含串联补偿电容的线路保护原理

1、南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保电气有限公司含串联补偿电容的含串联补偿电容的线路保护原理线路保护原理内容介绍内容介绍串补电容的作用串补电容的作用在有串联补偿电容线路上继电保护遇到的在有串联补偿电容线路上继电保护遇到的问题问题工频变化量阻抗继电器的对策工频变化量阻抗继电器的对策用正序电压的记忆量极化的阻抗继电器的用正序电压的记忆量极化的阻抗继电器的对策对策零序方向继电器的对策零序方向继电器的对策串补电容的作用串补电容的作用 输电线路加入串补电容后减少了输电线路加入串补电容后减少了 ，使两侧电，使两侧电源联系紧密，提高了系统的稳定性。或者说在保源联系紧密，提高了系统的稳定性。或者说在保证相同的

2、稳定储备条件下，允许输送更大的负荷证相同的稳定储备条件下，允许输送更大的负荷电流。所以加串补电容是提高系统稳定的措施之电流。所以加串补电容是提高系统稳定的措施之一。一。MNMINIZZD DC CQ QS SM MO OV V 典型的串补装置典型的串补装置MOVMOVBreakerBreakerX XC CL LS SI IC CI ILineLineI IT TV VT TV VC C固定串补固定串补可控串补可控串补0 0. .2 20 0. .4 40 0. .6 6R R/ /X Xc c- -0 0. .2 2- -0 0. .4 4- -0 0. .6 6- -0 0. .8 8-

3、-1 1. .0 0X X/ /X Xc c1 1, ,I I= =I Ip pr r2 2, ,I I= =2 2I Ip pr r3 3, ,I I= =1 10 0I Ip pr rI IC CX XC C R RC C M MO OV VI IC CX XC C0 0 MOV MOV和电容的等值特性和电容的等值特性0.50.51.01.01.51.510102 210104 410103 310105 5protectiveprotectivelevellevelMinimum referenceMinimum referencevoltagevoltageSeries capacit

4、orSeries capacitorrated voltagerated voltageDC 20DC 20o o C CDC 1000DC 1000o o C CAC 20AC 20o o C CAC 1000AC 1000o o C CVoltage(p.u.of minimum referenceVoltage(p.u.of minimum referencevoltage(peak value)voltage(peak value)Current(A)Current(A)Region 1Region 1Region 3Region 3Region 2Region 210101 1101

5、00 010-10-1 11010-4-41010-5-51010-3-31010-2-2 MOV MOV的伏的伏-安特性安特性MOVMOV未击穿未击穿( (线路末端三相短路线路末端三相短路) )： 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -500 0 500 time s u (kV) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -10 -5 0 5 10 time s i (kA) MOV MOV击穿击穿( (电容器出口三相短路电容器出口三相短路) )： 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

6、 0.3 0.35 0.4 0.45 -500 0 500 time s u (kV) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -20 -10 0 10 20 time s i (kA) 在有串补电容情况下继电保护遇到的问题在有串补电容情况下继电保护遇到的问题正向出口有串补电容时，在电容器后发生短路。正向出口有串补电容时，在电容器后发生短路。由于电压反相，测量阻抗是容性的，导致方向由于电压反相，测量阻抗是容性的，导致方向阻抗继电器有一段拒动区。阻抗继电器有一段拒动区。RjXsetZ0CjXTACTVZKMNITVTACZKMNMINI在有串补电容情

7、况下继电保护遇到的问题在有串补电容情况下继电保护遇到的问题如果反方向出口有串补电容时，在电容器另一如果反方向出口有串补电容时，在电容器另一侧发生短路。由于电压、电流都反相，测量阻侧发生短路。由于电压、电流都反相，测量阻抗是感性的。将导致方向阻抗继电器可能误动。抗是感性的。将导致方向阻抗继电器可能误动。TATVZCKsetZRZYRjXsetZCjX0在有串补电容情况下继电保护遇到的问题在有串补电容情况下继电保护遇到的问题如果本线路末端或相邻线路始端有串补电容时，如果本线路末端或相邻线路始端有串补电容时，在串补电容后发生短路。由于电容上的压降产在串补电容后发生短路。由于电容上的压降产生的阻抗使阻

