谈谈电力系统装设串补电容对继电保护的影响

曹旭+王黎红

摘 要：高压输电线路的串联补偿电容可以大大缩短其联结的两电力系统间的电气距离，提高输电线路的输送功率及提高电力系统运行的稳定性，有重大的技术经济价值。它应用于长距离输电线路能够增加稳定裕度，改善联网负荷分配，提高线路潮流输送能力等。然而串补电容的投入或退出会改变线路的阻抗，影响基于阻抗特性原理的保护的正确测量；对继电保护的工作产生不利的影响。其中对距离保护的影响最甚，距离保护测量阻抗的大小与串补电容的大小和在线路上装设的位置有关。

关键词：电力系统 保护线路 串补电容 继电保护系统影响

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（b）-0035-02

1 串补电容装于线路始端

如图1所示，此时线路两端距离Ⅰ段的起动阻抗应为：

ZⅠdz.1=ZⅠdz.2=0.85（ZAB-jXC）

式中，ZAB为被保护线路阻抗；

XC为串联电容的阻抗。

当保护1和保护2的距离Ⅰ段采用方向阻抗元件时，它们按上式整定的特性圆和线路阻抗的分布分别如图1（a）、图1（b）所示。

如图1（a）所示，装于A侧的保护1在始端A′点到M点的范围内短路时，阻抗元件的测量阻抗均位于动作特性之外，即保护不能动作，在这种情况下不能使用距离保护。

再看图1（b）所示，装于串补电容对侧变电站B的保护2，受XC的影响使保护区缩短，只能保护由B到N点的范围，但不致出现拒动或误动的现象，因此可以用，但显然XC的数值越大，保护区缩短得越多。注：为便于比较，图中的虚线圆表示未加串补电容时动作特性。

2 串补电容装于线路中间

这种情况下，两侧距离Ⅰ的起动阻抗仍按前式整定：ZⅠdz.1 =ZⅠdz.2=0.85（ZAB-jXC），只要串补电容的补偿度不超过50%，即

XcZAB│，则阻抗元件的动作特性见图1（c），在线路A～B内故障时，保护1、2均可正确动作，而且保护性能也很好。但是，这种补偿方式的缺点是，当短路电流较大时，如果电容器被保护间隙短接，则距离Ⅰ段保护区将大为缩短。

3 串补电容装于变电站的母线之间

串补电容和保护位置（对距离保护的影响）如图2所示。

提出问题：为什么要将串补电容装设在变电站母线之间？

因为由于当多段高压输电线串联，或高压输电线上设有开关站时，此时可将串补电容装于高压变电站或开关站的母线之间。图3展示了装设于两条线路上的保护1、2、3、4的整定特性圆和测量阻抗。

图3向量AB为线路AB的阻抗ZAB。BC代表串补电容的容抗ZBC，CD则代表线路CD的阻抗ZCD。折线DCBA则可看作是从D点看向A点的各线段阻抗。为了表明在同一图上，从D看向A的阻抗假定为负的，与从A看向D的阻抗向量方向相反。

从图3可见，保护1的整定圆1应通过保护1安装点。为保证选择性C点应位于圆1之外。保护3的整定圆3应通过保护3安装点C。因B点位于圆3之内，故在B点及其附近的相邻线路上短路时，保护3将误动（应注意看图B点包在圆3 内），因此，必须采取措施加以防止。保护4的整定圆4应通过保护4的安装点D向下画。B点位于圆4之外，不会误动。保护2的整定圆2应通过保护2安装点B向下画。在反向C点附近短路时，将要误动（应注意看图C点包在圆2内），应采取措施加以防止。

图3中1、3与2、4为两种不同方向的特性圆，其大小为区分之用。

4 结论

当串补电容设置于变电站或开关站母线之间时，在遠离串补电容的两端，距离保护Ⅰ段的保护区将大大缩短，而在靠近电容器的两端，距离Ⅰ段的保护区虽较长，和没有电容器一样，但在反向电容器背后及附近的相邻线路上短路时，保护将要误动，因此必须采取防范措施。

由图3可知串补电容装于变电站或开关站母线之间时对距离保护的影响。其他影响距离保护正确工作的因素此处不做进一步分析。

5 结语

在电力系统高速发展的今天，电力网对继电保护的要求也日益增高。特别是智能电网技术在电力系统高速运用的过程中会对继电保护提出更高的要求，同时也会出现种种新的问题，这将使从事继电保护工作的人员面临一系列重要任务，如何有效解决这些问题，并且将更好、更新的继电保护技术与智能电网实现最佳的结合，将成为继电保护工作人员面临的重要课题。

参考文献

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