第３Ｏ卷第５期 红水河 Ｖｏ１．３０．Ｎｏ．５ ２０１ １年１０月 ＨｏｎｇＳｈｕｉ Ｒｉｖｅｒ ０ｃｔ．２０１ １ 串补电容对同塔双回线中的横差保护的影响分析 李夏阳 （广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁５３００２３） 摘要：文章简单论述了横差保护应用于长距离输电线路的意义，简要说明了横差保护的原理，通过分析带串补电 容的同塔双回线横差保护的动作行为，并提出串补电容对横差保护的影响，最后指出横差保护应用于带串补电容 的同塔双回线路时需要注意的问题。 关键词：串补电容；横差保护；同塔双回线； 中图分类号：ＴＭ７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０１ １）０５－０１０８－０３ １引言 ２．１差动元件 差动元件的动作方程为： 光纤分相电流差动保护是同塔双回线最理想 的保护，但依赖于可靠的通道，而长距离输电线路 ｌ Ｊ『 Ｉ≥ ｌ ｉＭ Ｉ （１） 的保护通道由于各种原因发生故障的概率较高，一 Ｉ Ｊ『 一Ｊｆ Ｉ≥，州．血 （２） 旦失去通道线路将失去主保护。文献［１～２］中提出 式中Ｋ＿制动系数（Ｏ ＜１）； 了在失去通道时可以将同塔双回线的保护由分相 Ｊ『厂一横差保护测量的Ｌ—Ｉ线路的电流； 电流差动保护转为横差保护的方法，并分析了各种 Ｊ『 —．横差保护测量的Ｌ—ＩＩ线路的电流； 故障情况下横差保护的动作行为，同时结合仿真实 Ｊ州ｌ． ——差流的最小电流整定值。 验结果验证横差保护应用于不带串补电容的同塔 双回线的可行性。然而在电力系统中，５００ ｋＶ长距 ２．２选择元件 离输电线路往往安装串补电容装置，以缩短电气距 选择元件包含三个功率方向继电器，以正序电 离，提高系统稳定性，改善线路电压质量，降低线 压作为元件的极化电压，动作方程为： 损，同时也会改变输电线路呈感性的特点，对保护 １５０。＞ ａｒｇ丁 ＞３０。 （３） Ｊ卜 一１Ⅱ・尊 造成影响。本文对横差保护在带串补电容的同塔双 式中 相正序电压； 回线故障时的动作行为进行了分析，找出存在的和 ＾．厂本线同名相电流； 需注意的问题。 ，Ⅱ． —邻线同名相电流。 ２横差保护原理简介 测量角似。满足方程则选本线，否则选为邻线。 横差保护为按相动作，即同塔双回线某一相的 横差保护由两个主判据元件组成（在小接地电 差动元件、选择元件都动作时，横差保护才出口将该 流系统中，横差保护增加一个和电流过流元件，用 线对应相跳开。 于防止双回线空载运行内部单相接地时保护误动， 该元件本文不作讨论），其一为电流比率制动差动 ３串补电容对差动元件的影响 元件（下称差动元件），其作用是判别双回线的内部 为让分析方便清晰，首先分析如图１所示的单 及外部短路；其二为差电流方向元件（下称选择元 侧电源同塔双回线系统的情况，串补电容通常安装 件）其作用是双回线内部短路时选择出故障线路。 于双回线的一侧，忽略系统中的电阻和负载电流， 收稿日期：２０１１－０８—１２；修回日期：２０１ｌ＿ｏ８—２Ｏ 作者简介：李夏阳（１９８２一），男，广西玉林人，硕士，主要从事电力系统一次和；次研究，Ｅ－ｍａｉｌ：２８８７０２２０＠ｑｑ．ｃｏｎｒ。 １０８ 李夏阳：串补电容对同塔双回线中的横差保护的影响分析 为Ｍ侧母线故障相电压。 Ｊ，ｌ ｌ一０ 因此，串补电容同样不影响Ｍ、Ｎ侧保护差动元 件的动作，需注意的是，由于串补电容装在Ｎ侧，对 札 ¨ Ｍ侧保护来说，即使故障发生在线路末端电容出口 处附近（ 一１），其差动元件也能够动作。 ； Ｌ－Ｉ［．７ 图１单侧电源同他双回线系统图 ４串补电容对选择元件的影响 以如图１所示同塔双回系统Ｌ—ＩＩ线路发生ＢＣ 相间短路为例，分析Ｍ侧保护Ｂ、Ｃ相选择元件的测 量角 和 Ｊｃ。 