输电线路串联电容器补偿研究
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输电线路串联电容器补偿研究作者:杨英来源:《企业技术开发·下旬刊》2013年第01期摘要:串联电容补偿技术是一种提高交流输电线路稳定极限的经济而有效的手段。
然而,串联补偿装置的存在破坏了传输线路的均匀性,容性阻抗的存在使电压和电流的相位发生变化,进而影响保护的动作特性。
文章首先介绍了串联电容器补偿的作用和应用特点,然后分析了串联电容器补偿对线路保护的影响,最后结合福建省电力有限公司电业局实践简要介绍了国内外主流厂家针对串联补偿对线路保护的影响提出的解决办法。
关键词:串联电容器;补偿;线路保护;影响中图分类号:TM714.3 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)03-0108-02串联电容补偿技术是一种提高交流输电线路稳定极限的经济而有效的手段。
在线路上加装串联补偿能大幅度提高线路的输送能力和输电系统的稳定性,从而确保电网安全、稳定、经济运行,因而在电网建设及改造中日益得到重视,串联补偿技术已经成为建设“智能电网”的有效途径。
目前我国已经在南方电网500 kV天广双回线路、华北电网大房500 kV双回线路、阳城电厂500 kV送出线路等工程中装设了串联电容补偿装置并投入运行。
随着电网规模的不断发展,为提高输送容量,提高稳定极限,对串补技术的应用也将逐渐增加,还有大量输电线路计划加装串联电容补偿装置。
特别是在远距离、大容量坑口电厂的送出线路中,串补及可控串补技术将得到更大范围的应用。
然而,线路上装上串联电容器补偿后会破坏线路阻抗随短路故障点距离增长而增加的简单关系,可能引起线路保护超越动作或失去方向性。
分析研究串联补偿对继电保护的影响,有利于保障工作实践中串联补偿线路工程的实施,文中,笔者将对串联电容器补偿对线路保护的影响重点展开分析。
1 串联电容器补偿的作用串联电容补偿装置是串联在输电线路中以补偿线路感抗,由电容器及保护设备、控制设备等组成的装置。
在输电线路上加入串联电容器对电力系统稳定有较大作用,具体表现如下几个方面:①能够减小线路感抗,缩小两端电势间的相角差,从而获得较大稳定裕度和较高传输容量。
1中国电力科研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P1固定串联补偿中国电力科学研究院中电普瑞科技有限公司中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP2一、串联补偿的简介二、串联补偿工程的简介三、串联补偿装置一次设备的介绍主要内容3中国电力科研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P3一、串联补偿的简介中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP4串联补偿的基本原理(一)串联补偿是利用电容器组串联于交流输电线路中,用于补偿交流输电线路的电气距离(线路电抗)U A ϕA U B ϕBjX -jX C PP=U U sin(-)A B A B ϕϕX-X C中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP5串联补偿的基本原理(二)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP6固定串补装置的典型原理接线图电容器MOV触发间隙阻尼绕组 旁路开关串联电容补偿技术的系统应用¾改善系统的稳定性;¾增加系统的输送能力;¾改善运行电压和沿线路的电压分布;¾控制环网潮流发布,降低网损;¾均衡潮流分布;¾经济性。
中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP7采用串补的优越性¾具有短时过载能力-提高系统稳定性¾提高输电能力¾与其它方案相比具有优越的经济性¾建设周期短(一般供货期为10~12月)¾适应性强(可拆移)。
