串补电容引起的次同步谐振对距离保护的影响

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ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｄｉａｇｒａｍ，ｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｓｕｂｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｅａｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｓｉｍｕｌａ —
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（１．ＧｕｉｚｈｏｕｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｔｅｓｔａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５０００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＰｏｗｅｒＤｉｓｐａｔｃｈｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＣｅｎｔｅｒｏｆ
摘要：基于实际系统参数搭建仿真模型，通过模拟仿真并观测保护测量阻抗的轨迹图，研究次同步谐振对距离保护的
影响研究表明，次同步谐振对距离保护Ｉ段有影响，而对 Ⅱ、 Ⅲ段没有影响。串补线路上区外故障时，保护Ｉ段可能误动作，而区内故障时保护不会拒动作。在非串补线路上，若保护安装点到故障点的线路上有串补电容存在，保护
２０１５年第９卷第２期
２０１５Ｖｏ１．９Ｎｏ．２
南方电网技术
ＳｏＵＴＨＥＲＮＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
系统分析与运行
ＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｓｉｓ＆Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
可能会误动。次同步谐振对距离保护Ｉ段的影响与串补度、故障点、故障类型和串补电容安装位置都有关。对保护安装处的电压、电流进行频谱分析表明，保护误动作本质上是由于电气量中含有次同步分量，造成测量阻抗发生了偏
移。
关键词：次同步谐振；距离保护；测量阻抗；误动作
文章编号：１６７４－０６２９（２００９）０１０－０８４－０７ＤＯＩ：１０．１３６４８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１６７４－０６２９．２０１５．０２．０１４
ＧｕｉｚｈｏｕＰｏｗｅｒＧｒｉｄ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５０００２，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃ
ＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ；４．ＢｅｉｊｉｎｇＳｉｆａｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
ｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｕｂｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｓｏｎａｎｃｅｈａｓａｎｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎＩｂｕｔｎｏｔｏｎｓｅｃｔｉｏｎ１Ｉａｎｄｓｅｃｔｉｏｎ Ⅲ ．Ｗｈｅｎｔｈｅｒｅｉｓｏｕｔｅｒｆａｕｌｔｉｎｔｈｅｓｅｒｉｅｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｌｉｎｅ，ｓｅｃｔｉｏｎＩｍａｙｂｅｍｉｓｏｐｅｒａｔｅｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｌｉｎｅｈａｓｉｎｔｅｒｎａｌｆａｕｌｔ，ｔｈｅｐｒｏ —
ＩｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆＳｅｒｉｅｓＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＣａｐａｃｉｔｏｒＣａｕｓｅｄＳｕｂｓｙｎｃｈｒ０ｎ０ｕｓ
ＲｅｓｏｎａｎｃｅｏｎＤｉｓｔａｎｃｅＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
中图分类号：ＴＭ３１１
文献标志码：Ａ
串补电容引起的次同步谐振对距离保护的影响
徐梅梅，徐玉韬，白加林，王银，高自强，张旭，常富杰
（１．贵州电力试验研究院，贵阳５５０００２；２．贵州电网公司电力调度控制中心，贵阳５５０００２；３．华北电力大学电气与电Байду номын сангаас 工程学院，北京１０２２０６；４．北京四方继保自动化股份有限公司，北京１０００８４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｂｕｉｌｄｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｂａｓｅｄｏｎａｃｔｕａｌｐｒａａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇａｎｄｏｂｓｅｒｖｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｍｐｅｄａｎｃｅ

谐波对电网危害

谐波对电网危害谐波污染对电网有哪些具体影响？谐波污染对电网的影响主要表现在：（1）造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备过热灯，特别是三次谐波会产生非常打的中性线电流，使得配电变压器的零线电流甚至超过相线电流值，造成设备的不安全运行。

谐波对电网的安全性、稳定性、可靠性的影响还表现在可能引起电网发生谐振、使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂灯。

（2）引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电压互感器灯设备损坏；造成变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，引起电力变压器、电力电缆、电动机等设备发热，电容器损坏，并加速绝缘材料的老化；造成断路器电弧熄灭时间的延长，影响断路器的开断容器；造成电子元器件的继电保护或自动装置误动作；影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量；增大附加磁场的干扰等。

谐波对电力电容器有哪些影响？当配电系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流打，使电容器过负荷而严重影响其使用寿命，另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。

因此，电压谐波和电流谐波超标，都会使电容器的工作电流增大和出现异常，例如，对于常用自愈式并联电容器，其允许过电流倍数是1.3倍额定电流，当电容器的电流超过这一限制时，将会造成电容器的损坏增加、发热异常、绝缘加速老化而导致使用寿命降低，甚至造成损坏事故。

同时，谐波使工频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降，而容易导致电容器损坏。

按照电力系统谐波管理规定，电网中任何一点电压正弦波的畸变率（歌词谐波电压有效值的均方根与基波电压有效值的百分比），均不得超过表2－5规定。

谐波对电力变压器有哪些影响？（1）谐波电流使变压器的铜耗增加，引起局部过热，振动，噪声增大，绕组附加发热等。

电力系统谐振原因及处理措施分析

电力系统谐振原因及处理措施分析电力系统谐振是指在电力系统中，由于电感元件和电容元件之间的耦合作用，导致系统频率与其中一谐振频率非常接近或者相等，从而引发强烈的谐振现象。

