串联补偿电容器对线路保护装置影响的研究

史立民

摘要：现阶段随着我国经济发展水平的不断提高，我国居民对于用电的需求量也越来越大，为了更好地满足居民日常生活以及经济发展的用电需求，我国电力系统在运行过程中面临着巨大的压力，而现阶段我国长距离输电线路也是我国电路网络建设过程中非常重要的一部分，因此，如何提高输电线路运行的稳定性就成了一个值得思考的问题。通过串联补偿电容器可以有效的实现，对一些高负荷，长距离的输电线路的高效运输。

关键词：串联补偿电容器;线路保护装置

1、前言

现阶段我国西电东送工程的建设对于东部地区经济的发展来说是非常重要的，但是在长距离输电过程中面临的风险因素度是非常多的。为了降低风险的存在，我国在很多高压输电线路的运行过程中设立了相应的保护装置，但是为了提高输电线路的效率，通常都会安装串联补偿电容器，而安装这种设备以后会对保护装置的保护作用产生一定的负面影响，这对于供电系统的安全性来说是非常不利的，本文就对这种现象展开了相关的研究和论述。

2、对串联补偿电容器的介绍

串联补偿电容器的发展历史也已经有了60多年的历史，这种设备是在美国最早进行利用的，而且用的效果相对来说也比较好，所以我国在进行长距离输电的过程中也借鉴了该技术。该技术是在美国地区率先进行使用的，而且通过相关调查发现，使用的效果相对来说是比较好的，而在我国西气东输工程的建设过程中，为了提高输电的效率，更好的满足东部地区的需求，也引进了该技术，但是在具体应用过程中，由于运用经验不足，出现了很多的问题，比如说导致了各种保护措施的效率下降，短路现象比较严重，对于各种线路的损毁比较多，增加了经济成本。实际上，该技术在运用过程中的主要原理就是让串联补偿器电容的容抗抵消输电站中的感抗，如此一来，在传输过程中线损减小了，那么传输的效率将会极大的提高。在我国对该设备进行安装过程中，已经逐渐地实现了电容器与机电设备之间的配合，但是这并不意味着传输的安全性得到了提高[1]。

3、在电路上安装串联补偿电容器以后对线路所带来的影响

虽然串联补偿电容器会在极大程度上提高电路的传输效率，在长距离运输过程中，可以发挥有效的作用，但是该电容器的安装仍然会带来很多不好的影响，具体如下：

3.1引起电压反相问题

串联补偿电容器一般会应用在长距离的电路运输过程中，而这些电路在运输中所面临的自然环境非常复杂的，因此发生故障的概率极大的提升，而如果这些故障正好发生在电容器附近，那么电压将会发生反相的現象，具体来说，如果一旦出现保护电压源到故障处的感抗小于容抗这种现象时，就会导致电压源逆转到180度的非正常状态，这种状态下是极容易发生短路现象的，而之前的保护系统是在单纯距离范围内保护原件适用于感抗系统，而电压一旦发生180度的反向，那么就超出了之前保护系统所设定的保护范围，继电保护器也就无法发挥相应的作用。

3.2引起电流反相问题

如果在串联补偿电容器附近的线路上发生短路现象，那么就有可能引起电流反向的现象，特别是在电容器出口附近短路时，这时就会导致串联补偿器的电容容抗大于故障环路的电源和线路之间的感抗之和，这就会导致系统的阻抗呈现容性，而保护系统在这种情况下是完全无法发挥继电保护的，很容易产生电路烧毁的现象，而且还有可能影响到周围居民的人身安全[2]。

3.3导致整条输电线路的运输效率不均匀

串联补偿电容器所发挥的作用就是要提高输电线路的效率，通过相关调查发现，离补偿器距离越近的线路，在传输过程中的速度是非常快的，而两个电容器之间的线路在速率传输方面仍然没有得到很大的提高，这种现象就给保护措施提出了更高的要求，如果在电容器安装过程中，没有对安装的间隔进行有效的控制，这时就很容易发生电路运行的短路情况，而一旦发生短路，那么继电器就会触发相应的保护作用，但是这时候由于短路现象的存在，为了躲避下一级线路的出口，不影响到其他线路的运行情况，继电保护装置会自动缩小它的保护范围，如此一来，就无法很好的涵盖整个短路的区域，只能任由电路短路而引起的损坏。

3.4引发误动和拒动现象

安装串联补偿电容器之后发生电路短路的情况仍然是存在的，如果一旦发生电路短路，那么很有可能引起电容器的短路，而电容器内部是有相应控制措施的，一旦遇到故障，电容器就会自动的停止运行，这时候会出现一种贯穿整个线路的低频分量电流，这实际上是串联补偿电容器对自身的一种保护措施，但是这种情况会很容易造成保护区外超越误动和区内拒动现象的发生[3]。

4、降低上述现象出现，提高线路保护质量的措施

4.1采用距离保护原理

具体来说，距离保护原理就是在安装串联补偿电容器时，要对于安装的间隔进行有效的测定。而距离保护的主要内涵是指故障点到保护装置安装之间的有效距离，而这个距离也是故障点与阻抗之间的有效距离。并且在该距离确定完成以后，要根据具体的线路特点以及周围环境特点，在规定的范围内安装一种保护装置。一般情况下，所安装的保护装置的核心就是阻抗继电器，它可以有效的测定保护距离间的阻抗，并且与整体的阻抗值形成有效的对比，如果出现阻抗差距过大的情况，那么就会启动相应的保护动作。如果短路的地点距离保护装置比较近时，所测量的阻抗是相对来说就比较小，所采取的保护动作时间就比较短，如果距离比较远，那么测量阻抗的值就会相应增加保护动作的时间就比较长，这样在很大程度上扩大了继电器保护的范围，有效的避免了线路的故障。

4.2将串联补偿电容器射在线路的一侧

距离保护动作发生的情况与电容器安装的具体位置是紧密相关的，因此，如果将串联补偿电容器只安装在线路的一侧，那么既可以很大程度上提高电路系统的运输效率，而且还不影响继电器保护工作的正常运行。但是在应用该方法的过程中，要特别注意在接地短路故障时，保护区没有其他故障那样长，因此，保护区的距离应当在其他基础上进行有效的缩短。最后所产生的阻抗会由于电容器设备的不同而有所差距，因此，在测定阻抗的过程中，要更加认真细心[4]。

5、结束语

综上所述，串联补偿电容器一般会运用在长距离运输或者电压比较高的输电线路中，这种设备通过缩短电气距离，从而提高电路的输电效率。，但是在安装完成以后会受到到电容阻抗的影响，会发生电压，电流反向的情况，也对线路保护产生了非常多的负面影响，本文就针对这些负面影响展开了相关的论述，也提出了有效的解决措施，以尽量的消除这些影响，希望可以给有关部门提供一点借鉴和启示。

参考文献：

[1]贾新亚.串联补偿电容器对线路保护的影响[J].电子科技，2014，27（12）：170-171+174.

[2]李志刚，董方舟，李雨，蔡巍，卢晶.串联补偿电容器短路冲击试验仿真分析[J].中国电力，2014，47（03）：101-106.

[3]张彦魁，张焰，卢国良.可控串联补偿电容器控制角模型及其在静态电压稳定研究中的应用[J].中国电机工程学报，2005（11）：17-22.

[4]凌洪政. 串联补偿电容器对线路保护装置影响的研究[D].广西大学，2005.