¾占地小¾对环境的影响小中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP89中国电力科研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P9二、串联补偿工程的简介中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P10国内外串补的现状(一)国外发展概况1928年纽约电力和照明公司在33kV 线路首先应用串补装置20世纪40年代,日本、瑞典、苏联等国在3~35kV 配电网中推广应用串补装置1950年,瑞典在斯塔德福森(Stadsforsen)到哈尔斯尔格(Hallsberg)的220kV 线路上建造了第一个220kV串补站,补偿度为20%1956年,苏联建成第一个400kV 串补80年代,巴西在750kV 线路上使用串补中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP11国内外串补的现状(二)我国串补发展概况1954年起,在东北、华北和华东几个地区的6~35kV 线路上尝试使用串补1966年,在新安江水电站到杭州的220kV 线路上投运了第一个220kV 串补1972年,在刘家峡-关中的输电线路上采用串补度为30%的串补装置,分设在秦安和汤峪两个变电所内中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P12国内外串补的现状(三)可控部分主要用途基本参数项目名称提高功率传输能力、潮流控制抑制次同步振荡50Hz 、固定部分51Ω和可控部分22ΩSt ǒde 的TCSC (1997年,瑞典,400kV 系统)抑制次同步振荡、阻尼功率振荡、潮流控制、多种故障的适应性6模块、每模块串联电容器1.3ΩSlatt 的TCSC (1992年,美国,500kV 系统)潮流控制、抑制次同步振荡、阻尼功率振荡、提高功率传输能力、降低短路电流两组165Mvar 、230kV 、60Hz 、55ΩKayenta 的ASC (1992年,美国,230kV 系统)提高功率传输能力、阻尼功率振荡、潮流控制788Mvar 、2500A 、42ΩKanawha River 的TSSC (1991年,美国,345kV 系统)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P13国内外串补的现状(四)可控部分提高输送能力、提高稳定水平、改善系统阻尼、抑制次同步振荡可控补偿度15%,固定补偿度30%,补偿容量为伊冯可控串补(2007年,中国,500kV 系统主要用途基本参数项目名称提高输电能力抑制低频振荡可控补偿度50%(持续),补偿容量为96Mvar 成碧可控串补(2004年,中国,220kV 系统) 提高输电能力抑制低频振荡可控补偿度为5%(持续),15%(短时),电容器55 Mvar 平果可控串补(2003年,中国,500kV 系统) 提高输电能力抑制低频振荡可控补偿度18%(短时)107Mvar Imperatriz(1998年,巴西,500kV 系统)提高输电能力抑制低频振荡电容器107 Mvar Serra da Mesa(1999年,巴西,500kV 系统)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P14中国电力科学研究院承担的串补工程 甘肃碧口-成县220kV 可控串补工程一套(2004.12) 三堡500kV 东三Ⅲ线固定串补工程一套(2006.7) 越南老街220kV 固定串补工程二套(2007.5) 伊敏-冯屯500kV 串补工程(2007.10)二套固定+二套可控浑源开闭所500kV 固定串补工程八套 上都-承德500kV 固定串补工程二套(进行中)忻都500kV 固定串补五套(进行中)碧成220kV可控串补工程(一)系统电压220kV电容器容量96Mvar/三相电容器额定容抗21.7Ω碧口-成县线路长度142km,额定电流 1.1kA频率50Hz中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP15碧成220kV可控串补工程(二)保护方式MOV+火花间隙+晶闸管阀MOV容量(MJ/相) 