分析直流系統分布電容對繼電保護的影響

支建強

【摘 要】我國電網和電壓的等級日益提升，同時電站區域面積的擴張和電站容量繼續變強，導線里的分布電容與高頻開關中電容抗干擾方面繼續增強，造成電容太大形成對繼電保護造成誤動也連續出現。基于此，本文主要對直流系統分布電容對繼電保護的影響有關內容展開分析。

【關鍵詞】直流系統;分布;電容;繼電保護;影響

1分布電容的概述

分布電容指的是依據電路的分布特征而具備的電容。分立的兩個元件，相鄰的兩個導線，線圈緊連的兩匝，元件內部的每個部分，它們之間都具備有電容，電容對電路造成的影響等同于把一個電容器并聯在電路上，分布電容就是它的電容值。因為分布電容的數值相對很小，而在低頻交流電路當中，分布電容卻有很大的容抗，一般是不會影響電路，所以在低頻交流電路當中，通常是不用思慮分布電容方面的問題，可是針對于高頻交流電路時，分布電容對它的影響就不能小瞧。分布電容的存在，于直流系統當中，很大程度影響著出口繼電器誤動及電纜跳閘的回路。可以按它們的空間布置假設有如下電容組成，用C0代表1根芯線對屏蔽的分布電容，用C1代表兩相鄰芯線之間的分布電容，用C2代表兩不相鄰芯線之間的分布電容。由此，可以得到4芯和7芯的等效分布電容結構如圖1、圖2。由于，4芯電纜相對2芯距離比相鄰2芯遠，可用不同的電容C1和C2表示，7芯電纜都按相鄰芯表示，不相鄰芯線之間的分布電容忽略不計。

圖1：4芯電纜等效分布電容結構圖

圖2：7芯電纜等效分布電容結構圖

2直流回路分布電容對繼電保護的影響

2.1在接地查找儀器中的缺點

由于低頻信號接收器功能比較少，它只能對所處環境中是否存在低頻信號做出判斷，而不能確定其電流屬于容性電流或是阻性電流，因此想要清楚電流發生故障的具體原因是很困難的事情，特別是在電流回路中不僅存在容性的分布電容電流還存在阻性接地電流的故障電流回路。在供電所變電站直流回路發生故障的原因，通常情況下是由于絕緣物質老化或者絕緣物質潮濕所產生的。但根本原因都是由于過渡電阻接地或是絕緣少而出現的直接金屬接地。

2.2會造成保護誤動

2.2.1集成型斷路器操作箱及微機保護

集成型斷路器操作箱的使用與微機保護現在正被廣泛運用，操作箱的手跳、三跳繼電器、保護的主要輸入光耦等等的驅動功率一般很小。如果電廠升壓站保護室或變電站跟被控裝置的間距比較大，使控制電纜的距離相對較長的時候，在系統受到擾動時通常會出現因為電纜過長的電容分布效應造成設備出現誤動，發生電網事故，這種現象在大型的發電廠更為突出。例如一個500kV變電站線路保護為RCS-931DM，在保護定值被改動之后，在壓板電位試驗當中，因為開啟時間較長萬用表就會自動屏蔽電源。在萬能表再次開機要切換檔位之時，它的檔位較短時間切過低電阻的檔位時，會造成開關跳閘，站內的監控機在此時就會顯示無直流接地或者會發出異常信號。

2.2.2導致保護跳閘

在直流電路中，分布電容對繼電保護影響而導致跳閘現象的產生原因主要有3點：一是在測量直流系統絕緣性能時，絕緣監測裝置對地電壓產生較強的波動;二是在測量壓板電位時，由于操作不當出現的短時間接地;三是在直流回路中，對地電容產生的影響。例如在一個保護裝置里，由于電流中存在分布電容，外部的非電量強電光耦開入，如果在此過程中出現單點接地，觸點閉合時輸入低電位從而發生開入導致保護誤動。

3減少影響的措施

在當前制造工藝下，電纜的百米分布電容較為固定，系統的分布電容就取決于電纜的分布和長度。降低分布電容的影響是通過提高保護和測試裝置的可靠性和采取抗分布電容的方法。從以上分析可以知道，造成某些測量誤差和保護時一點接地時的誤動的最主要條件就是分布電容。而分布電容的存在，保護裝置受影響的程度取決于它的大小。在現在的技術和工藝上，在百米左右電纜的分布電容比較穩定，而電纜的長度與分布決定著系統的分布電容，要想減少分布電容的影響主要是經過選取一些抗分布電容或提升保護及測試設置的穩定性等方式。而分布電容造成保護一點接地時的誤動一般是因為保護元件動作功率太小或者說動作電壓太低所形成的。種種跡象證明出口繼電器動作電壓不超過70%，而又大于55%，它的動作功率超過5W在此類事件當中可以起到預防效果。同時為了杜絕光耦回路的錯誤導通，每個牽連到失靈和非電量直跳的開入、母差直跳一律充許繼電器選用雙開入的強電中間繼電器。可選用出口繼電器同樣的防范方式，在直跳回路時經中間繼電器接點對其施行開入重動。另外，接地查找儀器一般采取注入較低頻率信號的可以抗分布電容的措施。比如抗分布電容可以達到1200KuF，而信號源注入信號的頻率低到0.125Hz，這樣可以使容性電流的成份被大大降低了，另外在測量支路電流的相位跟幅值時，把容性電流除掉，方便對支路電阻的計算。

4結語

未來電力技術發展過程中，電力工程建設的基礎還是要保證電力系統的安全與穩定，將繼電保護技術和相關專業人士合理地運用起來，為發電廠正常生產運營提供保障。希望以上分析能夠給有關人士提供一些參考價值。

參考文獻：

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[4]電廠繼電保護安全管理運行的探討[J].徐麗彬.南方農機.2018（20）

（作者單位：中電神頭發電有限責任公司）