8、抗继电器测量阻抗减少，按本线生的阻抗使阻抗继电器测量阻抗减少，按本线路阻抗路阻抗(8085)%整定的距离保护第整定的距离保护第段将可能段将可能误动，产生超越。误动，产生超越。ZTATVCK1I2I21II lZ121Cl1ClmIIIjXZIUZZ在有串补电容情况下继电保护遇到的问题在有串补电容情况下继电保护遇到的问题4. 4. 如果保护用串补电容外侧的如果保护用串补电容外侧的TVTV，且变电站母线上装有，且变电站母线上装有大容量的中性点接地的星角接线变压器，当变电站大容量的中性点接地的星角接线变压器，当变电站母线上的综合零序阻抗母线上的综合零序阻抗值值 很小很小满足满足 时，时，正方向短路，

9、正方向的零序方向继电器不动作而反方正方向短路，正方向的零序方向继电器不动作而反方向的零序方向继电器将误动向的零序方向继电器将误动。MN0KU0SjX0F0CjX0I0U0F0SX00CSXX南瑞继保电气公司用在串补电容南瑞继保电气公司用在串补电容线路上的保护装置线路上的保护装置 研制并生产了研制并生产了RCS-902AS和和RCS-931AS两种专门用于有串补电容情况下的保护。两种专门用于有串补电容情况下的保护。适用于本线路有串补电容、正向相邻线适用于本线路有串补电容、正向相邻线路出口有串补电容和反方向出口有串补路出口有串补电容和反方向出口有串补电容情况下的高压线路。电容情况下的高压线路。 上

10、述两种保护装置在阻抗继电器和零序上述两种保护装置在阻抗继电器和零序方向继电器上采取了专门措施。方向继电器上采取了专门措施。工频变化量阻抗继电器的构成工频变化量阻抗继电器的构成 用于构成快速的距离用于构成快速的距离段段 其动作方程为：其动作方程为： 为保护范围末端的电压为保护范围末端的电压, , 代表保护范围代表保护范围末端电压变化量大于末端电压变化量大于 时继电器动作时继电器动作, , 否否则不动作。则不动作。对相间阻抗继电器对相间阻抗继电器对接地阻抗继电器对接地阻抗继电器 为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量。为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量。SETOPZIUUSET0OPZI3KIUU

11、MOPOPUU.MOPU.MOPU.OPUOPU工频变化量阻抗继电器工作原理工频变化量阻抗继电器工作原理 正向区内短路正向区内短路 正向区外短路正向区外短路setKZZFOPUUsetKZZFOPUUSMNFYFUOPUSZKZsetZSMNFYOPUFUSZsetZKZ工频变化量阻抗继电器工作原理工频变化量阻抗继电器工作原理 反向短路反向短路FOPUUMNFYOPUFUsetZKZRZR工频变化量阻抗继电器工作原理工频变化量阻抗继电器工作原理 工频变化量阻抗继电器动作方程为工频变化量阻抗继电器动作方程为： 用用 代替代替 故动作方程为故动作方程为:FOPUUMOPU.FUMOPOPUU.正向

12、短路动作特性正向短路动作特性 据分析据分析该方程对应的该方程对应的以以 为为自变量的正方向短路的自变量的正方向短路的动作动作特性是特性是以以 和和 两两点连线为直径的圆点连线为直径的圆。圆心在。圆心在点。点。 当当 落在圆内时继电器动作。落在圆内时继电器动作。RjXSETSZZ 2SETZKZKZsetZsetSZZ 2KZSZ反向短路动作特性反向短路动作特性 该方程对应的该方程对应的以以 为自变为自变量的反方向短路的量的反方向短路的动作特性是动作特性是以以 和和 两点连两点连线为直径的圆线为直径的圆。圆心在。圆心在 点。点。当当 落在圆内时继电器动落在圆内时继电器动作。作。RjXSETRZZ

13、 2SETZKZKZsetZsetRZZ2KZRZ用正序电压用正序电压的记忆的记忆量极化量极化的的阻抗继电器阻抗继电器 工作电压：工作电压： 极化电压：极化电压： 动作方程：动作方程： 相间阻抗继电器：相间阻抗继电器： 接地阻抗继电器：接地阻抗继电器： SETOPIZUUM. 1PUUoPOPoUU90arg90M.1PSETOPUUZIUUM.1PSET0OPUUZI3KIUU阻抗继电器动作特性阻抗继电器动作特性 正向不对称故障暂、稳态动作特性正向不对称故障暂、稳态动作特性正向对称故障暂态动作特性正向对称故障暂态动作特性阻抗继电器动作特性阻抗继电器动作特性 正、反方向对称故障稳态动作特性正、