10MJ电容器组过电压保护水平2.3pu线路额定补偿度50%补偿度50%~125%中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP16甘肃碧成220kV可控串补工程(夜景)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP17甘肃碧成220kV可控串补工程平台整体图中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP18徐州三堡500kV固定串补工程中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP19徐州三堡500kV固定串补工程(一)系统正常运行电压500kV~550kV电容器容量529Mvar电容器额定容抗31.64Ω额定电流 2.36kA频率50Hz中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP20徐州三堡500kV固定串补工程(二)保护方式MOV+火花间隙MOV容量(MJ/相)40MJ电容器组过电压保护水平2.3pu线路补偿度41.4%中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP21徐州三堡固定串补工程整体图片中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP22越南老街220kV固定串补工程老街站到安沛站双回线路长度为135km,每套串补装置设计容量约100MVar。
串联补偿对电力系统稳定性的影响摘要:在电力系统电子技术的广泛应用过程中,可控串联补偿技术的应用已经日趋成熟,而且对电力系统运行起到安全、可靠、稳定的保护作用。
由于现代电力系统的建设与发展,无论是在规模建设上,还是在电压等级上,都有较高要求,而且随着电力需求的不断扩大,运营系统需要通过更多的保障措施与控制方式进行保护。
为此,通过分析串联补偿对电力系统稳定性起到的影响作用,从而提升输电能力,并进行良好的系统控制,使电力系统稳定性得到切实有效的提高。
关键词:串联补偿;电力系统;稳定性;输送能力在现代电力系统的建设中,不仅在建设规模上呈现出越来越大,越来越难以控制的复杂局面,而且在系统组成上也要具有一定的前瞻性,无论是对于一次系统的良好应用与控制,还是对二次系统的升级保护,都应全面考虑到其多元化、多样化的应用特点。
随着机组容量的不断扩大,输电网络的电压等级也在不断提升,电网建设无论在投入使用过程中,还是在先进的技术应用中,都已经随着体制变革与市场竞争的日益激烈而发生了新的变化。
因此,对于现代电力系统来说,电网输电线路的稳定性亟待提升,不仅要进行成熟的技术应用,更要做到切实可靠地提升系统运行能力。
1、可控串联补偿的特点与作用在电力系统中,可控串联补偿的技术应用是基于常规状态下的固定串联补偿技术应用发展而来的,这一技术将电力电子技术与串联补偿技术进行了有效的结合应用,主要是将串联的电容器与控制电抗器进行并联,进而再串联接入输电线路中。
这一技术应用特点可以针对电力系统中的不同运行要求,在较大的运行范围内对触发角进行改变,使电力电子配件能够在快速调整串联补偿中的容抗值,由此获得连续而快速的调节作用,并使串联输电线路达到等值阻抗的目的要求。
而在此过程中,串联补偿所起到的主要作用有:一是强化了电力系统的网络互联性能,使输电线路传输功能得到了有效提升,而且在串联补偿的作用下,还对提升系统输电线路的送电能力起到了较为显著的作用,使输电线路中的电压分布得到了一定的优化与改进。
串联补偿电路与并联补偿电路的问题研究引言:无功补偿的两大类型手段,串联补偿与并联补偿, 基于对以上两种无功补偿电路的理解,我们来研究一下串联补偿电路中补偿电路的继电保护问题,并提出保护电路的方案,同时来讨论一下并联补偿与串联补偿的兼容性问题。
1串补电容对线路保护的影响1.1补偿原理串联补偿:通过在线路这种串联电容器(一般长距离输电线路呈感性),改变线路的阻抗特性,从而达到传输的目标。
串联补偿电容器对输电线路的控制是直接的,提供了很强的纵向潮流控制能力。
同时提供了无功补偿。
并联补偿:通过在线路这种并联电容器(或电抗器),通过电容器(或电抗器)向系统产生(或吸收无功功率)。
从而改善潮流分布的目标。
并联电容器向连接的节点提供无功功率,与补偿点相连的所有都将受到不可控的影响,尽管并联补偿是一种很好的电压控制方式,但对系统的纵向潮流控制能力较弱。
1.2串联补偿电路对继电保护向量的影响 1.2.1电压反相通常在非串补线路上,电源流出的短路电流落后于电源电势,母线电压与电源电势基本同相。
但在串补系统中,如从电源到保护安装处的感抗大于容抗,当靠近串补处发生故障时(如图1-1中F1点故障),将导致加在继电器上的电压相位和电源电势相差180°,即保护丈量的电压将发生反向。
