探索电流差动保护的电容电流补偿方法

韦懿珊

摘要：随着经济和电力行业的快速发展，为了输送更大的功率，超高压输电线路通过的电流一般比输电线路大。超高压输电线路之间相与相、相与地之间存在分布电容，电压等级越高，线路越长，分布电容电流就越大。正常运行情况下也存在很大的分布电容电流，其大小可与负荷电流相比拟。由于分布电容的存在，超高压长输电线在稳态和故障暂态过程中，线路电流、电压的大小和相位都因电容电流的存在而产生严重的畸变，因此超高压长线的分布电容电流不可忽略，它直接影响到差动保护的正确动作。

关键词：差动保护；电容电流；补偿

引言

电流互感器在电力系统中是用来隔离一次侧高电压，保护二次侧仪表和操作人员安全，将大电流变换成小电流的。作为后续测量分析设备的数据采集设备，也可以扩大仪表的测量范围，提高测量的准确性。如果电流互感器出现故障，就会出现测量计量不准、数据出错，导致继电保护装置误动作，甚至导致整个电网大面积停电，所以对于互感器的故障不能忽视，必须及时采取有效的措施。但在超高压输电线路中，分布电容电流的存在是影响电流差动保护灵敏度和选择性的主要因素。目前这个问题仍未被很好解决。因此，研究超高压输电线路中分布电容电流对差动保护的影响以及对策的研究是继电保护研究领域中的一个重要课题。

1减小电容电流影响的方式

1.1并联电抗器

超高压输电线路电压等级高，线路长，传送容量大，电容效应严重，从而更容易发生工频过电压。为限制工频过电压以及改善电网中无功功率分布情况，往往在输电线路上装设并联电抗器。电抗器产生的感性功率可以对线路容性充电功率起到一定补偿作用，能够减小流过线路的电容电流。电抗器只在工频稳态情况下对电容电流具有一定的补偿效果，可以适当提高保护可靠性，对于故障暂态时电容电流就无能为力。

1.2应用差动保护新原理

为了适应电力系统对超高速保护的要求，逐步提出不受电容电流影响的行波差动保护的新原理。行波保护新原理都需要采集发生故障后极短时间内的行波信息来作为保护判断的依据，因而需要很高的采样频率来采集行波波头。行波差动是基于电流瞬时值和从对侧来的反射波的采样值进行计算，计算量比较大，同时保护与线路长度和采样频率息息相关。

2超压输电线路电容电流

当线路中电压等级比较低，线路较短的情况下，线路中存在的分布电容电流基本可以忽略不计。超高压输电线路中为满足远距离，大容量的输电要求往往线路采用分裂导线，分裂导线的采用会使得电感减小、电容增大，同时输电距离比较长，会使得相与地、相与相之间的分布电容电流显著增加，并且达到很高的水平。大的电容电流对差动保护会产生很大的影响，会使得线路两端的电压、电流的幅值大小和相位大小都会发生很大的畸变，被保护线路两端测量电流不会再满足基尔霍夫电流定律，保护性能受到一定影响，保护会误动或是不动作。

3常用电容电流补偿方法分析

3.1接地变及消弧线圈容量选定

根据系统按最大运行方式运行时消弧线圈应补偿的单相接地电容电流最少为89.27A，选取的消弧线圈容量为700kVA，再考虑到接地变容量及其二次负荷，需选取容量800kVA。然而，目前该系统使用的调匝式自动补偿消弧线圈容量为500kVA，最大补偿电流为82A，无法满足要求。

3.2现场例行试验

电流互感器退出运行后，现场对三相电流互感器开展了常规试验检查。试验项目包括绕组直流电阻、绝缘电阻、主绝缘介质损耗因数、油中溶解气体分析以及绝缘油试验。试验结果发现B、C相电流互感器主绝缘介质损耗因数超标，A相介损值接近标准值，三相电流互感器出厂验收、交接验收及现场试验介损值对比数据。同时，三相电流互感器油中溶解气体分析中氢气、总烃、乙炔值均超标。三相电流互感器绕组直流电阻、绝缘电阻、绝缘油试验结果合格。

3.3差动电流补偿原理

分布电容电流的补偿方法往往都是用在输电线路集中参数模型中，也就是用在典型的Τ型和Π型等值电路中，相对于Τ型等值电路，Π型等值电路在响应特性上更加接近于分布参数线路模型。但是在分析超高压输电线路的情况时，由于线路本身的特性与中低压线路有很大的差别，如果继续采用集中参数模型会有比较大的误差，就需要用分布参数模型来建立超高压输电线路，但是如果在研究过程中只需要用到两端电压、电流存在的关系时，可把线路近似看成是集中参数等值电路。

4结语

目前高压输电线路的电流差动保护及考虑到的电容电流补偿角度出发，从理论上分析了电容电流对差动保护的影响，对实际应用有一定性意义。1）目前已要求厂家召回同批次干燥的其他电流互感器。2）严格按照《变电验收通用制度》及《十八项反事故措施》要求，油浸式电流互感器出厂局放试验延长到5min，现场交流耐压试验前后进行油色谱分析。3）目前《输变电设备状态检修试验规程》及《变电五项通用制度》都没有对绝缘纸的含水量提出明确要求，而且尚无检测绝缘纸中含水量的有效方法，建议开展绝缘纸中水分含量无损检测方法及判断标准研究。4）认真做好电流互感器运行情况监督检查，特别是在电网高负荷到来之前和夏季高温天气时，要注意电流互感器油位变化情况。当油位升高明显或达到最高位置时，及时取油样跟踪分析。

参考文献：

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