此时，Ｍ侧保护测量到的故障相电流为： 根据对称分量法分析故障处边界条件后可知： ｌ１．Ｍ＝ ＵＭ 当 １＝ｚ．黝时（通常可这样认为），故障点处各相电 。 压 Ａ＝ ＩｏＩ、 衄＝ 一 ＩｏＩ。 Ｔ ｌ｝ 。 二 衄 母线Ｍ的各相电压如下： 从而有 Ａ相电压‰： Ｉ／Ｉ．ｕ－／ｎｗ Ｉ＝Ｉ ｌ ｌ ２（ｋ－ １）Ｘ丽Ｌ 叮Ｉ， Ｂ相电压‰＝Ｕ ，Ｂ（ｋＸＬ－Ｘ ） Ｃ相电压 ｌ眦＝ ｒｃ（ ｒ 。）＝ ｒ （ｋＸＬ－Ｘ ） Ｉ，Ｉ ｗ Ｉ＝Ｉ Ｉ Ｉ ２ （Ｘ Ｌ－Ｘ ｏ））Ｉ 当ｋ＝Ｏ，ＵＭＢ＝ Ｂ－＿ 。，Ｕ Ｕ￣＋ＩＢＸ。； Ｎ侧保护测量到的故障相电流为： 当 ＝争，‰＝ ＡＬ ＝‰， ＝ ＝一 Ｕ Ｍ 当故障点距母线Ｍ的距离为∞，‰＝ＵＭＢ１ ０Ｉ， 从而有 ＵＭＣ＝ＵＭＣＩｏＩ（即与故障前一致）。 故障点与母线Ｍ的距离变化引起的‰、‰变 Ｉ［Ｉ．Ｎ－＇ＩＩＩ．Ｎ Ｉ：Ｉ ＵＭ Ｉ Ｉ ｌ 化轨迹见图２。 ｌ，Ｊ ，Ⅱ ｌ＝０ 满足－－｝ ＝｝ 罢 ｆ≥ ｃ制动系 Ｕｍ￣ｏＬ 数）和Ｉ Ｊｆ ０ ｌ≥ 两个条件，差动元件即动 作。由此可见，由于差动元件是通过将两回线同名 相的电流进行相量运算后结果的绝对值来判断故 障发生在区内还是区外，串补电容补偿度影响制动 系数的整定值，但不影响差动元件的判断结果。需 ／７ 一 注意当故障发生在Ｎ侧母线出口附近时（即 ／＾ｚ： ． ．ｊ｝ １时），ｌ ６Ｍ－－，Ⅱｗ Ｉ ０，即Ｍ侧保护差动元件 ／ ／ ＼ ＼ ＼ ｆ Ｉ ，不动作，这和无串补的同塔双回线末端故障横差保 护不动作是一致的。另外，由于串补电容，无论在任 一点故障Ｎ侧保护的差动元件均动作。 图２不同故障点ＢＣ相间短路‰、 埘ｃ的变化轨迹图 同理，若串补电容位于Ｎ侧，有 ｌ，Ｉ． ｗ Ｉ＝Ｉ Ｉ Ｉ蕊２（（１－ｋ ）ＸＬ －ｒ２Ｘ２ ｇ ｌ， 可见随着故障点的位置变化， 、 的相位和 Ｉ，Ｉ． ｗ １＝Ｉ Ｉ Ｉ瓦砸２（ ＸＬ－网Ｘｃ）ｌ 长度均变化，但两者相位始终关于 ｌ姒…所在的轴 对称，因此可推导出母线Ｍ处Ｂ相正序电压‰ ）＝ Ｉ，１ ．ｆ－Ｉ Ｉ ｆ ｆ， ‰ ）＝ 峥（ ‰）］的相位不 ｌｏ９ 红水河２０１ １年第５期 随故障点位置变化而变化。所以： ＝吣 ；ａｒｓ ｃ 。蚍 ， 复杂，本文不再进行论述。 ５需注意的问题 第４小节已经提到，串补电容安装对侧的保护 由于 和‰同相位，因此 ｍ＝ａｒｇ（ 越。又因为 ＜１， 不会发生故障点变化选择元件判断结果相反的情 况，因此若电容安装侧保护采集的是电容出口处的 Ｘｏ＜ＸＬ（通常 。＝ｏ．５ＸＬ），所以当故障点处于．ｊ｝＞ 和 ＡＬ 线路电压与电流，则可顺利解决选择元件误判的问 题。 ｜ｊ｝＜ 两个区间时， ．ｍ偏转１８０。，即选择元件判断 ＡＬ 的结果相反，调整选择元件的动作区间，也仅能保证 其中一个区间内发生故障时正确选线，超出该区间 ６结语 本文通过分析串补电容对同塔双回线路中的横 差保护差动元件和选择元件的影响，得出如下结论： 选择元件将误判为邻线同名相故障。能够正确动作 的范围与串补电容的补偿度和整定的动作区间有 关。 ①串补电容补偿度影响制动系数的整定值，但不影 响差动元件的判断结果；②带串补电容的同塔双回 当线路发生单相接地、两相短路接地、三相故障 路，需注意电容安装侧的保护应采集电容出口处的 时可采用同样方法，由故障点电压的相位推导出母 线路电压而不是母线电压。 线处的电压相位（即保护测量到的电压相位），同样 可以得出选择元件的相位不随故障点位置变化， 而ａｒｇ（＾． ，Ⅱ．村）随故障点位置变化会发生１８０。偏 转，从而导致选择元件误判这一结论，推导过程本文 不再重复。Ｎ侧保护由于测量到的电压、电流保持恒 定的相位关系（假设线路参数均匀，则Ｎ侧保护测 参考文献： ［１］李夏阳，罗建．横差保护在５００ ｋＶ同杆并架双回线中 的应用研究与仿真实验［Ｊ］．