在故障序网图中,也会发生电压反向。
图1-1 简易的串联补偿电路系统间隔保护或方向保护的电流方向不会因串补而改变。
这种电压方向的变化将对保护动作的正确性产生影响,但对不以丈量故障电压为参考量的保护(如电流差动保护),则不会造成影响。
1.2.2电流反向在串补线路上,以线路始端母线电压为基准,线路短路电流可能超前于电势,相位变化约180°,即发生电流反向。
当电源负序阻抗小于电容容抗时,保护测得的负序电流也将反方向。
以电流为参考量的保护,如间隔保护、方向保护、电流差动保护,在电流发生反向时,正常的选择性将受到影响。
1.3串联补偿电容对典型继电保护的影响 1.3.1串联补偿电容对间隔保护的影响当串补电容器的保护MOV将串补电容旁路时,间隔保护自然适应,故以下主要讨论串补电容不被旁路的情况。
串补解决10kV配电线路高压与低压问题的研究作者:杨忠平来源:《市场周刊·市场版》2017年第08期摘要:近些年来,随着科技的发展以及时代的进步,我国电力行业的发展水平较以往有了明显的进展。
10千伏配电网的电力工程质量需要靠加强电力工程技术水平来维持。
因此,本文着重分析研究了当前我国10千伏配网电力工程技术所存在的问题,并对此提出了利用串补技术来解决问题的几点重要举措,旨在为我国电力行业的整体发展献力。
关键词:配电线路;高压;低压为了进一步提升我国电力行业的整体技术水平,并对住户进行稳定的供电,加强10千伏配网电力工程的施工技术要求势在必行。
但是,当前我国电力工程所存在的技术问题较多,不利于10千伏配网工作质量[1]。
为了更好的保证我国的供电任务,并提升电网部门的整体工作水平,必须要加强对电力工程的技术水平,并弥补10千伏配网电力工程的不足,在这一因素下,利用串补技术来解决10kV配电线路高压与低压问题势在必行。
一、串补技术随着我国电力行业的不断发展,串联补偿逐渐应用到当前10KV配电线路高压与低压的工程中,并取得了一定的成绩[2]。
串联补偿技术一方面可以提供功率输送能力,并有效的改善系统的稳定性,另一方面还能做到合理的控制电流并改善电压调节,以此来有效避免重新建设新的输电线路而加重了原有的施工的难度。
因此,串补技术凭借着经济适用,节约成本且应用广泛等优势逐渐应用于我国10KV高压与低压配电线路施工中,并取得了较为瞩目的成绩。
串补装置的基本元件构成如图1所示:由图1可知,C为串联的电容电阻,mov 为金属氧化物限压器,D为限流阻尼装置,S为火花间隙、QF为旁路断路器,而QS1~QS3分别为旁路隔离开关以及串联隔离开关。
当前我国的配电网处于不断发展和提升的状态,在这期间,部分的配网小水电线路出现输送距离较远、负荷水平较重等情况,在这种情况下,利用串补技术可以更好的缓解上述问题,并有效的提升功率因数,并降低线损,从而有效的解决10KV配网电压质量问题。
串补装置控制保护原理及整定原则摘要:串联补偿装置是将电容器组串联在交流输电线路中,用于补偿交流输电的线路的电器,按照补偿阻抗的固定不变和可以调节,串补装置可分为固定串补(FSC)和可控串补(TCSC)。
线路加入串补装置可以缩短电气传输的有效距离,补偿线路感性无功,增加线路传输的有功功率,可见串补装置可靠稳定的运行对电力系统传输的重要性。
本文从串补装置保护原理出发,研究其保护装置的整定原则。
关键词:串补装置;有功功率;感性无功;整定;原理1.引言串联补偿装置是串联在线路中的电容器组,分为五种运行状态,正常状态;热备用状态;特殊热备用状态;冷备用状态;检修状态。
串补装置保护依据测量系统提供的模拟量和开关量信息检测运行状况,正确动作相关保护,及时准确地隔离装置或切除故障,保证装置的安全与稳定运行,并配合线路保护来保护系统其他设备[1]。
2.保护配置原则威胁串联补偿电容器组安全运行的首要因素是串补线路故障电流在电容器组两端产生的过电压。
为了防止过电压造成串联电容器组的损坏,在串联电容器组两端并联金属氧化物限压器(MOV),将电容器组两端电压限制在其能够承受的范围之内;MOV限压后,故障电流将引起MOV能量积累,过大的MOV能量累积会造成MOV设备损坏,为了保护MOV设备,需要在MOV所吸收能量达到承受能力之前强制触发火花间隙(GAP),保护MOV设备和电容器组;在触发GAP 的同时,闭合旁路开关,使GAP熄弧并使其绝缘快速恢复。
