基于帶串聯電抗器輸電線路保護的改進方案

唐云鳳

摘 要：串聯電抗器可以對短路電流起到限制作用，與此同時也為輸電線路距離保護提出了更高的要求。本文對串聯電抗器進行概述，對輸電線路距離保護整定與計算進行了簡單說明，而后對串聯電抗器接入輸電線路距離保護進行分析，最后對串聯電抗器距離保護整定改進方法進行重點探討。采取三段電流保護法來對距離保護Ⅰ段可靠性，及Ⅱ段、Ⅲ段的靈敏性進行整定。

關鍵字：串聯電抗器;距離保護;改進方法

前言

伴隨我國社會經濟穩步提升的同時，我國電力事業也在逐步發展壯大，相應基礎設施與以往相比有了很大的進步，但由于電網結構日益趨于復雜化，因此電網建設面對諸多的問題，其中最為突出的就是短路電流水平超標，它會給輸電線路帶來一定的風險。例如，我國發達城市，由于對電力的需求極大，因此在進行電網建造時，往往電網系統復雜多樣，在此種狀況下，短路電流水平直接對電網運行起到一定的阻礙作用，安全風險被加大。為避免此類狀況發生，將串聯電抗器加至輸電線路上可對電網短路電流進行很好的制約，同時增加了電路系統對于風險的抵抗能力，加之，串聯電抗器具備高效、經濟、簡捷等特點，值得被廣泛進行應用。

1.串聯電抗器概述

串聯電抗器屬于電氣設備，內部由無導磁材料纏繞且具備一定的電抗值。將其串聯在電氣回路上，可以起到限制短路電流的作用，可根據實際需要采取水平、垂直、品字形三種形式進行裝配布置。在對城市電纜進行改造時，采用串聯電抗器對短路容量進行制約，讓那些容量不足的繼路器重新進行使用[1]。通常用于35千伏和35千伏以下的電力系統內。串聯電抗器按結構形式來進行區分，有干式空心電抗器、油浸式鐵心電抗器、干式鐵心電抗器。

2.輸電線路距離保護整定與計算

在三段式電流保護中，采取任意繼電器對電流進行保護，都需遵照整定原則即避開電動機啟動時的瞬間過負荷及啟動電流。電流保護值計算公式如下：I=KIS，K為可靠系數，GL型繼電器K為1.8—2.0，DL型繼電器K為1.4—1.6。而電動機啟動電流通常是額定電流的5—7倍，在進行整定時，可靠系數及啟動倍率，若掌握有誤，繼電器會出現拒動或誤動的情況出現。因此，通常按如下原則對其進行掌控，進行可靠系數整定時，考慮繼電器電流測量元件和電動機之間的電氣距離，還有電動機過負荷情況，易過負荷的選取大值。

3.串聯電抗器接入輸電線路距離保護

串聯電抗器安放在輸電線路距離保護的繼電器下側時，對于繼電器測量造成阻抗的不單僅是繼電器安裝點至故障點的線路阻抗。對于造成輸電線路出現短路情況的兩種特別狀況進行考慮。如圖一所示，k1點出現短路時，Zk1位于串聯電抗器出口位置進行測量阻抗;k2點出現短路時，Zk2位于輸電線路距離保護Ⅰ段尾端進行測量阻抗;ZCK作為串聯電抗器進行阻抗;Zzd，Ⅰ是無串聯電抗器的輸電線路，對Ⅰ段整定阻抗定值進行距離保護[2]。由于輸電線路距離保護接入串聯電抗器，導致測量阻抗被加大，同時距離保護容易出現拒動情況，因此要對保護定值進行整定及改進。

4.串聯電抗器距離保護整定改進方法

4.1對零序電流補償系數進行整定

為使輸電線路距離保護在進行串聯電抗器接入后，其測量阻抗仍具備實際的物理意義，就需對零序電流補償系數進行重新界定。

4.2對相間距離、保護阻抗定值進行整定

公式中：代表Ⅰ段進行輸電線路距離保護時保護涵蓋的長度。若故障位置處于距離保護Ⅰ段范圍外，會比本身零序補償系數小，而測量阻抗大，保護主要利用不動作。若故障位置處于距離保護Ⅰ段范圍內，會比本身零序補償系數大，而測量阻抗小，可依靠動作進行保護;Ⅱ段作為距離保護中可對線路整體進行保護的區段，靈敏度水平要高，一旦線路尾部出現短路情況。不具備串聯電抗器的接地Ⅱ段，其靈敏度系數應達到：

公式中：代表線路全長總阻抗，不具備串聯電抗器進行接地距離保護，代表Ⅱ段阻抗定值。接入串聯電抗器后的輸電線路，線路尾部出現短路情況時，整定后的零序補償系數等于本身零序補償系數用進行表示，代表實際測量阻抗。對串聯電抗器接地距離保護進行Ⅱ段的阻抗定值整定時，即可確保接地距離對于靈敏度的需求。

若故障位置處于本線路，則會比實際零序補償系數大，而測量阻抗小，可依靠動作進行保護;若故障位置處于下部線路區域，測量阻抗較大，會比本身零序補償系數小，此外，因接地距離Ⅱ段中，阻抗定值內含有1.25這一系數，所以可大致確定接地距離Ⅱ段，進行保護區域沒有變化，也就沒有和下級線路保護進行時間協調的情況，因此接地距離保護Ⅱ段，它的時間定值不發生改變[4]。按此線路上述所說進行距離保護Ⅲ段尾部短路檢驗，符合，的要求。公式中：是接地距離保護Ⅲ段所測阻抗定值，輸電線路不具備串聯電抗器，具體分析步驟同Ⅱ段，時間定值不發生改變，有相間短路出現，故障點位置相對電壓相同，拿A、B兩處為例，則，輸電線路相間距離保護帶串聯電抗器和零序補償系數沒有關系。結合之前的研究，進行相間距離保護阻抗定值整定，時間定值不發生變化。輸電線路距離保護帶串聯電抗器進行零序補償系數整定，對于時間定值不會起到影響。

5.總結

綜上所述，將輸電線路全長阻抗與串聯電抗器阻抗進行綜合，可以對零序電流補償系數進行改進整定。基礎采取過去輸電線路原阻抗定值，結合零序電流補償系數與串聯電抗器阻抗，來對接地距離Ⅰ段進行改進整定保護定值，將靈敏度系數與串聯電抗組進行結合，對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段相間距離進行改進整定保護定值，對具備串聯電抗器輸電線路距離保護進行改進整定，可確保Ⅰ段保護，具備可靠性。Ⅱ、Ⅲ段距離保護，具備靈敏性。另外的阻抗繼電器由于在日常施工過程中使用不多，因此本文未對其進行說明。

參考文獻：

[1] 魏繁榮， 李慧， 林湘寧，等. 考慮TCSC型故障限流器動態過程的距離保護整定方法[J]. 中國電機工程學報， 2017， 37（8）：2279-2289.

[2]李斌， 廖惠琴， 戴冬康，等. 局部同塔輸電線路的接地距離保護影響及對策[J]. 電力系統及其自動化學報， 2017， 29（12）：1-7.

[3]史彤彤， 羅映紅， 許義佳，等. 220kV SISFCL對距離保護的影響分析[J]. 低溫與超導， 2017（12）：44-49.

[4]李鋒， 樊艷芳， 王曉飛，等. 限流串抗器接入電網對繼電保護的影響及整定原則研究[J]. 電力系統保護與控制， 2017， 45（17）：118-123.