【双回线】500kV上承双回线路保护与串补保护相互影响分析[1]

影响， 阐述了串补保护与线路保护的配合情况。 研究结果表明， 纵联电流差动保护受串补影响最小， 优于
其他原理的保护。
关键词： 串联电容补偿； 距离保护； 纵联距离保护； 保护超越
中图分类号： TM773
文献标志码： A
文章编号： 1004-9649（2010）08-0087-04
0 引言
串补技术是在高压长线上加装串联电容以补偿 线路感抗，缩短交流传输的电气距离，提高线路输送 容量，降低线路输送损耗，同时可以限制短路容量， 更加合理地分配输送功率， 从而提高电力系统的稳 定运行水平和经济性、可靠性 。 ［1-2］ 本文根据上（内蒙 古上都电厂）承（承德 500 kV 变电站）双回线路加装 串补工程的实际情况， 分析串补系统与线路保护的 相互影响。
图 5 距离保护测量阻抗轨迹 Fig.5 Measuring impedance locus diagram of
distance protection
距 离 II 段 和 III 段 的 整 定 要 保 护 整 条 线 路 ， 考 虑其与串补本体保护的配合 ，距离 II 段的阻抗定值 按本线路无串补时对末端短路有灵敏度整定， 以保 证串补退出运行时对末端短路有灵敏度。距离 III 段 的阻抗定值按常规整定，由于时间整定较长，不考虑 串补的影响，其特性与常规相同，不做改变。
2.6 串补本体保护与线路保护配合
对于承德站上承线路断路器， 串补保护采用直 跳回路至断路器操作箱；对于上都侧，通过差动保护 及纵联保护通道发远跳命令。 串补本体故障及其保 护的动作行为，主要影响输电线路电流，电压几乎没 有变化，故零序方向与工频变化量距离，几乎不受 影响［6］。 线路发生故障时，线路保护给串补保护开入 信号，具体逻辑如图 7 所示。
2.4 纵联距离保护
纵联距离保护重点在识别方向， 实质是采用方 向距离元件来判别故障点的位置。 特别是采用超范 围整定后，串补电容引入对其特性无影响。 另外，如 图 6 所 示 ［5］，RCS-902AS 保 护 采 用 的 动 作 特 性 有 负 荷线路的限制，导致保护灵敏度稍差，耐受过渡电阻 能力较低，高阻接地故障时识别困难。
2.2 工频变化量距离
上承双回保护所用的 RCS-902A 保护中工频变 化量距离保护投入。 承德站工频变化量距离元件的 整定与接地距离 I 段相同。 电压互感器由两种接线 方式，如图 4 所示，承德站保护采用线路 CVT。
2 加装串联补偿装置对线路保护的影响
2.1 对基本电气量的影响
固定串补给输电线路的测量电气量带来的问题 主要表现在测量电流反向和测量电压反向。
工频变化量距离元件应用于串补线路上时，从 稳 态 分 析 的 角 度 看 ：采 用 线 路 CVT， 对 于 承 德 站 保 护，正向故障时不受串补电容影响；反向故障时虽然 测量阻抗落入虚轴正半轴， 但保护按照线路全长阻 抗 的 75%整 定 ，大 于 串 补 系 统 的 补 偿 度 45%，因 而 保护也不会出现误动。
2.5 电流差动保护
MCD-H1 型 超 高 压 线 路 保 护 的 电 流 差 动 继 电பைடு நூலகம்
图 7 线路联跳串补保护逻辑 Fig.7 Logic of line protection inter-tripping SCC protection
2.7 对相邻线路保护的影响
对 于 承 姜 线 （姜 家 营 站 ）距 离 保 护 ：（1）若 故 障 点 在上承串补线路靠近承德站侧，故障电流较大，则串 补快速旁路或 MOV 动作， 使得串补等 值 容 抗 迅 速 转 为 小 电 阻 值 ［7］， 则 承 姜 线 （ 姜 家 营 站 ） 距 离 I 段 按
串补保护要包括电容器保护单元、MOV 保护单 元、串补平台保护单元以及其它辅助保护，保护配置 如表 1 所示。正常运行时线路电流全部通过电容器， MOV 和触发间隙不导通，旁路断路器断开。 如发生
图 1 串补一次配置 Fig.1 Primary equipments deployment diagram of SCC
1 串补系统与线路保护概况
1.1 串补系统
承德 500 kV 变电站加装串补工程是 2008 年内 蒙古上都发电厂二、三期送出工程的重要配套项目。 该项目投产后， 可以有效提高上都发电厂的送出能 力和上承双回线路的运行稳定极限， 可以有效改善 承德地区以及京津唐地区的用电结构。
