串聯補償電容器對線路保護裝置影響的研究

史立民

摘要：現階段隨著我國經濟發展水平的不斷提高，我國居民對于用電的需求量也越來越大，為了更好地滿足居民日常生活以及經濟發展的用電需求，我國電力系統在運行過程中面臨著巨大的壓力，而現階段我國長距離輸電線路也是我國電路網絡建設過程中非常重要的一部分，因此，如何提高輸電線路運行的穩定性就成了一個值得思考的問題。通過串聯補償電容器可以有效的實現，對一些高負荷，長距離的輸電線路的高效運輸。

關鍵詞：串聯補償電容器;線路保護裝置

1、前言

現階段我國西電東送工程的建設對于東部地區經濟的發展來說是非常重要的，但是在長距離輸電過程中面臨的風險因素度是非常多的。為了降低風險的存在，我國在很多高壓輸電線路的運行過程中設立了相應的保護裝置，但是為了提高輸電線路的效率，通常都會安裝串聯補償電容器，而安裝這種設備以后會對保護裝置的保護作用產生一定的負面影響，這對于供電系統的安全性來說是非常不利的，本文就對這種現象展開了相關的研究和論述。

2、對串聯補償電容器的介紹

串聯補償電容器的發展歷史也已經有了60多年的歷史，這種設備是在美國最早進行利用的，而且用的效果相對來說也比較好，所以我國在進行長距離輸電的過程中也借鑒了該技術。該技術是在美國地區率先進行使用的，而且通過相關調查發現，使用的效果相對來說是比較好的，而在我國西氣東輸工程的建設過程中，為了提高輸電的效率，更好的滿足東部地區的需求，也引進了該技術，但是在具體應用過程中，由于運用經驗不足，出現了很多的問題，比如說導致了各種保護措施的效率下降，短路現象比較嚴重，對于各種線路的損毀比較多，增加了經濟成本。實際上，該技術在運用過程中的主要原理就是讓串聯補償器電容的容抗抵消輸電站中的感抗，如此一來，在傳輸過程中線損減小了，那么傳輸的效率將會極大的提高。在我國對該設備進行安裝過程中，已經逐漸地實現了電容器與機電設備之間的配合，但是這并不意味著傳輸的安全性得到了提高[1]。

3、在電路上安裝串聯補償電容器以后對線路所帶來的影響

雖然串聯補償電容器會在極大程度上提高電路的傳輸效率，在長距離運輸過程中，可以發揮有效的作用，但是該電容器的安裝仍然會帶來很多不好的影響，具體如下：

3.1引起電壓反相問題

串聯補償電容器一般會應用在長距離的電路運輸過程中，而這些電路在運輸中所面臨的自然環境非常復雜的，因此發生故障的概率極大的提升，而如果這些故障正好發生在電容器附近，那么電壓將會發生反相的現象，具體來說，如果一旦出現保護電壓源到故障處的感抗小于容抗這種現象時，就會導致電壓源逆轉到180度的非正常狀態，這種狀態下是極容易發生短路現象的，而之前的保護系統是在單純距離范圍內保護原件適用于感抗系統，而電壓一旦發生180度的反向，那么就超出了之前保護系統所設定的保護范圍，繼電保護器也就無法發揮相應的作用。

3.2引起電流反相問題

如果在串聯補償電容器附近的線路上發生短路現象，那么就有可能引起電流反向的現象，特別是在電容器出口附近短路時，這時就會導致串聯補償器的電容容抗大于故障環路的電源和線路之間的感抗之和，這就會導致系統的阻抗呈現容性，而保護系統在這種情況下是完全無法發揮繼電保護的，很容易產生電路燒毀的現象，而且還有可能影響到周圍居民的人身安全[2]。

