含串聯(lián)補償電容的線路保護原理

1、南京南瑞繼保電氣有限公司南京南瑞繼保電氣有限公司含串聯(lián)補償電容的含串聯(lián)補償電容的線路保護原理線路保護原理內(nèi)容介紹內(nèi)容介紹串補電容的作用串補電容的作用在有串聯(lián)補償電容線路上繼電保護遇到的在有串聯(lián)補償電容線路上繼電保護遇到的問題問題工頻變化量阻抗繼電器的對策工頻變化量阻抗繼電器的對策用正序電壓的記憶量極化的阻抗繼電器的用正序電壓的記憶量極化的阻抗繼電器的對策對策零序方向繼電器的對策零序方向繼電器的對策串補電容的作用串補電容的作用 輸電線路加入串補電容后減少了輸電線路加入串補電容后減少了 ，使兩側(cè)電，使兩側(cè)電源聯(lián)系緊密，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；蛘哒f在保源聯(lián)系緊密，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；蛘哒f在保證相同的

2、穩(wěn)定儲備條件下，允許輸送更大的負(fù)荷證相同的穩(wěn)定儲備條件下，允許輸送更大的負(fù)荷電流。所以加串補電容是提高系統(tǒng)穩(wěn)定的措施之電流。所以加串補電容是提高系統(tǒng)穩(wěn)定的措施之一。一。MNMINIZZD DC CQ QS SM MO OV V 典型的串補裝置典型的串補裝置MOVMOVBreakerBreakerX XC CL LS SI IC CI ILineLineI IT TV VT TV VC C固定串補固定串補可控串補可控串補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和電容的等值特性和電容的等值特性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未擊穿未擊穿( (線路末端三相短路線路末端三相短路) )： 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擊穿擊穿( (電容器出口三相短路電容器出口三相短路) )： 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) 在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題正向出口有串補電容時，在電容器后發(fā)生短路。正向出口有串補電容時，在電容器后發(fā)生短路。由于電壓反相，測量阻抗是容性的，導(dǎo)致方向由于電壓反相，測量阻抗是容性的，導(dǎo)致方向阻抗繼電器有一段拒動區(qū)。阻抗繼電器有一段拒動區(qū)。RjXsetZ0CjXTACTVZKMNITVTACZKMNMINI在有串補電容情

7、況下繼電保護遇到的問題在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題如果反方向出口有串補電容時，在電容器另一如果反方向出口有串補電容時，在電容器另一側(cè)發(fā)生短路。由于電壓、電流都反相，測量阻側(cè)發(fā)生短路。由于電壓、電流都反相，測量阻抗是感性的。將導(dǎo)致方向阻抗繼電器可能誤動?？故歉行缘摹?dǎo)致方向阻抗繼電器可能誤動。TATVZCKsetZRZYRjXsetZCjX0在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題如果本線路末端或相鄰線路始端有串補電容時，如果本線路末端或相鄰線路始端有串補電容時，在串補電容后發(fā)生短路。由于電容上的壓降產(chǎn)在串補電容后發(fā)生短路。由于電容上的壓降產(chǎn)生的阻抗使阻

8、抗繼電器測量阻抗減少，按本線生的阻抗使阻抗繼電器測量阻抗減少，按本線路阻抗路阻抗(8085)%整定的距離保護第整定的距離保護第段將可能段將可能誤動，產(chǎn)生超越。誤動，產(chǎn)生超越。ZTATVCK1I2I21II lZ121Cl1ClmIIIjXZIUZZ在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題4. 4. 如果保護用串補電容外側(cè)的如果保護用串補電容外側(cè)的TVTV，且變電站母線上裝有，且變電站母線上裝有大容量的中性點接地的星角接線變壓器，當(dāng)變電站大容量的中性點接地的星角接線變壓器，當(dāng)變電站母線上的綜合零序阻抗母線上的綜合零序阻抗值值 很小很小滿足滿足 時，時，正方向短路，

9、正方向的零序方向繼電器不動作而反方正方向短路，正方向的零序方向繼電器不動作而反方向的零序方向繼電器將誤動向的零序方向繼電器將誤動。MN0KU0SjX0F0CjX0I0U0F0SX00CSXX南瑞繼保電氣公司用在串補電容南瑞繼保電氣公司用在串補電容線路上的保護裝置線路上的保護裝置 研制并生產(chǎn)了研制并生產(chǎn)了RCS-902AS和和RCS-931AS兩種專門用于有串補電容情況下的保護。兩種專門用于有串補電容情況下的保護。適用于本線路有串補電容、正向相鄰線適用于本線路有串補電容、正向相鄰線路出口有串補電容和反方向出口有串補路出口有串補電容和反方向出口有串補電容情況下的高壓線路。電容情況下的高壓線路。 上

