摘 ?要 ?本文簡(jiǎn)要分析了超高壓輸電線路短路暫態(tài)過(guò)程中各暫態(tài)分量對(duì)距離保護(hù)繼電器的影響以及消除這種影響的幾種措施。

關(guān)鍵詞 ?暫態(tài)過(guò)程;直流分量;低頻分量;高頻分量;暫態(tài)超越;影響

中圖分類(lèi)號(hào)：TM712 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0044-01

在中級(jí)教材《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》（保定林正馨）一書(shū)中，關(guān)于距離保護(hù)的章節(jié)中，有一節(jié)分析了影響距離保護(hù)阻抗繼電器正確測(cè)量的因素的問(wèn)題，本文就這一問(wèn)題作一點(diǎn)淺顯的補(bǔ)充。

書(shū)中提到，影響阻抗繼電器正確測(cè)量的因素主要有兩方面：分支電流和過(guò)渡電阻的存在。這是電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的分析結(jié)果，除這兩個(gè)因素外，輸電線路特別是超高壓輸電線路短路后的暫態(tài)過(guò)程中出現(xiàn)的各種暫態(tài)分量對(duì)距離繼電器也有著不可忽視的影響。超高壓輸電線路暫態(tài)分析和計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，而且在暫態(tài)過(guò)程中各分量出現(xiàn)是同時(shí)的，相互是有影響的。這里只能就一些基本概念和問(wèn)題進(jìn)行初步的討論。

1 ?暫態(tài)過(guò)程對(duì)距離繼電器的影響

超高壓輸電線路的特點(diǎn)是電壓高、輸送功率大、距離遠(yuǎn)，為了保證超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的快速性提出更高的要求，一般要求超高壓輸電線路繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間在20 ms以下，而超高壓輸電線路短路后的暫態(tài)過(guò)程持續(xù)的時(shí)間，有時(shí)可達(dá)100 ms左右，因此，快速繼電保護(hù)不可避免地要在電力系統(tǒng)短路后的暫態(tài)過(guò)程中動(dòng)作，動(dòng)作正確與否自然就要受到暫態(tài)過(guò)程影響。

暫態(tài)過(guò)程對(duì)距離保護(hù)的影響與暫態(tài)過(guò)程中產(chǎn)生的暫態(tài)分量、保護(hù)動(dòng)作原理、繼電器構(gòu)成型式等一系列因素有關(guān)。

1）各種暫態(tài)分量對(duì)電流波形的影響。

電流波形將直接影響繼電器的動(dòng)作。電流波形的半波寬度和波形過(guò)零的時(shí)刻對(duì)繼電器的影響最大。

直流分量的影響：

電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路等元件組成，當(dāng)不計(jì)輸電線路分布電容時(shí)，它是簡(jiǎn)單的電阻和電感回路，在這種回路中發(fā)生短路時(shí)，由于回路阻抗突然減小，其穩(wěn)態(tài)短路電流分量突然增大，但在電感元件中電流是不能突變的，為了維持電感中的電流在短路的切除瞬間不能突變就產(chǎn)生了支流分量，此直流分量按短路回路的時(shí)間常數(shù)（T1）衰減。直流分量的出現(xiàn)將改變電流正負(fù)兩半波的寬度和波形過(guò)零的時(shí)刻，使一個(gè)半波變寬，而另一個(gè)半波變窄;如果直流分量衰減得很慢（對(duì)500 kV線路，T1=75 ms），將使故障電流波形大大偏移時(shí)間軸（見(jiàn)波形圖），對(duì)距離保護(hù)的影響則表現(xiàn)在靠近保護(hù)范圍末端短路時(shí)出現(xiàn)暫態(tài)超越或延緩動(dòng)作。

低頻分量的影響：

超高壓輸電線路上采用串聯(lián)補(bǔ)償電容器，是為了大幅度抵消線路電抗，達(dá)到提高線路傳輸能力的目的。當(dāng)線路上具有串補(bǔ)電容器時(shí)，電網(wǎng)是由電阻、電容和電感組成的串聯(lián)電路，線路發(fā)生短路時(shí)，電感中的電流和電容上的電壓都不能突變，因此產(chǎn)生振蕩衰減的低頻分量。

