基于帶串聯(lián)電抗器輸電線路保護(hù)的改進(jìn)方案

唐云鳳

摘 要：串聯(lián)電抗器可以對(duì)短路電流起到限制作用，與此同時(shí)也為輸電線路距離保護(hù)提出了更高的要求。本文對(duì)串聯(lián)電抗器進(jìn)行概述，對(duì)輸電線路距離保護(hù)整定與計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單說明，而后對(duì)串聯(lián)電抗器接入輸電線路距離保護(hù)進(jìn)行分析，最后對(duì)串聯(lián)電抗器距離保護(hù)整定改進(jìn)方法進(jìn)行重點(diǎn)探討。采取三段電流保護(hù)法來對(duì)距離保護(hù)Ⅰ段可靠性，及Ⅱ段、Ⅲ段的靈敏性進(jìn)行整定。

關(guān)鍵字：串聯(lián)電抗器;距離保護(hù);改進(jìn)方法

前言

伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步提升的同時(shí)，我國(guó)電力事業(yè)也在逐步發(fā)展壯大，相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施與以往相比有了很大的進(jìn)步，但由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益趨于復(fù)雜化，因此電網(wǎng)建設(shè)面對(duì)諸多的問題，其中最為突出的就是短路電流水平超標(biāo)，它會(huì)給輸電線路帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。例如，我國(guó)發(fā)達(dá)城市，由于對(duì)電力的需求極大，因此在進(jìn)行電網(wǎng)建造時(shí)，往往電網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜多樣，在此種狀況下，短路電流水平直接對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行起到一定的阻礙作用，安全風(fēng)險(xiǎn)被加大。為避免此類狀況發(fā)生，將串聯(lián)電抗器加至輸電線路上可對(duì)電網(wǎng)短路電流進(jìn)行很好的制約，同時(shí)增加了電路系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的抵抗能力，加之，串聯(lián)電抗器具備高效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)捷等特點(diǎn)，值得被廣泛進(jìn)行應(yīng)用。

1.串聯(lián)電抗器概述

串聯(lián)電抗器屬于電氣設(shè)備，內(nèi)部由無導(dǎo)磁材料纏繞且具備一定的電抗值。將其串聯(lián)在電氣回路上，可以起到限制短路電流的作用，可根據(jù)實(shí)際需要采取水平、垂直、品字形三種形式進(jìn)行裝配布置。在對(duì)城市電纜進(jìn)行改造時(shí)，采用串聯(lián)電抗器對(duì)短路容量進(jìn)行制約，讓那些容量不足的繼路器重新進(jìn)行使用[1]。通常用于35千伏和35千伏以下的電力系統(tǒng)內(nèi)。串聯(lián)電抗器按結(jié)構(gòu)形式來進(jìn)行區(qū)分，有干式空心電抗器、油浸式鐵心電抗器、干式鐵心電抗器。

2.輸電線路距離保護(hù)整定與計(jì)算

在三段式電流保護(hù)中，采取任意繼電器對(duì)電流進(jìn)行保護(hù)，都需遵照整定原則即避開電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的瞬間過負(fù)荷及啟動(dòng)電流。電流保護(hù)值計(jì)算公式如下：I=KIS，K為可靠系數(shù)，GL型繼電器K為1.8—2.0，DL型繼電器K為1.4—1.6。而電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流通常是額定電流的5—7倍，在進(jìn)行整定時(shí)，可靠系數(shù)及啟動(dòng)倍率，若掌握有誤，繼電器會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)的情況出現(xiàn)。因此，通常按如下原則對(duì)其進(jìn)行掌控，進(jìn)行可靠系數(shù)整定時(shí)，考慮繼電器電流測(cè)量元件和電動(dòng)機(jī)之間的電氣距離，還有電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷情況，易過負(fù)荷的選取大值。

3.串聯(lián)電抗器接入輸電線路距離保護(hù)

串聯(lián)電抗器安放在輸電線路距離保護(hù)的繼電器下側(cè)時(shí)，對(duì)于繼電器測(cè)量造成阻抗的不單僅是繼電器安裝點(diǎn)至故障點(diǎn)的線路阻抗。對(duì)于造成輸電線路出現(xiàn)短路情況的兩種特別狀況進(jìn)行考慮。如圖一所示，k1點(diǎn)出現(xiàn)短路時(shí)，Zk1位于串聯(lián)電抗器出口位置進(jìn)行測(cè)量阻抗;k2點(diǎn)出現(xiàn)短路時(shí)，Zk2位于輸電線路距離保護(hù)Ⅰ段尾端進(jìn)行測(cè)量阻抗;ZCK作為串聯(lián)電抗器進(jìn)行阻抗;Zzd，Ⅰ是無串聯(lián)電抗器的輸電線路，對(duì)Ⅰ段整定阻抗定值進(jìn)行距離保護(hù)[2]。由于輸電線路距離保護(hù)接入串聯(lián)電抗器，導(dǎo)致測(cè)量阻抗被加大，同時(shí)距離保護(hù)容易出現(xiàn)拒動(dòng)情況，因此要對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行整定及改進(jìn)。