10、述兩種保護裝置在阻抗繼電器和零序上述兩種保護裝置在阻抗繼電器和零序方向繼電器上采取了專門措施。方向繼電器上采取了專門措施。工頻變化量阻抗繼電器的構(gòu)成工頻變化量阻抗繼電器的構(gòu)成 用于構(gòu)成快速的距離用于構(gòu)成快速的距離段段 其動作方程為：其動作方程為： 為保護范圍末端的電壓為保護范圍末端的電壓, , 代表保護范代表保護范圍末端電壓變化量大于圍末端電壓變化量大于 時繼電器動作時繼電器動作, , 否則不動作。否則不動作。對相間阻抗繼電器對相間阻抗繼電器對接地阻抗繼電器對接地阻抗繼電器 為動作門檻，取故障前工作電壓的記憶為動作門檻，取故障前工作電壓的記憶量。量。SETOPZIUUSET0OPZI3KIUU

11、MOPOPUU.MOPU.MOPU.OPUOPU工頻變化量阻抗繼電器工作原理工頻變化量阻抗繼電器工作原理 正向區(qū)內(nèi)短路正向區(qū)內(nèi)短路 正向區(qū)外短路正向區(qū)外短路setKZZFOPUUsetKZZFOPUUSMNFYFUOPUSZKZsetZSMNFYOPUFUSZsetZKZ工頻變化量阻抗繼電器工作原理工頻變化量阻抗繼電器工作原理 反向短路反向短路FOPUUMNFYOPUFUsetZKZRZR工頻變化量阻抗繼電器工作原理工頻變化量阻抗繼電器工作原理 工頻變化量阻抗繼電器動作方程為工頻變化量阻抗繼電器動作方程為： 用用 代替代替 故動作方程為故動作方程為:FOPUUMOPU.FUMOPOPUU.正向

12、短路動作特性正向短路動作特性 據(jù)分析據(jù)分析該方程對應(yīng)的該方程對應(yīng)的以以 為為自變量的正方向短路的自變量的正方向短路的動作動作特性是特性是以以 和和 兩兩點連線為直徑的圓點連線為直徑的圓。圓心在。圓心在點。點。 當(dāng)當(dāng) 落在圓內(nèi)時繼電器動作。落在圓內(nèi)時繼電器動作。RjXSETSZZ 2SETZKZKZsetZsetSZZ 2KZSZ反向短路動作特性反向短路動作特性 該方程對應(yīng)的該方程對應(yīng)的以以 為自變?yōu)樽宰兞康姆捶较蚨搪返牧康姆捶较蚨搪返膭幼魈匦允莿幼魈匦允且砸?和和 兩點連兩點連線為直徑的圓線為直徑的圓。圓心在。圓心在 點。點。當(dāng)當(dāng) 落在圓內(nèi)時繼電器動落在圓內(nèi)時繼電器動作。作。RjXSETRZZ

13、 2SETZKZKZsetZsetRZZ2KZRZ用正序電壓用正序電壓的記憶的記憶量極化量極化的的阻抗繼電器阻抗繼電器 工作電壓：工作電壓： 極化電壓：極化電壓： 動作方程：動作方程： 相間阻抗繼電器：相間阻抗繼電器： 接地阻抗繼電器：接地阻抗繼電器： SETOPIZUUM. 1PUUoPOPoUU90arg90M.1PSETOPUUZIUUM.1PSET0OPUUZI3KIUU阻抗繼電器動作特性阻抗繼電器動作特性 正向不對稱故障暫、穩(wěn)態(tài)動作特性正向不對稱故障暫、穩(wěn)態(tài)動作特性正向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性正向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性阻抗繼電器動作特性阻抗繼電器動作特性 正、反方向?qū)ΨQ故障穩(wěn)態(tài)動作特性正、