本 工 程 在 承 德 500 kV 变 电 站 侧 加 装 串 联 补 偿 装置，由中国电力科学研究院提供整套串补设备，补 偿度为 45％，串补额定电流为 2.7 kA。 旁路断路器采 用 ABB 产品，各组隔离开关和接地开关采用湖南长 高产品，串补一次配置如图 1 所示。
从暂态分析的情况来看： 是否发生超越与短路 初始角有关，因为初始角不同会影响非周期分量和 谐波分量的大小。 在短路初期，低频分量电流与工 频电流相位相反，不会引起超越。 但经过约半个周 期后当其相位相同时将会引起继电器的超越。 为了
第8期
夏 毅等： 500 kV 上承双回线路保护与串补保护相互影响分析
电流反相： 若串补背后的等值电抗小于串补电 容的容抗，输电线路在串补出口近端发生故障，而间 隙未击穿， 此时产生故障线路两端电流一进一出的 现象，影响保护元件的动作。在上承双回线路串补线 路 中 ，设 计 串 补 装 置 的 补 偿 度 为 45％，背 后 等 值 电 抗大于串补电容，可避免此种情况的发生。
图 6 负荷限制继电器特性 Fig.6 Characteristic of load limited relay
器主要由分相电流差动继电器和零序差动继电器组 成。 对于有串联电容补偿的系统，区外故障时，线路 两侧电流相位相反，对差动继电器无影响。区内故障 时，在设计阶段已经避免了电流反相问题的发生，因 此分相电流差动元件以及零序电流差动元件能正确 动作。
图 3 串补线路电压分布 Fig.3 Voltage distribution of line with SCC
此种情况可能引起承德站承姜双回的测量电压 反向，从而承姜线路（承德侧）保护阻抗继电器误动。 对承姜线路（姜家营侧）保护阻抗继电器，正方向远 方的电容外短路，继电器可能超越动作。对于上承线 路（上都侧）阻抗继电器，当短路点在承姜线路时，也 有可能超越动作。在实际的工程运行中，承姜双回保 护的距离一段均退出，避免了上述情况发生。
发生区内故障mov触发间隙击穿旁路断路器闭合12线路保护上承500kv双回线路全长238km均带有并联电抗器上承双回线路接线如图2路保护采用双套配置串补系统的接入对保护有较中国电力electricpower第43aug2010电容器保护单元电容器过载保护电容器不平衡保护ssr次同步谐振保护mov护单元mov过电流保护mov短时能量保护mov高温保护mov不平衡保护gap拒触发保护gap延时触发保护gap误触发保护线路联跳串补保护串补平台保护单元平台闪络保护线路电流监视保护旁路断路器失灵保护三相不一致保护电厂ssr装置联跳串补串补保护配置tab1deploymentsccprotection87第43上承双回承姜双回保护配置tab2protectiondeploymentchengjiangdoublecircuitlines大影响
表 1 串补保护配置 Tab.1 Deployment of SCC protection
电容器 保护单元
电容器过载保护、电容器不平衡保护、 SSR 次同步谐振保护
MOV 保 护单元
MOV 过 电 流 保 护 、MOV 短 时 能 量 保 护 、MOV 高 温 保 护、MOV 不平衡保护、GAP 拒触发保护、GAP 延时触发 保护、GAP 误触发保护、线路联跳串补保护
（华北电网北京超高压公司，北京 102488）
摘 要： 基于串联电容补偿装置在电力系统中应用的研究， 结合华北电网上承双回线路加装串补工程， 介
绍了串补本体保护及线路保护的实际情况。 从各种保护原理出发， 针对线路保护中的工频变化量保护、 距
离保护、 纵联保护及电流差动保护等不同类型保护， 分析了上承双回线路串补保护与线路继电保护的相互
表 2 上承双回、承姜双回保护配置
Tab.2 Protection deployment of Shang-Cheng and Cheng-Jiang double-circuit lines
线路
第 1 套保护
保护配置
第 2 套保护
上承一线 MCD-H1＋CSC-101A RCS-902AS＋RCS-925A
收稿日期： 2010-02-17；修回日期： 2010-07-03 作者简介： 夏 毅（1983—），男，安徽舒城人，硕士，从事继电保护和超导电力技术研究。 E-mail：willpowerxia@
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经验交流