MOV、GAP和旁路开关是保护电容器组的一次设备,其相互之间协调配合,因此串补装置的二次保护设备的配置和定值的整定应与一次设备之间的保护配合关系相适应。
为提高串补装置保护的可靠性,串补装置的保护采用双重化的设计思想,由完全独立的两套保护系统组成,以确保串补设备的安全可靠。
串补保护的配置原理以保护串补平台设备为基础,并充分考虑了各保护之间保护范围的重叠与覆盖,对于每一类型保护而言,保护配置考虑主保护与直接或间接后备保护相结合。
输电线路无功补偿方法分析摘要:随着我国社会经济的不断发展,人们的生活水平有了显著的提高。
对于用电的需求也变得越来越多样化,这对电力企业来说,属于一种新的发展机遇与挑战。
用电企业只有不断进行优化与创新,才能在新时期的背景下满足人们的用电需求,并创建良好的供电环境。
在电力企业的供电系统中,输电线路的无功补偿十分关键。
只有确保输电线路无功补偿装置的正常运转,才能确保电力供电系统的供电质量。
本文先概括了输电线路无功补偿的原理,并从多方面阐述了输电线路无功补偿的方法。
希望本文能够具有一定的参考价值。
关键词:输电线路;无功补偿;方法分析引言:输电线路的无功补偿就是无功功率的补偿,会对电力供电系统的电网功率起到决定性的作用。
输电线路无功补偿能够有效提高电力企业供电的效率和质量,使得企业能够朝着高质量的方向发展。
但是由于电力企业以往在运行的过程中,都只关注电力供电系统本身,导致输电线路的无功补偿难以发挥真正的作用。
输电线路无功补偿的装置也无法得到合理的选择,会对电网的质量等方面造成影响。
甚至有可能会导致电压的大幅度波动,危害到人民群众的生命财产安全。
这也足以看出输电线路无功补偿方法的重要性,需要结合实际情况选择适当的方式。
1.输电线路无功补偿原理无功功率补偿,又称无功补偿,在电子供电系统中可以起到增加所供电的设备功率因数的作用,从而减少对电源变压器和输送线的损失,从而增加电能利用率,并改变电能环境。
合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。
反之,若选择或使用不当,可能导致供电系统,负载变化,谐波增加等一系列影响。
通常,在工业系统中所说的无功负荷主要是指感性无功负载,把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路,当感性无功负载吸收能量时,容性电流负载也在接受电能,而能量则在容性电流负载与感性负荷之间传递,这样容性电流负荷将所吸收的在无功功率控制与可从容性负荷装置所输出的在无功功率控制器中进行补偿,而无功功率控制器也就地平衡掉,可以减少线路损失,增加带载负荷,减少电流损失以及减少发电厂的供电负担,这也便是劳而无功补偿的基础原理[1]。
串联补偿原理
串联补偿原理是指在电路中通过串联电容或串联电感来实现对电路性能的补偿调节,以达到改善电路性能的目的。
串联补偿原理在电子电路设计中起着非常重要的作用,下面将详细介绍串联补偿原理的相关知识。
首先,串联补偿原理的基本概念是通过串联电容或串联电感来调节电路的频率特性。
在电子电路中,由于元件的内部电容、电感等因素,会导致电路的频率响应出现不理想的情况。
为了解决这一问题,可以通过串联补偿的方式来调节电路的频率特性,使其更加符合设计要求。
其次,串联补偿原理的具体实现方式可以分为串联电容补偿和串联电感补偿两种。
串联电容补偿是在电路中串联一个电容元件,通过改变电容的数值来调节电路的频率特性;而串联电感补偿则是在电路中串联一个电感元件,通过改变电感的数值来实现对电路频率特性的调节。
这两种方式都可以有效地改善电路的频率响应。
另外,串联补偿原理在实际电路设计中有着广泛的应用。
比如在放大器电路中,为了避免频率过高时出现的不稳定情况,可以采
用串联补偿的方式来调节放大器的频率响应,使其更加平稳;在滤波电路中,也可以通过串联补偿来调节滤波器的频率特性,使其更加符合设计要求。
最后,需要注意的是在进行串联补偿设计时,需要充分考虑电路的稳定性和相位裕度等因素。
合理选择串联补偿元件的数值和类型,以及合理设计电路的结构,才能够达到最佳的补偿效果。
总之,串联补偿原理是一种重要的电路调节方法,通过串联电容或串联电感来实现对电路频率特性的调节,能够有效地改善电路的性能。
在实际电子电路设计中,合理应用串联补偿原理,可以使电路的性能更加稳定可靠,是电子工程师必备的重要知识之一。
1、高压集中补偿
