串聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)線路保護(hù)裝置影響的研究

史立民

摘要：現(xiàn)階段隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，我國(guó)居民對(duì)于用電的需求量也越來(lái)越大，為了更好地滿足居民日常生活以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的用電需求，我國(guó)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中面臨著巨大的壓力，而現(xiàn)階段我國(guó)長(zhǎng)距離輸電線路也是我國(guó)電路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中非常重要的一部分，因此，如何提高輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性就成了一個(gè)值得思考的問(wèn)題。通過(guò)串聯(lián)補(bǔ)償電容器可以有效的實(shí)現(xiàn)，對(duì)一些高負(fù)荷，長(zhǎng)距離的輸電線路的高效運(yùn)輸。

關(guān)鍵詞：串聯(lián)補(bǔ)償電容器;線路保護(hù)裝置

1、前言

現(xiàn)階段我國(guó)西電東送工程的建設(shè)對(duì)于東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是非常重要的，但是在長(zhǎng)距離輸電過(guò)程中面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素度是非常多的。為了降低風(fēng)險(xiǎn)的存在，我國(guó)在很多高壓輸電線路的運(yùn)行過(guò)程中設(shè)立了相應(yīng)的保護(hù)裝置，但是為了提高輸電線路的效率，通常都會(huì)安裝串聯(lián)補(bǔ)償電容器，而安裝這種設(shè)備以后會(huì)對(duì)保護(hù)裝置的保護(hù)作用產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，這對(duì)于供電系統(tǒng)的安全性來(lái)說(shuō)是非常不利的，本文就對(duì)這種現(xiàn)象展開(kāi)了相關(guān)的研究和論述。

2、對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償電容器的介紹

串聯(lián)補(bǔ)償電容器的發(fā)展歷史也已經(jīng)有了60多年的歷史，這種設(shè)備是在美國(guó)最早進(jìn)行利用的，而且用的效果相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較好，所以我國(guó)在進(jìn)行長(zhǎng)距離輸電的過(guò)程中也借鑒了該技術(shù)。該技術(shù)是在美國(guó)地區(qū)率先進(jìn)行使用的，而且通過(guò)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用的效果相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較好的，而在我國(guó)西氣東輸工程的建設(shè)過(guò)程中，為了提高輸電的效率，更好的滿足東部地區(qū)的需求，也引進(jìn)了該技術(shù)，但是在具體應(yīng)用過(guò)程中，由于運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)不足，出現(xiàn)了很多的問(wèn)題，比如說(shuō)導(dǎo)致了各種保護(hù)措施的效率下降，短路現(xiàn)象比較嚴(yán)重，對(duì)于各種線路的損毀比較多，增加了經(jīng)濟(jì)成本。實(shí)際上，該技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中的主要原理就是讓串聯(lián)補(bǔ)償器電容的容抗抵消輸電站中的感抗，如此一來(lái)，在傳輸過(guò)程中線損減小了，那么傳輸?shù)男蕦?huì)極大的提高。在我國(guó)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行安裝過(guò)程中，已經(jīng)逐漸地實(shí)現(xiàn)了電容器與機(jī)電設(shè)備之間的配合，但是這并不意味著傳輸?shù)陌踩缘玫搅颂岣遊1]。

3、在電路上安裝串聯(lián)補(bǔ)償電容器以后對(duì)線路所帶來(lái)的影響

雖然串聯(lián)補(bǔ)償電容器會(huì)在極大程度上提高電路的傳輸效率，在長(zhǎng)距離運(yùn)輸過(guò)程中，可以發(fā)揮有效的作用，但是該電容器的安裝仍然會(huì)帶來(lái)很多不好的影響，具體如下：

3.1引起電壓反相問(wèn)題

串聯(lián)補(bǔ)償電容器一般會(huì)應(yīng)用在長(zhǎng)距離的電路運(yùn)輸過(guò)程中，而這些電路在運(yùn)輸中所面臨的自然環(huán)境非常復(fù)雜的，因此發(fā)生故障的概率極大的提升，而如果這些故障正好發(fā)生在電容器附近，那么電壓將會(huì)發(fā)生反相的現(xiàn)象，具體來(lái)說(shuō)，如果一旦出現(xiàn)保護(hù)電壓源到故障處的感抗小于容抗這種現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電壓源逆轉(zhuǎn)到180度的非正常狀態(tài)，這種狀態(tài)下是極容易發(fā)生短路現(xiàn)象的，而之前的保護(hù)系統(tǒng)是在單純距離范圍內(nèi)保護(hù)原件適用于感抗系統(tǒng)，而電壓一旦發(fā)生180度的反向，那么就超出了之前保護(hù)系統(tǒng)所設(shè)定的保護(hù)范圍，繼電保護(hù)器也就無(wú)法發(fā)揮相應(yīng)的作用。

3.2引起電流反相問(wèn)題

如果在串聯(lián)補(bǔ)償電容器附近的線路上發(fā)生短路現(xiàn)象，那么就有可能引起電流反向的現(xiàn)象，特別是在電容器出口附近短路時(shí)，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)補(bǔ)償器的電容容抗大于故障環(huán)路的電源和線路之間的感抗之和，這就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的阻抗呈現(xiàn)容性，而保護(hù)系統(tǒng)在這種情況下是完全無(wú)法發(fā)揮繼電保護(hù)的，很容易產(chǎn)生電路燒毀的現(xiàn)象，而且還有可能影響到周圍居民的人身安全[2]。

