浅析电容电流对电流差动保护的影响及调试方法

摘要：随着电力系统的发展，超高压输电线路使用越来越广泛，对高压输电线的保护措施的研究在电力系统中显得尤为重要。电流差动保护是高压输电线保护措施中最理想的方法之一。研究高压输电线的电容电流对电流差动保护的影响，并结合影响的分析提出电流差动保护的调试方法，以提高电流差动保护的灵敏度、准确度等性能。

关键词：高压输电线 电容电流 电流差动保护 调试方法

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-044-02

1 引言

改革开发以来，我国电力产业发展迅速，随着各大企业、产房之间联系越来越密切，对电力传输装置的要求也更加严格。在这种环境下，超高压输电线路日益增多，以满足长距离、大功率的电力传输的需求。超高压输电线路两端往往联系的都是大功率的电力系统，一旦传输出现问题，那么对双方造成的损失将难以估量，所以维持超高压输电线路传输过程的安全稳定是一个需要长期持续研究并给予高度重视的问题。

电流差动保护则是高压输电线路安全保护的最理想也是应用最广泛的方法。电流差动保护，基于基尔霍夫电流定律，它原理简单、具有高灵敏度、传输速率快，能够适应各种故障和不正常运行状态。但是，由于高压输电线路大多都采用分裂导线，这就导致了线路的分布电容增大和感抗降低，又由于高压输电线路距离都很长，分布电容的容抗也大大降低，这就造成了分布电容的电流在暂态和稳态过程对传输线路过程的电流、电压、相位的严重影响，使其各参数不能正常获取。这样就导致测量出来的电流不再符合基尔霍夫电流定律，直接对电流差动保护过程造成影响，使其灵敏度、安全稳定性大大降低。因此研究电容电流对电流差动保护的影响并提出解决办法迫在眉睫，下面将结合电流差动保护的原理来分析电容电流的影响。

2 电流差动保护的原理

电流差动保护不仅仅在高压输电线路中起到主要保护安全稳定的作用，还应用在电力系统的发电机、变压器等各个电力设备中。与其他保护方法相比来说，差动电流对消除各种故障状态下的电力问题有着巨大的优势，对电流分量、电力系统的振荡、非全相等各种复杂的故障的保护能力远远优于其他保护措施。这是由于电流差动保护本身的性能决定的，上文中反复提到的高运行速度、高灵敏度、所需电气量小等性能是其他保护措施所无法比拟的。例如：平行双回线路之间的互感耦合往往都会很强，一旦某条线路出现故障，就可能造成电流回流，造成单相重合闸方式下的误选相。基于基尔霍夫电流定律的差动保护方式具有良好的选相和网络拓扑适应能力，能够很好的应对高压线路传输过程中出现的误选相、T型分支线路等问题。而且差动保护还能很好的适应各种混合电力系统的应用，完美发挥其固有性能。电流差动保护的这些能力对现代电力系统建设起到了不可替代的作用，意义重大。

3 电容电流对电流差动保护的影响

当线路负载时，e1、e2和e3点发生短路，笔者分别将其重新命名为送电端、中点和受电端。当e1点也就是送电端短路时，受电端的电流相位偏移向超前方向，这不仅不会因电容电流影响出现保护灵敏度降低，反而在负荷大的时候有利于跳闸保护措施。当e2点也就是线路中点短路时，对两端电流的流量和相位的影响并不是很大，对差动保护的影响也较小。当e3点即受电端短路时，电流相位的偏移最大，而已随着高压线路电力负荷增大，其相位偏移越来越大，严重时可能使差动保护完全失效，后果也将无法预估。所以，在负载情况下，故障发生应当加大对受电端的调试措施，增强电流差动保护能力。

综上所述，通常情况下，超高压传输线路产生的分布电容电流对两端故障差动保护的影响较大，严重时可直接导致保护失效。所以，在提高本身电流差动保护性能的同时，我们还要预防负载过大导致分布电容电流对电流差动保护影响过大时，对电流进行相应的精确补偿，以保证两端电流在流量和相位上对等，尽量使差动值趋于零，完美发挥差动保护的性能。

4 电容电流的补偿原理

当电容电流对电流差动保护产生影响时，需要考虑对电流差动保护进行补偿，以保证其正常发挥保护作用。研究电容电流的补偿原理，制定合理的补偿方案才能有效地提出在实际过程中对电流差动保护的调试方法。

电容电流的补偿方案有很多，通常在实际操作中应用较多的有三种补偿方式，分别是半补偿方式、全补偿方式、合闸后半补偿方式。

（1）半补偿方式，即是在线路的两端各补偿电容电流的一半。这种方式适用于在被保护段外发生故障时，对电流差动的保护，使两端电流补偿后差动值为零。

（2）全补偿方式，即在线路的一侧输入补偿电流。该方式对输入补偿电流的补偿端有着一定的限制，通常是对空载时先合闸并且保护灵敏度高的一端进行电流补偿，一旦这样做的话，那么在实际运行中只能在补偿的一端进行合闸，也给实际操作带来了些许不便。

（3）合闸后半补偿方式，即先在合闸端用全补偿方式，在合闸后再切换为半补偿方式。该方式在实际操作中往往不能做到对电容电流的全部补偿，由于实际操作不能保证其完全按设想运行，所以该方式经常处于对电容电流的半补偿状态。

4.2 本文提出的电容电流补偿方案及调试方法

在实际运行情况下，超高压输电不仅要考虑稳态或者暂态情况下电容电流的影响，还要考虑其他因素对分布电容电流的影响，例如地质、天气、其他系统的影响等等，电容电流不仅会随着负载加大而加大，还会随着其他因素的影响而不停的变化，所以要对不停变化的电容电流进行实时监测，并根据检测电容电流实时进行线路电流补偿，这样才能更加精确的提高电流差动保护的准确度，增加其安全可靠性。

由于对电容电流影响的因素不易监测，我们不必一一检测各种参数对电容电流造成的变化，而只需要实时监测线路两端的电流、电压，通过他们之间的关系计算出电容电流，并针对其补偿即可。

针对该补偿方案，笔者利用ATP仿真模型，建立了一条400km长的750kv高压输电线路，对其进行仿真分析。详细记录了电容电流的变化过程以及补偿电流后电流差动保护的情况，证明利用 型等效电路的方法计算补偿电流的方法切实可行。

5 结束语

随着超高压传输线路应用越来越广泛，其实现的距离也越来越远，产生的电容电流对电流差动保护的影响变得愈发严重。制定具体的方案对电流差动保护进行调试刻不容缓。本文通过分析电容电流对电流差动保护的影响，得出需要对电容电流进行补偿才能平衡差动。接下来通过对补偿原理的详细阐述，制定出具体的补偿方案，该方案不仅考虑到负载对电容电流变化的影响，还考虑了外界因素对电容电流的影响，真正切实的解决了电容电流对电流差动保护的影响，保证其高灵敏度、高速率、高安全性等性能的发挥。相比于传统半补偿方案，也有着无可比拟的优势。同时也希望本文提出的调试方法能够在实际运行中帮助调试人员维护电流差动保护，提高调试效率。

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