14、反方向对称故障稳态动作特性阻抗继电器动作特性阻抗继电器动作特性 反向不对称故障暂态、稳态动作特性反向不对称故障暂态、稳态动作特性反向对称故障暂态动作特性反向对称故障暂态动作特性ZDZRjXKZRZ正向出口电容器后短路拒动问题的对策正向出口电容器后短路拒动问题的对策 工频变化量阻抗继电器从原理上讲就能可工频变化量阻抗继电器从原理上讲就能可靠动作不存在拒动问题。靠动作不存在拒动问题。FUOPUOPUFU正向出口电容器后短路拒动问题的对策正向出口电容器后短路拒动问题的对策RjXsetZsetSZZ20CjX工频变化量阻抗继电器从原理上讲就能可工频变化量阻抗继电器从原理上讲就能可靠动作不存在拒动问题。

15、靠动作不存在拒动问题。 正向出口电容器后短路拒动问题的对策正向出口电容器后短路拒动问题的对策 用带记忆的正序电压作极化量的阻抗继电器用带记忆的正序电压作极化量的阻抗继电器 在记忆作用存在期间也能可靠动作。在记忆作用存在期间也能可靠动作。0POP0M1PSETOP90UUarg90UUIZUURjXsetZSZCjX0相邻线路出口电容器后短路超越问题的相邻线路出口电容器后短路超越问题的对策对策 带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器F F1 1点故障时，继电器测量阻抗为点故障时，继电器测量阻抗为 ，测量阻抗的减少造成距离，测量阻抗的减少造成距离段误动。为此再设段

16、误动。为此再设置一个电抗型继电器，将其定值缩小，躲过由于置一个电抗型继电器，将其定值缩小，躲过由于电容器上的压降造成的测量阻抗的减少。该电抗电容器上的压降造成的测量阻抗的减少。该电抗继电器与带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电继电器与带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器构成逻辑与关系。器构成逻辑与关系。C121l1ClXIIIjZIUZF1I2I1(a)F3(b)F2相邻线路出口电容器后短路超越问题的对策相邻线路出口电容器后短路超越问题的对策 继电器的综合特性继电器的综合特性RjX电抗线-ZssetZsetZ相邻线路出口电容器后短路超越问题的对策相邻线路出口电容器后短路超越问题的对策工频变化量阻

17、抗继电器在制动量中另再加入电压工频变化量阻抗继电器在制动量中另再加入电压 来防来防止超越止超越pM.OPopM.OPopUUUUU改为动作方程由FUOPUpFUUpU 反方向电容器后短路误动的对策反方向电容器后短路误动的对策 带记忆的正序电压极化的阻抗继电器带记忆的正序电压极化的阻抗继电器 反方向电容器后发生不对称短路时，带记忆的正序电反方向电容器后发生不对称短路时，带记忆的正序电压极化的阻抗继电器的稳态和暂态动作特性如圆压极化的阻抗继电器的稳态和暂态动作特性如圆1，它与，它与电抗线特性没有交集，所以保护不会误动。电抗线特性没有交集，所以保护不会误动。 RjX电抗线RZSETZ1RZSETZC

18、KYRE反方向电容器后短路误动的对策反方向电容器后短路误动的对策 反方向电容器后三相短路时，短反方向电容器后三相短路时，短路初瞬由于记忆作用路初瞬由于记忆作用暂态动作特性暂态动作特性如圆如圆1,它与电抗线特性没有交集，它与电抗线特性没有交集，保护不会误动。但保护不会误动。但短路稳态时由于短路稳态时由于记忆消失记忆消失稳态动作特性如圆稳态动作特性如圆2。当。当 时保护将误动。时保护将误动。为此可为此可利用具有不同记忆时间的阻抗继电利用具有不同记忆时间的阻抗继电器的逻辑组合来保证阻抗继电器的器的逻辑组合来保证阻抗继电器的方向性。方向性。CjXRjX电抗线RZSETZ12SETCXXCjX反方向电容器后短路误动的对策反方向电容器后短路误动的对策工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器 当当 时工频变化量阻抗时工频变化量阻抗继电器将误动。为此