3.3導(dǎo)致整條輸電線路的運(yùn)輸效率不均勻

串聯(lián)補(bǔ)償電容器所發(fā)揮的作用就是要提高輸電線路的效率，通過(guò)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，離補(bǔ)償器距離越近的線路，在傳輸過(guò)程中的速度是非常快的，而兩個(gè)電容器之間的線路在速率傳輸方面仍然沒(méi)有得到很大的提高，這種現(xiàn)象就給保護(hù)措施提出了更高的要求，如果在電容器安裝過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)安裝的間隔進(jìn)行有效的控制，這時(shí)就很容易發(fā)生電路運(yùn)行的短路情況，而一旦發(fā)生短路，那么繼電器就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的保護(hù)作用，但是這時(shí)候由于短路現(xiàn)象的存在，為了躲避下一級(jí)線路的出口，不影響到其他線路的運(yùn)行情況，繼電保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)縮小它的保護(hù)范圍，如此一來(lái)，就無(wú)法很好的涵蓋整個(gè)短路的區(qū)域，只能任由電路短路而引起的損壞。

3.4引發(fā)誤動(dòng)和拒動(dòng)現(xiàn)象

安裝串聯(lián)補(bǔ)償電容器之后發(fā)生電路短路的情況仍然是存在的，如果一旦發(fā)生電路短路，那么很有可能引起電容器的短路，而電容器內(nèi)部是有相應(yīng)控制措施的，一旦遇到故障，電容器就會(huì)自動(dòng)的停止運(yùn)行，這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一種貫穿整個(gè)線路的低頻分量電流，這實(shí)際上是串聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)自身的一種保護(hù)措施，但是這種情況會(huì)很容易造成保護(hù)區(qū)外超越誤動(dòng)和區(qū)內(nèi)拒動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生[3]。

4、降低上述現(xiàn)象出現(xiàn)，提高線路保護(hù)質(zhì)量的措施

4.1采用距離保護(hù)原理

具體來(lái)說(shuō)，距離保護(hù)原理就是在安裝串聯(lián)補(bǔ)償電容器時(shí)，要對(duì)于安裝的間隔進(jìn)行有效的測(cè)定。而距離保護(hù)的主要內(nèi)涵是指故障點(diǎn)到保護(hù)裝置安裝之間的有效距離，而這個(gè)距離也是故障點(diǎn)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(jù)具體的線路特點(diǎn)以及周圍環(huán)境特點(diǎn)，在規(guī)定的范圍內(nèi)安裝一種保護(hù)裝置。一般情況下，所安裝的保護(hù)裝置的核心就是阻抗繼電器，它可以有效的測(cè)定保護(hù)距離間的阻抗，并且與整體的阻抗值形成有效的對(duì)比，如果出現(xiàn)阻抗差距過(guò)大的情況，那么就會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。如果短路的地點(diǎn)距離保護(hù)裝置比較近時(shí)，所測(cè)量的阻抗是相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較小，所采取的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間就比較短，如果距離比較遠(yuǎn)，那么測(cè)量阻抗的值就會(huì)相應(yīng)增加保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間就比較長(zhǎng)，這樣在很大程度上擴(kuò)大了繼電器保護(hù)的范圍，有效的避免了線路的故障。

4.2將串聯(lián)補(bǔ)償電容器射在線路的一側(cè)

距離保護(hù)動(dòng)作發(fā)生的情況與電容器安裝的具體位置是緊密相關(guān)的，因此，如果將串聯(lián)補(bǔ)償電容器只安裝在線路的一側(cè)，那么既可以很大程度上提高電路系統(tǒng)的運(yùn)輸效率，而且還不影響繼電器保護(hù)工作的正常運(yùn)行。但是在應(yīng)用該方法的過(guò)程中，要特別注意在接地短路故障時(shí)，保護(hù)區(qū)沒(méi)有其他故障那樣長(zhǎng)，因此，保護(hù)區(qū)的距離應(yīng)當(dāng)在其他基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的縮短。最后所產(chǎn)生的阻抗會(huì)由于電容器設(shè)備的不同而有所差距，因此，在測(cè)定阻抗的過(guò)程中，要更加認(rèn)真細(xì)心[4]。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，串聯(lián)補(bǔ)償電容器一般會(huì)運(yùn)用在長(zhǎng)距離運(yùn)輸或者電壓比較高的輸電線路中，這種設(shè)備通過(guò)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(huì)受到到電容阻抗的影響，會(huì)發(fā)生電壓，電流反向的情況，也對(duì)線路保護(hù)產(chǎn)生了非常多的負(fù)面影響，本文就針對(duì)這些負(fù)面影響展開(kāi)了相關(guān)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(guān)部門(mén)提供一點(diǎn)借鑒和啟示。

參考文獻(xiàn)：

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

[3]張彥魁，張焰，盧國(guó)良.可控串聯(lián)補(bǔ)償電容器控制角模型及其在靜態(tài)電壓穩(wěn)定研究中的應(yīng)用[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005（11）：17-22.

[4]凌洪政. 串聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)線路保護(hù)裝置影響的研究[D].廣西大學(xué)，2005.