3.3導致整條輸電線路的運輸效率不均勻

串聯補償電容器所發揮的作用就是要提高輸電線路的效率，通過相關調查發現，離補償器距離越近的線路，在傳輸過程中的速度是非常快的，而兩個電容器之間的線路在速率傳輸方面仍然沒有得到很大的提高，這種現象就給保護措施提出了更高的要求，如果在電容器安裝過程中，沒有對安裝的間隔進行有效的控制，這時就很容易發生電路運行的短路情況，而一旦發生短路，那么繼電器就會觸發相應的保護作用，但是這時候由于短路現象的存在，為了躲避下一級線路的出口，不影響到其他線路的運行情況，繼電保護裝置會自動縮小它的保護范圍，如此一來，就無法很好的涵蓋整個短路的區域，只能任由電路短路而引起的損壞。

3.4引發誤動和拒動現象

安裝串聯補償電容器之后發生電路短路的情況仍然是存在的，如果一旦發生電路短路，那么很有可能引起電容器的短路，而電容器內部是有相應控制措施的，一旦遇到故障，電容器就會自動的停止運行，這時候會出現一種貫穿整個線路的低頻分量電流，這實際上是串聯補償電容器對自身的一種保護措施，但是這種情況會很容易造成保護區外超越誤動和區內拒動現象的發生[3]。

4、降低上述現象出現，提高線路保護質量的措施

4.1采用距離保護原理

具體來說，距離保護原理就是在安裝串聯補償電容器時，要對于安裝的間隔進行有效的測定。而距離保護的主要內涵是指故障點到保護裝置安裝之間的有效距離，而這個距離也是故障點與阻抗之間的有效距離。并且在該距離確定完成以后，要根據具體的線路特點以及周圍環境特點，在規定的范圍內安裝一種保護裝置。一般情況下，所安裝的保護裝置的核心就是阻抗繼電器，它可以有效的測定保護距離間的阻抗，并且與整體的阻抗值形成有效的對比，如果出現阻抗差距過大的情況，那么就會啟動相應的保護動作。如果短路的地點距離保護裝置比較近時，所測量的阻抗是相對來說就比較小，所采取的保護動作時間就比較短，如果距離比較遠，那么測量阻抗的值就會相應增加保護動作的時間就比較長，這樣在很大程度上擴大了繼電器保護的范圍，有效的避免了線路的故障。

4.2將串聯補償電容器射在線路的一側

距離保護動作發生的情況與電容器安裝的具體位置是緊密相關的，因此，如果將串聯補償電容器只安裝在線路的一側，那么既可以很大程度上提高電路系統的運輸效率，而且還不影響繼電器保護工作的正常運行。但是在應用該方法的過程中，要特別注意在接地短路故障時，保護區沒有其他故障那樣長，因此，保護區的距離應當在其他基礎上進行有效的縮短。最后所產生的阻抗會由于電容器設備的不同而有所差距，因此，在測定阻抗的過程中，要更加認真細心[4]。

5、結束語

綜上所述，串聯補償電容器一般會運用在長距離運輸或者電壓比較高的輸電線路中，這種設備通過縮短電氣距離，從而提高電路的輸電效率。，但是在安裝完成以后會受到到電容阻抗的影響，會發生電壓，電流反向的情況，也對線路保護產生了非常多的負面影響，本文就針對這些負面影響展開了相關的論述，也提出了有效的解決措施，以盡量的消除這些影響，希望可以給有關部門提供一點借鑒和啟示。

參考文獻：

[1]賈新亞.串聯補償電容器對線路保護的影響[J].電子科技，2014，27（12）：170-171+174.

[2]李志剛，董方舟，李雨，蔡巍，盧晶.串聯補償電容器短路沖擊試驗仿真分析[J].中國電力，2014，47（03）：101-106.

[3]張彥魁，張焰，盧國良.可控串聯補償電容器控制角模型及其在靜態電壓穩定研究中的應用[J].中國電機工程學報，2005（11）：17-22.

[4]凌洪政. 串聯補償電容器對線路保護裝置影響的研究[D].廣西大學，2005.