高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV~10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。
其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。
但这种补偿方式的补偿经济效益较差。
2、低压分散补偿
低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量,将单台或多台低压电容器组,分散地安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。
其优点是用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,可减少配电网和变压器中的无功流动,从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。
缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。
3、低压集中补偿
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的投切。
电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。
低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高
的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。
可控串联补偿输电技术及其新进展与固定串联补偿相比,可控串补具有固定串补无法比拟的优越性。
可控串联补偿不仅可以提高现有输电线路的输送容量、增进系统稳定,而且还可以阻尼低频功率振荡和抑制次同步谐振。
接着文章介绍了可控串补的基本结构、等效基波阻抗公式及四种基本的运行模式。
之后,文章列出了可控串补工程项目,并重点介绍了伊敏一冯屯的可控串补工程,基于可控串补技术已经得到了广泛的应用,文章在最后展望了可控串补必将在未来的电网中发挥更大的作用o●武守远戴朝波王宇红中国电力科学研究院一、串联补偿的功效1.固定串联补偿在输电线路上串联电容器组可以补偿部分线路电感,从而提高线路输电容量。
由于串联电容器是提高输电系统性能的既便宜又有效的方法,所以在至少55年前,这种串联补偿方法在电网中就开始得到了广泛应用。
串联补偿最显著的效果是可以减少线路的电压降,提高线路受端电压,起到提高线路输送容量的作用。
另外~个重要的效果是可以减少线路的功率角,从而增进电网的稳定性。
因此,对于有稳定要求的系统,串联补偿也可以同时提高输电容量。
由于串联补偿的容抗值是固定的,所以。
固定串联补偿只能在补偿和不补偿这2种状态下选择运行。
虽然串联补偿可以分段运行,即每段可以根962009年1,EJ号据各自的情况决定是否补偿,但也不能随时按照要求进行补偿。
这样一来,在系统发生事故的瞬间,固定串联补偿不能够迅速提高补偿度,也就不能进一步提高系统的暂态稳定性。
固定串联补偿还会引起发电机的轴系扭振,或称为次同步谐振。
串联电容电压和线路电感电流之间存在着电气振荡模式,该振荡频率为次同步频率。
大型汽轮发电机组转子轴系具有显著的弹性,具有多个固有机械振荡频率。
在一定条件下,当次同步电气谐振频率与机组轴系的一个机械扭转振荡频率互增,导致轴系疲劳损伤。
最终损坏。
解决这一问题的比较好的措施是采用可控串联补偿。
2.可控串联补偿(1)提高输电容量、增进系统稳定可控串补除了与固定串补相同的减少电抗的作用外,还可以根据需要自动快速地调节等效阻抗,进而提高输电容量、增进系统稳定。
基于串联电容器装置的无功补偿技术研究无功补偿技术是电力系统中重要的调度手段之一,它对提高电力系统的稳定性、调整电压质量、降低线路损耗等方面具有重要的意义。
而基于串联电容器装置的无功补偿技术作为一种常用的无功补偿手段,已经在实际运行中得到广泛应用。
基于串联电容器装置的无功补偿技术的核心思想是通过串联接入电容器来补偿电力系统中的无功功率,从而提高功率因数和电压质量。
在正常运行状态下,电力系统中由于电感元件的存在,产生了一定的无功功率。
这些无功功率不仅会导致电力资源的浪费,还会影响电力系统的稳定性。
而串联电容器装置的引入可以部分或者完全地抵消这些无功功率,从而起到无功补偿的作用。
基于串联电容器装置的无功补偿技术主要依靠串联电容器对无功功率进行补偿。