（继电保护应用专栏）
中国电力
第 43 卷
大影响。 目前上承双回线路及相邻的承姜双回线路 保护的具体配置如表 2 所示。
经验交流
（继电保护应用专栏）
防止正向故障时距离继电器超越，对于本线路有串 补电容或者相邻线路出口有串补电容情况下采取了 加大工频变化量距离继电器动作方程中的制动量的 措施。
2.3 距离保护
对于上承双回线路， 距离保护为 CSC-101A 和 RCS-902AS，距 离 继 电 器 主 要 包 括 低 压 距 离 继 电 器 、 接地距离继电器和相间距离继电器。 由于上承线路 CVT 安 装 在 线 路 侧 ，对 于 正 向 故 障 ，串 补 电 容 不 影 响测量阻抗，保护可以正确动作；对于反向故障，对 于串补本体要求区外故障时不动作， 此时流经线路 的 短 路 电 流 不 会 太 大 ，MOV 的 限 制 作 用 也 不 明 显 ， 若故障点至串补的阻抗 ZK<XC， 测量阻抗会 落 到 保 护动作范围之内，如图 5 所示。 采用带记忆作用的 方向距离继电器可以避免保护的不正确动作。 为了 保证母线故障，特别是经弧光电阻三相故障时不会 误 动 作 ，后 备 保 护 对Ⅰ、Ⅱ段 距 离 继 电 器 设 置 了 门 坎电压，其幅值取最大弧光压降。 同时，当Ⅰ、Ⅱ距 离继电器暂态动作后，将继电器的门坎倒置，相当 于将特性圆包含原点， 以保证继电器动作后能保持 到 故 障 切 除 ［5］。
串补平台 平台闪络保护、线路电流监视保护、旁路断路器失灵保 保护单元 护、三相不一致保护、电厂 SSR 装置联跳串补
区外故障，MOV 导通保护电容器， 直到线路断路器 切除故障。 发生区内故障，MOV 导通， 触发间隙击 穿 ，旁 路 断 路 器 闭 合 ［3］。
1.2 线路保护
上承 500 kV 双回线路全长 238 km，均带有并联 电抗器，上承双回线路接线如图 2 所示。上承双回线 路保护采用双套配置，串补系统的接入，对保护有较
另外， 在带有串联补偿电容的系统中发生短路 时，短路电流中将出现低于工频的周期性分量，其衰 减时间常数较大，对保护可能产生不利影响。这些低 频分量的频率可能接近工频，也给滤波带来困难。上 承双回保护所用保护的滤波部分目前主要采用低通 滤波器或带通滤波器，去除高频分量的作用较明显， 对于低频分量的抑制作用较弱。
第43 卷第 8 期
第 820期10 年 8 月
中国电力
Vol ． 43， No． 8
夏 毅等： 500EkLVE上CT承RI双C 回PO线W路ER保护与串补保护相互影响分A析ug. 2010
经验交流
（继电保护应用专栏）
500 kV上承双回线路保护与串补保护相互影响分析
夏 毅，王凤岭，王 翀，胡卫东，宋 巍，赵淑珍
上承二线 MCD-H1＋CSC-101A RCS-902AS＋RCS-925A
承姜一线 承姜二线
MCD-H1＋CSC-101A MCD-H1＋CSC-101A
CSC-103A＋CSC-125A CSC-103A＋CSC-125A
MCD-H1 型 纵 联 电 流 差 动 保 护 由 日 本 三 菱 公 司生产，主要配置为分相电流差动、零序差动与过电 压保护；后备采用四方公司的 CSC-101A 型保护，配 置有快速距离 I 段、三段式相间距离保护、三段式接 地 距 离 保 护 与 四 段 式 零 序 电 流 保 护 ［4］； RCS-902AS 纵 联 距 离 保 护 、RCS-925A 型 过 电 压 保 护 为 南 瑞 公 司 生 产 ，RCS-902AS 保 护 配 置 有 工 频 变 化 量 阻 抗 、 纵联距离及纵联零序、三段式相间距离保护、三段式 接 地 距 离 保 护 与 两 段 式 零 序 电 流 保 护 ；CSC-103A 保护由四方公司生产，保护配置为分相电流差动、零 序差动以及三段式相间距离保护、 三段式接地距离 保护与四段式零序电流保护。 对于各种保护所使用 原理的具体细节参见各保护装置技术说明书。
电压反相：对于图 3 所示系统，串补电容在线路 的一端。 若在串补线路 K 处短路，则各点电压为：UM= IMZMK；UC=IN ZKC；UP=IN（ZKC-jXC）；UN=IN（ZKC-jXC+ZPN）。
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图 4 电压互感器接线位置 Fig.4 Connection position of CVT