继电器，２００８，（９）：ｌ－＿４． ［２］鄢安河，李夏阳．正序电压极化的横差保护选择元件的 动作研究［Ｊ］．继电器，２００８，（８）：６—１０． ［３］朱声石．高压电网继电保护原理与技术［Ｍ］．北京：中国 电力出版社，２００５． 量到的电流恒定滞后电压一个线路阻抗角），因此故 障点变化不会导致选择元件判断结果相反。 对于双侧电源的同塔双回线系统，可以采用叠 ［４］贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理［Ｍ］．北京：中国 电力出版社，１９９４． 加法来分析，先分别推导出一侧电源单独作用时各 个电压、电流相位的关系，再将对应的向量进行合 ［５］俞波，杨奇逊，李营，等．同杆并架双回线保护选相元 件研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００３，２３（４）：３８—４２． 成，结论与单侧电源的情况相类似，由于推导过程较 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｓｅｒｉｅｓ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｎ Ｔｒａｎｓ－ ｖｅｒｓｅ Ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ－Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｌｉｎｅｓ ｏｎ Ｓａｍｅ Ｔｏｗｅｒ ＬＩ Ｘｉａ－ｙａｎｇ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ， ５３ＯＯ２３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｆｏｒ ｌｏｎｇ－ｄｉｓ－ ｔａｎｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｌ ａｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｉｔ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈａｔ ｓｅｒｉｅｓ ｃａｐａｃｉ— ｔｏｒ ｈａｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｃ－ ｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ．ｃｉｒｃｕｉｔ ｌｉｎｅｓ ｏｎ ｓａｍｅ ｔｏｗｅｒ ｗｉｈ ｓｅｒｔｉｅｓ ｃａｐａｃｉｔｏｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ．ｉｔ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄ ｆｅｒｅｎｆｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｆｏｒ ｄｏｕｂｌｅ——ｃｉｒｃｕｉｔ ｌｉｎｅｓ ｏｎ ｓａｍｅ ｔｏｗｅｒ ｗｉｈ ｓｅｒｔｉｅｓ ｃａｐａｃｉｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｒｉｅｓ ｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉｌ ｐｒｏｔａｅｃｔｉｏｎ；ｄｏｕｂｌｅ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｌｉｎｅｓ ¨０