在电力系统中,电容器的串联接入可以有效地减小电压与电流之间的相位差,降低电流的无功功率成分,提高功率因数。
通过根据电力系统特点合理选择串联电容器的容量、电压等参数,可以实现对功率因数的准确补偿。
在实际应用中,基于串联电容器装置的无功补偿技术存在许多需要考虑的因素。
首先,合理选择电容器的容量和数量对于无功补偿效果具有重要的影响。
如果电容器容量过小,可能无法完全补偿无功功率;而容量过大,则可能导致过补偿的情况发生,甚至引发电力系统的谐振问题。
其次,由于电容器工作电压的限制,需要对电力系统进行电压等级划分,以确保电容器装置的安全运行。
此外,考虑到电容器自身的损耗、寿命等因素,需要定期对电容器进行维护和检测,确保其正常运行。
基于串联电容器装置的无功补偿技术具有广泛的应用场景。
特别是在电力系统电流负荷较大、无功功率较高的情况下,通过引入串联电容器装置进行无功补偿可以显著提高系统的功率因数和电压质量。
此外,在高压输电线路中,串联电容器装置可以用于控制电压的稳态和瞬态,提高电网的稳定性和可靠性。
然而,基于串联电容器装置的无功补偿技术也存在一些局限性和挑战。
首先,在电力系统中,无功功率的变化是动态的,如何根据电力系统的运行情况及时调整电容器的功率以实现补偿是一个难题。
输电线路串联电容器补偿研究
摘要:串联电容补偿技术是一种提高交流输电线路稳定极限的经济而有效的手段。
然而,串联补偿装置的存在破坏了传输线路的均匀性,容性阻抗的存在使电压和电流的相位发生变化,进而影响保护的动作特性。
文章首先介绍了串联电容器补偿的作用和应用特点,然后分析了串联电容器补偿对线路保护的影响,最后结合福建省电力有限公司电业局实践简要介绍了国内外主流厂家针对串联补偿对线路保护的影响提出的解决办法。
关键词:串联电容器;补偿;线路保护;影响
串联电容补偿技术是一种提高交流输电线路稳定极限的经济而有效的手段。
在线路上加装串联补偿能大幅度提高线路的输送能力和输电系统的稳定性,从而确保电网安全、稳定、经济运行,因而在电网建设及改造中日益得到重视,串联补偿技术已经成为建设“智能电网”的有效途径。
目前我国已经在南方电网500 kV天广双回线路、华北电网大房500 kV双回线路、阳城电厂500 kV送出线路等工程中装设了串联电容补偿装置并投入运行。
随着电网规模的不断发展,为提高输送容量,提高稳定极限,对串补技术的应用也将逐渐增加,还有大量输电线路计划加装串联电容补偿装置。
特别是在远距离、大容量坑口电厂的送出线路中,串补及可控串补技术将得到更大范围的应用。
然而,线路上装上串联电容器补偿后会破坏线路阻抗随短路故障点距离增长而增加的简单关系,可能引起线路保护超越动作或失去方向性。
分析研究串联补偿对继电保护的影响,有利于保障工作实践中串联补偿线路工程的实施,文中,笔者将对串联电容器补偿对线路保护的影响重点展开分析。
1 串联电容器补偿的作用
串联电容补偿装置是串联在输电线路中以补偿线路感抗,由电容器及保护设备、控制设备等组成的装置。
在输电线路上加入串联电容器对电力系统稳定有较大作用,具体表现如下几个方面:
①能够减小线路感抗,缩小两端电势间的相角差,从而获得较大稳定裕度和较高传输容量。
提高电力系统的稳定性,增加系统输送能力。
②改善系统的运行电压和无功平衡条件,补偿线路的感性压降,改善电压质量。
③缩短线路电气距离,合理分配并联或环网的潮流分布。
④串联电容使无功电流减小,运行电压太高,有利于降低线路电阻引起的损耗。
2 串联电容器补偿应用特点
串联电容补偿装设的规模主要取决于线路的补偿度和额定电流,串联电容的选择与系统近期和远景需要紧密相连,主要具有以下应用特点:
①串联电容补偿仅用于330 kV以上线路。
②补偿度一般在20%~50%之间。
③为便于维护,串联补偿一般集中安装在线路一端,线路距离较长时可分散安装在线路两端或线路中间。
④一般情况下,串补站不安装在电厂侧。
3 串联电容器补偿对线路保护的影响
串联补偿电容对继电保护的影响主要决定于补偿度、串补安装地点、保护间隙类型、保护间隙击穿和MOV导通以及串补电容故障时产生的暂态分量和电气量变化等。
线路装设串补电容后,因容性阻抗的存在将使电压、电流的相位发生变化,进而影响保护的动作特性。
串联电容补偿可能引起低频分量以及保护电压反向和电流反向等问题,给阻抗测量、距离保护、故障方向元件、突变量距离等都带来一定影响。
3.1 串联电容器补偿对阻抗测量的影响