14、反方向?qū)ΨQ故障穩(wěn)態(tài)動作特性阻抗繼電器動作特性阻抗繼電器動作特性 反向不對稱故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)動作特性反向不對稱故障暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)動作特性反向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性反向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性ZDZRjXKZRZ正向出口電容器后短路拒動問題的對策正向出口電容器后短路拒動問題的對策 工頻變化量阻抗繼電器從原理上講就能可工頻變化量阻抗繼電器從原理上講就能可靠動作不存在拒動問題?？縿幼鞑淮嬖诰軇訂栴}。FUOPUOPUFU正向出口電容器后短路拒動問題的對策正向出口電容器后短路拒動問題的對策RjXsetZsetSZZ20CjX工頻變化量阻抗繼電器從原理上講就能可工頻變化量阻抗繼電器從原理上講就能可靠動作不存在拒動問題。

15、靠動作不存在拒動問題。 正向出口電容器后短路拒動問題的對策正向出口電容器后短路拒動問題的對策 用帶記憶的正序電壓作極化量的阻抗繼電器用帶記憶的正序電壓作極化量的阻抗繼電器 在記憶作用存在期間也能可靠動作。在記憶作用存在期間也能可靠動作。0POP0M1PSETOP90UUarg90UUIZUURjXsetZSZCjX0相鄰線路出口電容器后短路超越問題的相鄰線路出口電容器后短路超越問題的對策對策 帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器F F1 1點故障時，繼電器測量阻抗為點故障時，繼電器測量阻抗為 ，測量阻抗的減少造成距離，測量阻抗的減少造成距離段誤動。為此再設(shè)段

16、誤動。為此再設(shè)置一個電抗型繼電器，將其定值縮小，躲過由于置一個電抗型繼電器，將其定值縮小，躲過由于電容器上的壓降造成的測量阻抗的減少。該電抗電容器上的壓降造成的測量阻抗的減少。該電抗繼電器與帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電繼電器與帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器構(gòu)成邏輯與關(guān)系。器構(gòu)成邏輯與關(guān)系。C121l1ClXIIIjZIUZF1I2I1(a)F3(b)F2相鄰線路出口電容器后短路超越問題的對策相鄰線路出口電容器后短路超越問題的對策 繼電器的綜合特性繼電器的綜合特性RjX電抗線-ZssetZsetZ相鄰線路出口電容器后短路超越問題的對策相鄰線路出口電容器后短路超越問題的對策工頻變化量阻

17、抗繼電器在制動量中另再加入電壓工頻變化量阻抗繼電器在制動量中另再加入電壓 來防來防止超越止超越pM.OPopM.OPopUUUUU改為動作方程由FUOPUpFUUpU 反方向電容器后短路誤動的對策反方向電容器后短路誤動的對策 帶記憶的正序電壓極化的阻抗繼電器帶記憶的正序電壓極化的阻抗繼電器 反方向電容器后發(fā)生不對稱短路時，帶記憶的正序電反方向電容器后發(fā)生不對稱短路時，帶記憶的正序電壓極化的阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)動作特性如圓壓極化的阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)動作特性如圓1，它與，它與電抗線特性沒有交集，所以保護不會誤動。電抗線特性沒有交集，所以保護不會誤動。 RjX電抗線RZSETZ1RZSETZC

18、KYRE反方向電容器后短路誤動的對策反方向電容器后短路誤動的對策 反方向電容器后三相短路時，短反方向電容器后三相短路時，短路初瞬由于記憶作用路初瞬由于記憶作用暫態(tài)動作特性暫態(tài)動作特性如圓如圓1,它與電抗線特性沒有交集，它與電抗線特性沒有交集，保護不會誤動。但保護不會誤動。但短路穩(wěn)態(tài)時由于短路穩(wěn)態(tài)時由于記憶消失記憶消失穩(wěn)態(tài)動作特性如圓穩(wěn)態(tài)動作特性如圓2。當(dāng)。當(dāng) 時保護將誤動。時保護將誤動。為此可為此可利用具有不同記憶時間的阻抗繼電利用具有不同記憶時間的阻抗繼電器的邏輯組合來保證阻抗繼電器的器的邏輯組合來保證阻抗繼電器的方向性。方向性。CjXRjX電抗線RZSETZ12SETCXXCjX反方向電容器后短路誤動的對策反方向電容器后短路誤動的對策工頻變化量阻抗繼電器工頻變化量阻抗繼電器 當(dāng)當(dāng) 時工頻變化量阻抗時工頻變化量阻抗繼電器將誤動。為此