列重要任務(wù)，如何有效解決這些問(wèn)題，并且將更好、更新的繼電保護(hù)技術(shù)與智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)最佳的結(jié)合，將成為繼電保護(hù)工作人員面臨的重要課題。

參考文獻(xiàn)

[1] 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，1994.

[2] 陳軍偉.可控串補(bǔ)對(duì)輸電線路繼電保護(hù)影響的分析與研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2011.

[3] 鄒煥雄.串補(bǔ)電容對(duì)距離保護(hù)的影響及其解決方案的分析[J]. 科技風(fēng)，2012（13）：110.

[4] 朱濤，謝小榮，祝達(dá)康.使用繼電器模型研究串補(bǔ)線路的繼電保護(hù)特性[J].繼電器，2007（5）：16-20.

[5] 范秀菊.可控串聯(lián)電容補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2010.