串联补偿装置的存在破坏了传输线路的均匀性,由于其是一集中负电抗,使距离元件感受到的线路阻抗是不均匀的,在串补安装处有突变。
补偿电容的容抗(ZC)抵消了一部分线路阻抗(ZL)的感抗,使得在串补背后发生故障时保护的测量阻抗(ZJ)比实际的线路阻抗要相差一个ZC,即ZJ=ZL-ZC。
3.2 串联电容器补偿对距离保护的影响
3.2.1 正向故障时距离Ι段和工频变化量阻抗超越
如图1所示,当保护的正向含有串补电容时,若发生区外电容器后故障,按常规整定的快速保护会因助增使容抗放大,加上故障时产生的低频分量的影响,从而使保护超越。
如图1所示,则:Um=I1×Z1+UC
UC=-jXC×(I1+I2)
测量阻抗Zj=■=Zl-jXC×(1+■)
分析可得,保护测量到的容抗被放大了(1+■)倍。
此时,若距离I段按K×(Zl-jXC)整定(K=0.7~0.85)时,则可能发生保护超越。
同理,当正向串补电容在相邻线时,容抗可能被放大,仍可能超越。
3.2.2 反向故障时阻抗继电器失去方向性而误动
本线反向经串补故障如图2所示。
当反向经电容短路时,测量阻抗为感性,此时可能落入动作区而误动。
此时阻抗继电器在记忆的情况下,反向故障的特性为一抛圆,如图3中的C2所示。
此时C2其与电抗线X无共同的动作区而不会误动,但是当记忆消失时动作圆变为C1就有可能误动。
3.2.3 串联电容器补偿后引起低频分量
在串补电容器线路上发生短路故障时,暂态过程中由于电抗器的影响还会出现低频分量。
低频分量电流同样影响继电器的正确工作,需采取专门的滤波措施来消除谐波电流的影响。
经研究,低频频率与系统阻抗、补偿度、故障点有关。
当补偿度越大(电容量C越小)、短路点越近(L越小)时,其频率接近于工频。
当短路发生在电势过零瞬间时,在短路初该低频分量的幅值最大,在电压最大时故障,短路电流的该低频分量幅值最小,随后低频分量电流逐渐衰减。
低频分量幅值频率分布在10~35Hz区间,没有非周期分量。
低频分量电流在高压电网中衰减时间常数很大,是基本非周期分量电流衰减时间常数的两倍。
MOV(氧化锌避雷器)对低频暂态分量有影响,在MOV临近导通时衰减最慢,在MOV导通后,电容降低,电阻增加,低频分量的衰减将加快,其频率在20~35 Hz。
低频暂态分量难以通过滤波器的方法进行滤除,对工频量保护有较大影响,容易引起暂态超越。
3.2.4 保护间隙击穿后产生纵向不对称
为避免串补电容器的击穿损坏,电容器一般设有保护间隙,当故障电流较大时,电容器两端产生高电压使保护间隙击穿,电容器端短接。
这种保护间隙的击穿可能发生在一相或二相的串联补偿电容器上,从而引起纵向不对称,给距离保护带来影响。
4 距离保护的解决方法
①缩短距离I段保护范围。
为了解决传统的距离保护在串联电容补偿线路中的超越问题,国内外现今基本上采用了统一的方案:考虑线路感抗和补偿电容容抗的综合阻抗,以避免距离I段的超越动作,只要保护安装处至短路点之间包含串补电容,测量阻抗(XL-XC)与线路距离的比例关系受到破坏,通常要考虑缩短距离保护范围。
容抗上由于流过助增电流使得测量得到的等值容抗大大增加,使得串补电容的补偿效应影响到相邻线的保护,所以,无论是正向串补电容在本线还是相邻线,都要相应的缩短距离I段的保护范围来避免超越。
②增加专门的判据。
以我局使用的国内某厂家的串补线路补偿保护装置为例,该保护做法为将保护装置的极化电压采用记忆,并设置两个阻抗继电器,分别采用4周波前和6周波前的记忆,只有两个阻抗继电器同时动作才将故障判别为区内故障,这样可以有效防止反向经电容故障时失去方向性。
③采用滤波算法。
由于串联电容器后引起的低频分量电流对继电器的正确工作有影响,为了保证继电保护的正确动作,需要采取专门的滤波措施来消除谐波电流的影响。
5 结语
按照经验,串联电容器补偿装于线路中间对保护的影响较小,有利于保护正确动作,但是需要建设串补站,运行维护不方便,且不易在故障时实行强补。
串联电容器补偿装于线路的一侧或两侧,运行维护方便,但对保护的影响较大,我国多采用装在线路一侧的方法。
本文介绍了串联电容器补偿的作用和应用特点,然后分析了串联电容器补偿对线路保护的影响,最后结合我局实践简要介绍了国内外主流厂家针对串联补偿对线路保护的影响提出的解决办法。
希望能为相关工作者在串补工程的实践中提供帮助。
参考文献:
[1] 肖立军,胡少强.高压输电线串联电容补偿几个问题的探讨[J].电力系统及其自动化学报,2003,(6).。