低頻分量對(duì)電流兩半波的影響是不規(guī)則的，如果第一個(gè)周期使正半波變寬，負(fù)半波變窄，第二個(gè)周期又可能出現(xiàn)相鄰的正負(fù)兩半波都變寬或變窄的現(xiàn)象，當(dāng)?shù)皖l分量頻率很低時(shí)，半波的時(shí)間很長(zhǎng)，已超過(guò)快速繼電器的動(dòng)作時(shí)間，對(duì)繼電器來(lái)說(shuō)和直流分量有類(lèi)似的影響。

高頻分量的影響：

由于超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的分布電容的影響，可以出現(xiàn)無(wú)限多個(gè)頻率的周期性暫態(tài)分量，其最低頻率一般都高于工頻，故稱(chēng)高頻分量。高頻分量本質(zhì)上是由長(zhǎng)線路上短路暫態(tài)過(guò)程中的電磁波沿線路傳播，并在線路始端和末端來(lái)回反射引起的。高頻分量主要是分布電容上的電荷對(duì)線路上的電感元件放電產(chǎn)生的，它保證了短路時(shí)分布電容上的電壓不能突變。高頻分量電流在短路處很大，在遠(yuǎn)離故障點(diǎn)的保護(hù)安裝處衰減得特別快，只是在最初半個(gè)周期內(nèi)可能改變波形的級(jí)性。

2）暫態(tài)超越。

距離繼電器主要的任務(wù)是正確測(cè)量距離，也就是說(shuō)，在保護(hù)區(qū)外發(fā)生短路時(shí)，繼電器不動(dòng)作。實(shí)際上，由于多種因素的影響，可能會(huì)在保護(hù)區(qū)外發(fā)生短路而導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)作，把繼電器正方向鄰近保護(hù)區(qū)外短路時(shí)的誤動(dòng)作叫做超越，若由于距離繼電器內(nèi)部構(gòu)成上的誤差、電流、電壓互感器的誤差、阻抗整定時(shí)數(shù)值上的誤差和過(guò)渡電阻的存在等引起的超越，可稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)超越;而由故障電流中存在的直流分量、低頻分量、高頻分量等引起的超越即為暫態(tài)超越。暫態(tài)超越的特點(diǎn)是，距離繼電器在鄰近保護(hù)區(qū)外發(fā)生短路時(shí)的暫態(tài)過(guò)程中會(huì)誤動(dòng)作;暫態(tài)過(guò)程結(jié)束時(shí)，繼電器就返回。暫態(tài)超越由下式確定：

暫態(tài)超越百分比 = （ZOR—ZSR）*100%/ZSR

式中：ZOR—直流分量存在時(shí)，繼電器動(dòng)作阻抗的最大值;

ZSR—直流分量不存在時(shí)，繼電器動(dòng)作阻抗的最大值。

顯然，繼電器的暫態(tài)超越隨電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中直流分量的增大而增加。

2 ?消除暫態(tài)分量對(duì)距離繼電器的影響措施

要消除暫態(tài)分量對(duì)距離繼電器的影響，主要應(yīng)在繼電器構(gòu)成的各環(huán)節(jié)中采取相應(yīng)措施。

1）采用帶氣隙的電抗互感器來(lái)構(gòu)成。

電抗互感器對(duì)抑制直流分量和低頻分量能起很大作用，而又不延緩基波分量的輸出。

2）根據(jù)繼電器構(gòu)成方式采用合適的比較器。

各種比較器對(duì)暫態(tài)過(guò)程中消除各種分量的影響能力各有差異。在比較器構(gòu)成上，故障電流中各個(gè)分量對(duì)相位比較器影響最大，對(duì)幅值比較器影響最小。

3）采用濾波回路或?yàn)V波器是消除暫態(tài)分量影響最有效的

辦法。

最簡(jiǎn)單的電容濾波可以抑制高頻分量，對(duì)于二倍（100 Hz）或三倍、四倍于工頻頻率的高頻分量來(lái)說(shuō)，在繼電器相應(yīng)環(huán)節(jié)中加帶通濾波器也是有效的辦法。實(shí)際上，并不是要把暫態(tài)分量都濾掉，只要基波分量占優(yōu)勢(shì)，繼電器就能正確動(dòng)作。

參考文獻(xiàn)

[1]朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[M].電力工業(yè)出版社.

作者簡(jiǎn)介

陳靜（1971-），女，甘肅蘭州人，中級(jí)講師，本科，甘肅電力公司培訓(xùn)中心培訓(xùn)師，主要從事電氣運(yùn)行、變電運(yùn)行、新能源風(fēng)力發(fā)電等方面的教學(xué)、培訓(xùn)及鑒定工作。endprint