4.串聯(lián)電抗器距離保護(hù)整定改進(jìn)方法

4.1對(duì)零序電流補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行整定

為使輸電線路距離保護(hù)在進(jìn)行串聯(lián)電抗器接入后，其測(cè)量阻抗仍具備實(shí)際的物理意義，就需對(duì)零序電流補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行重新界定。

4.2對(duì)相間距離、保護(hù)阻抗定值進(jìn)行整定

公式中：代表Ⅰ段進(jìn)行輸電線路距離保護(hù)時(shí)保護(hù)涵蓋的長(zhǎng)度。若故障位置處于距離保護(hù)Ⅰ段范圍外，會(huì)比本身零序補(bǔ)償系數(shù)小，而測(cè)量阻抗大，保護(hù)主要利用不動(dòng)作。若故障位置處于距離保護(hù)Ⅰ段范圍內(nèi)，會(huì)比本身零序補(bǔ)償系數(shù)大，而測(cè)量阻抗小，可依靠動(dòng)作進(jìn)行保護(hù);Ⅱ段作為距離保護(hù)中可對(duì)線路整體進(jìn)行保護(hù)的區(qū)段，靈敏度水平要高，一旦線路尾部出現(xiàn)短路情況。不具備串聯(lián)電抗器的接地Ⅱ段，其靈敏度系數(shù)應(yīng)達(dá)到：

公式中：代表線路全長(zhǎng)總阻抗，不具備串聯(lián)電抗器進(jìn)行接地距離保護(hù)，代表Ⅱ段阻抗定值。接入串聯(lián)電抗器后的輸電線路，線路尾部出現(xiàn)短路情況時(shí)，整定后的零序補(bǔ)償系數(shù)等于本身零序補(bǔ)償系數(shù)用進(jìn)行表示，代表實(shí)際測(cè)量阻抗。對(duì)串聯(lián)電抗器接地距離保護(hù)進(jìn)行Ⅱ段的阻抗定值整定時(shí)，即可確保接地距離對(duì)于靈敏度的需求。

若故障位置處于本線路，則會(huì)比實(shí)際零序補(bǔ)償系數(shù)大，而測(cè)量阻抗小，可依靠動(dòng)作進(jìn)行保護(hù);若故障位置處于下部線路區(qū)域，測(cè)量阻抗較大，會(huì)比本身零序補(bǔ)償系數(shù)小，此外，因接地距離Ⅱ段中，阻抗定值內(nèi)含有1.25這一系數(shù)，所以可大致確定接地距離Ⅱ段，進(jìn)行保護(hù)區(qū)域沒有變化，也就沒有和下級(jí)線路保護(hù)進(jìn)行時(shí)間協(xié)調(diào)的情況，因此接地距離保護(hù)Ⅱ段，它的時(shí)間定值不發(fā)生改變[4]。按此線路上述所說進(jìn)行距離保護(hù)Ⅲ段尾部短路檢驗(yàn)，符合，的要求。公式中：是接地距離保護(hù)Ⅲ段所測(cè)阻抗定值，輸電線路不具備串聯(lián)電抗器，具體分析步驟同Ⅱ段，時(shí)間定值不發(fā)生改變，有相間短路出現(xiàn)，故障點(diǎn)位置相對(duì)電壓相同，拿A、B兩處為例，則，輸電線路相間距離保護(hù)帶串聯(lián)電抗器和零序補(bǔ)償系數(shù)沒有關(guān)系。結(jié)合之前的研究，進(jìn)行相間距離保護(hù)阻抗定值整定，時(shí)間定值不發(fā)生變化。輸電線路距離保護(hù)帶串聯(lián)電抗器進(jìn)行零序補(bǔ)償系數(shù)整定，對(duì)于時(shí)間定值不會(huì)起到影響。

5.總結(jié)

綜上所述，將輸電線路全長(zhǎng)阻抗與串聯(lián)電抗器阻抗進(jìn)行綜合，可以對(duì)零序電流補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行改進(jìn)整定?；A(chǔ)采取過去輸電線路原阻抗定值，結(jié)合零序電流補(bǔ)償系數(shù)與串聯(lián)電抗器阻抗，來對(duì)接地距離Ⅰ段進(jìn)行改進(jìn)整定保護(hù)定值，將靈敏度系數(shù)與串聯(lián)電抗組進(jìn)行結(jié)合，對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段相間距離進(jìn)行改進(jìn)整定保護(hù)定值，對(duì)具備串聯(lián)電抗器輸電線路距離保護(hù)進(jìn)行改進(jìn)整定，可確保Ⅰ段保護(hù)，具備可靠性。Ⅱ、Ⅲ段距離保護(hù)，具備靈敏性。另外的阻抗繼電器由于在日常施工過程中使用不多，因此本文未對(duì)其進(jìn)行說明。

參考文獻(xiàn)：

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