談談電力系統裝設串補電容對繼電保護的影響

曹旭+王黎紅

摘 要：高壓輸電線路的串聯補償電容可以大大縮短其聯結的兩電力系統間的電氣距離，提高輸電線路的輸送功率及提高電力系統運行的穩定性，有重大的技術經濟價值。它應用于長距離輸電線路能夠增加穩定裕度，改善聯網負荷分配，提高線路潮流輸送能力等。然而串補電容的投入或退出會改變線路的阻抗，影響基于阻抗特性原理的保護的正確測量；對繼電保護的工作產生不利的影響。其中對距離保護的影響最甚，距離保護測量阻抗的大小與串補電容的大小和在線路上裝設的位置有關。

關鍵詞：電力系統 保護線路 串補電容 繼電保護系統影響

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（b）-0035-02

1 串補電容裝于線路始端

如圖1所示，此時線路兩端距離Ⅰ段的起動阻抗應為：

ZⅠdz.1=ZⅠdz.2=0.85（ZAB-jXC）

式中，ZAB為被保護線路阻抗；

XC為串聯電容的阻抗。

當保護1和保護2的距離Ⅰ段采用方向阻抗元件時，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側的保護1在始端A′點到M點的范圍內短路時，阻抗元件的測量阻抗均位于動作特性之外，即保護不能動作，在這種情況下不能使用距離保護。

再看圖1（b）所示，裝于串補電容對側變電站B的保護2，受XC的影響使保護區縮短，只能保護由B到N點的范圍，但不致出現拒動或誤動的現象，因此可以用，但顯然XC的數值越大，保護區縮短得越多。注：為便于比較，圖中的虛線圓表示未加串補電容時動作特性。

2 串補電容裝于線路中間

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

XcZAB│，則阻抗元件的動作特性見圖1（c），在線路A～B內故障時，保護1、2均可正確動作，而且保護性能也很好。但是，這種補償方式的缺點是，當短路電流較大時，如果電容器被保護間隙短接，則距離Ⅰ段保護區將大為縮短。

3 串補電容裝于變電站的母線之間

串補電容和保護位置（對距離保護的影響）如圖2所示。

提出問題：為什么要將串補電容裝設在變電站母線之間？

因為由于當多段高壓輸電線串聯，或高壓輸電線上設有開關站時，此時可將串補電容裝于高壓變電站或開關站的母線之間。圖3展示了裝設于兩條線路上的保護1、2、3、4的整定特性圓和測量阻抗。

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

從圖3可見，保護1的整定圓1應通過保護1安裝點。為保證選擇性C點應位于圓1之外。保護3的整定圓3應通過保護3安裝點C。因B點位于圓3之內，故在B點及其附近的相鄰線路上短路時，保護3將誤動（應注意看圖B點包在圓3 內），因此，必須采取措施加以防止。保護4的整定圓4應通過保護4的安裝點D向下畫。B點位于圓4之外，不會誤動。保護2的整定圓2應通過保護2安裝點B向下畫。在反向C點附近短路時，將要誤動（應注意看圖C點包在圓2內），應采取措施加以防止。

圖3中1、3與2、4為兩種不同方向的特性圓，其大小為區分之用。

4 結論

當串補電容設置于變電站或開關站母線之間時，在遠離串補電容的兩端，距離保護Ⅰ段的保護區將大大縮短，而在靠近電容器的兩端，距離Ⅰ段的保護區雖較長，和沒有電容器一樣，但在反向電容器背后及附近的相鄰線路上短路時，保護將要誤動，因此必須采取防范措施。

由圖3可知串補電容裝于變電站或開關站母線之間時對距離保護的影響。其他影響距離保護正確工作的因素此處不做進一步分析。

5 結語

在電力系統高速發展的今天，電力網對繼電保護的要求也日益增高。特別是智能電網技術在電力系統高速運用的過程中會對繼電保護提出更高的要求，同時也會出現種種新的問題，這將使從事繼電保護工作的人員面臨一系列重要任務，如何有效解決這些問題，并且將更好、更新的繼電保護技術與智能電網實現最佳的結合，將成為繼電保護工作人員面臨的重要課題。

參考文獻

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