电力系统谐振会导致系统的稳定性降低，甚至对设备造成损伤，因此需采取相应的处理措施。

1.线路参数不平衡：电力系统中，线路参数可能由于材料、施工等原因导致不平衡，使得电阻、电容、电感的数值存在差异，从而引发谐振问题。

2.寄生参数影响：由于电力系统中存在各种元件的寄生参数，如线路电容、变压器互感等，这些寄生参数也会产生谐振现象。

3.变压器的串联谐振：当变压器的电容和电抗连续串联时，会导致系统在谐振频率附近出现谐振现象。

4.电容补偿的谐振：电容补偿系统用来提高无功功率补偿能力，但若补偿容量选择不当，会形成与其他元件共振，引起谐振。

1.选择合适的线路参数：优化电力系统的线路参数，例如通过合理选择导线材料、提高线路间隙距离等措施，可以减小谐振的产生。

2.增加阻尼措施：在电力系统中增加合适的阻尼器，可以消耗谐振的能量，减轻谐振的影响，提高系统的稳定性。

3.采用合适的电容补偿：在进行电容补偿时，应合理选择补偿容量，避免与其他元件共振。

可以通过对电容器的串联电感进行合理设计，避免谐振的发生。

4.使用滤波器：适当地在系统中引入谐振滤波器，可以将谐振频率范围的干扰信号滤除，从而消除谐振现象。

5.加强监测与控制：对电力系统进行实时监测，发现谐振问题时及时采取控制措施，如调整电力系统的运行状态，避免谐振过程的加剧。

6.加强设备维护：定期检查和维护电力系统的设备，防止电容、电感元件损坏引发谐振。

总结起来，电力系统谐振的处理措施是多方面的，包括优化线路参数、增加阻尼措施、合理选择电容补偿、使用滤波器、加强监测与控制以及设备维护等。

通过采取这些措施，可以有效地预防和处理电力系统谐振问题，提高系统的稳定性和可靠性。

交、直流电力系统的次同步振荡问题分析方法与应对措施

谐振而引起的� 国华锦能公司交流串补输电引起的次同步谐振问题属于该类型 � 2. 2 直流输电回路引发的次同步振荡（S S O ）由直流输电引起的汽轮发电机组的轴系扭振与交流输电系统串补引起的汽轮发电机组的轴系扭振在机理上是不一样的，因为直流输电系统中不存在类似串联电容所形成的谐振现象，也就决定了它不存在串补输电方式下的感应发电机效应和暂态扭矩放大作用� 实质上是机组轴系阻尼变化为负值而产生的�
2. 1 交流输电系统采用串补后的次同步谐振（S S R ）交流输电系统中采用串联补偿以提高交流输电线路输送能力，增强暂态稳定能力，但是由于存在电容, 电感谐振回路，在一定条件下会引起电力系统的次同步谐振（S b nchr ono R e ona nce ， SSR ），进而造成汽轮发电机组的轴系损坏� 次同步谐振产生的原因和造成的影响可以从 3 个不同的侧面来加以描述，分别是异步发电机效应（I nd c i on G e ne r a orE f f e c ，I G E） , 机电扭振互作用（Tori onnlI n er aci on ，
G R XL Xc
补的交流 50 0 k V 线路中的一回时开始发生的 � 由直 � � X 流输电引起的汽轮发电机组的次同步振荡问题，
d
19 7 7 年首先在美国 Sq a r e B
e 直流输电工程调试
图 � 简单的串补输电系统示意图
� 时被发现 � 后来，在美国的 C U, I � PP ，印度的 R i � � � � 电气系统谐振频率由 = � � � � � � � � � � ha nd� D el i ，瑞典的 F e nnoSk a n 等高压直流输电工程得到 � 中，都表明有或可能导致次同步振荡� 现阶段，我国

电厂送出串补技术介绍

1某电厂二期工程4×600MW 机组输电线路两回，为LGJ-300×6紧凑型线路，经山西忻都开关站接入河北石北变电所，总长度为438公里。

国调中心规定，在不加装串补装置情况下，最大输送功率185万千瓦，不能满足机组满负荷的送出。

为解决送出受限问题，同时节约投资，节约线路走廊，由中国电力工程顾问集团公司研究确定，在输电线路加装串联补偿装置，以确保负荷的送出。

电厂出双回500kV 紧凑型线路至忻都，在锦忻线上加装35%的串补，在忻石线上加装35%的串补，串补均加装在忻州开闭所侧。

送出方案示意见图1。

图1 电厂接入系统电气接线图串联补偿电容使整个电网形成R-L-C回路，此回路将发生次同步谐振。

次同步谐振是电力系统的一种运行状态，在这种状态下，电气系统与汽轮发电机组以低于同步频率的某个或多个网机（电网或电机）联合系统的自然振荡频率交换能量。

由次同步谐振导致的感应发电机效应，可能出现负阻尼使次同步电气振荡不衰减或增强。

当次同步电气振荡频率与机组轴系某阶扭振固有频率互相耦合将产生次同步谐振（SSR）。

经过各方面的详细论证，电厂采用SVC补偿的方式来抑制SSR，同时由TSR系统来提供保护。

23图2 电气系统主接线图图3 电厂SVC配置方案及其控制关系4△ω：汽轮发电机转速偏差信号 UC:35KV母线电压信号（经PT）图3 SSR-DS三相接线示意图SSR-DS的基本原理本装置主要作用就是用于抑制次同步谐振(SSR)。

选取含有原动机扭振模式分量的测量量（发电机转速信号）作为控制器的输入信号，据此控制晶闸管的触发角，改变TCR支路的电流大小，进而微调发电机的输出功率，产生抑制SSR的阻尼转矩，实现抑制SSR的目的。

5以转速偏差信号作为控制器的输入信号时，需将TCR中的无功电流调制成与发电机转子速度偏差反相即错相180°。

这样，当转速增加时，TCR中的感性电流减小，即TCR吸收的无功功率减小，则发电机机端电压上升，发电机送出的电磁功率增加，对恒定的机械输入，电磁功率的增加将导致转子动能的减小，从而最终导致转子速度的降低。

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