分析直流系統(tǒng)分布電容對(duì)繼電保護(hù)的影響

支建強(qiáng)

【摘 要】我國(guó)電網(wǎng)和電壓的等級(jí)日益提升，同時(shí)電站區(qū)域面積的擴(kuò)張和電站容量繼續(xù)變強(qiáng)，導(dǎo)線里的分布電容與高頻開關(guān)中電容抗干擾方面繼續(xù)增強(qiáng)，造成電容太大形成對(duì)繼電保護(hù)造成誤動(dòng)也連續(xù)出現(xiàn)?；诖?，本文主要對(duì)直流系統(tǒng)分布電容對(duì)繼電保護(hù)的影響有關(guān)內(nèi)容展開分析。

【關(guān)鍵詞】直流系統(tǒng);分布;電容;繼電保護(hù);影響

1分布電容的概述

分布電容指的是依據(jù)電路的分布特征而具備的電容。分立的兩個(gè)元件，相鄰的兩個(gè)導(dǎo)線，線圈緊連的兩匝，元件內(nèi)部的每個(gè)部分，它們之間都具備有電容，電容對(duì)電路造成的影響等同于把一個(gè)電容器并聯(lián)在電路上，分布電容就是它的電容值。因?yàn)榉植茧娙莸臄?shù)值相對(duì)很小，而在低頻交流電路當(dāng)中，分布電容卻有很大的容抗，一般是不會(huì)影響電路，所以在低頻交流電路當(dāng)中，通常是不用思慮分布電容方面的問題，可是針對(duì)于高頻交流電路時(shí)，分布電容對(duì)它的影響就不能小瞧。分布電容的存在，于直流系統(tǒng)當(dāng)中，很大程度影響著出口繼電器誤動(dòng)及電纜跳閘的回路?？梢园此鼈兊目臻g布置假設(shè)有如下電容組成，用C0代表1根芯線對(duì)屏蔽的分布電容，用C1代表兩相鄰芯線之間的分布電容，用C2代表兩不相鄰芯線之間的分布電容。由此，可以得到4芯和7芯的等效分布電容結(jié)構(gòu)如圖1、圖2。由于，4芯電纜相對(duì)2芯距離比相鄰2芯遠(yuǎn)，可用不同的電容C1和C2表示，7芯電纜都按相鄰芯表示，不相鄰芯線之間的分布電容忽略不計(jì)。

圖1：4芯電纜等效分布電容結(jié)構(gòu)圖

圖2：7芯電纜等效分布電容結(jié)構(gòu)圖

2直流回路分布電容對(duì)繼電保護(hù)的影響

2.1在接地查找儀器中的缺點(diǎn)

由于低頻信號(hào)接收器功能比較少，它只能對(duì)所處環(huán)境中是否存在低頻信號(hào)做出判斷，而不能確定其電流屬于容性電流或是阻性電流，因此想要清楚電流發(fā)生故障的具體原因是很困難的事情，特別是在電流回路中不僅存在容性的分布電容電流還存在阻性接地電流的故障電流回路。在供電所變電站直流回路發(fā)生故障的原因，通常情況下是由于絕緣物質(zhì)老化或者絕緣物質(zhì)潮濕所產(chǎn)生的。但根本原因都是由于過渡電阻接地或是絕緣少而出現(xiàn)的直接金屬接地。

2.2會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)

2.2.1集成型斷路器操作箱及微機(jī)保護(hù)

集成型斷路器操作箱的使用與微機(jī)保護(hù)現(xiàn)在正被廣泛運(yùn)用，操作箱的手跳、三跳繼電器、保護(hù)的主要輸入光耦等等的驅(qū)動(dòng)功率一般很小。如果電廠升壓站保護(hù)室或變電站跟被控裝置的間距比較大，使控制電纜的距離相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)候，在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)殡娎|過長(zhǎng)的電容分布效應(yīng)造成設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)，發(fā)生電網(wǎng)事故，這種現(xiàn)象在大型的發(fā)電廠更為突出。例如一個(gè)500kV變電站線路保護(hù)為RCS-931DM，在保護(hù)定值被改動(dòng)之后，在壓板電位試驗(yàn)當(dāng)中，因?yàn)殚_啟時(shí)間較長(zhǎng)萬用表就會(huì)自動(dòng)屏蔽電源。在萬能表再次開機(jī)要切換檔位之時(shí)，它的檔位較短時(shí)間切過低電阻的檔位時(shí)，會(huì)造成開關(guān)跳閘，站內(nèi)的監(jiān)控機(jī)在此時(shí)就會(huì)顯示無直流接地或者會(huì)發(fā)出異常信號(hào)。

2.2.2導(dǎo)致保護(hù)跳閘

在直流電路中，分布電容對(duì)繼電保護(hù)影響而導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生原因主要有3點(diǎn)：一是在測(cè)量直流系統(tǒng)絕緣性能時(shí)，絕緣監(jiān)測(cè)裝置對(duì)地電壓產(chǎn)生較強(qiáng)的波動(dòng);二是在測(cè)量壓板電位時(shí)，由于操作不當(dāng)出現(xiàn)的短時(shí)間接地;三是在直流回路中，對(duì)地電容產(chǎn)生的影響。例如在一個(gè)保護(hù)裝置里，由于電流中存在分布電容，外部的非電量強(qiáng)電光耦開入，如果在此過程中出現(xiàn)單點(diǎn)接地，觸點(diǎn)閉合時(shí)輸入低電位從而發(fā)生開入導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。

3減少影響的措施

在當(dāng)前制造工藝下，電纜的百米分布電容較為固定，系統(tǒng)的分布電容就取決于電纜的分布和長(zhǎng)度。降低分布電容的影響是通過提高保護(hù)和測(cè)試裝置的可靠性和采取抗分布電容的方法。從以上分析可以知道，造成某些測(cè)量誤差和保護(hù)時(shí)一點(diǎn)接地時(shí)的誤動(dòng)的最主要條件就是分布電容。而分布電容的存在，保護(hù)裝置受影響的程度取決于它的大小。在現(xiàn)在的技術(shù)和工藝上，在百米左右電纜的分布電容比較穩(wěn)定，而電纜的長(zhǎng)度與分布決定著系統(tǒng)的分布電容，要想減少分布電容的影響主要是經(jīng)過選取一些抗分布電容或提升保護(hù)及測(cè)試設(shè)置的穩(wěn)定性等方式。而分布電容造成保護(hù)一點(diǎn)接地時(shí)的誤動(dòng)一般是因?yàn)楸Ｗo(hù)元件動(dòng)作功率太小或者說動(dòng)作電壓太低所形成的。種種跡象證明出口繼電器動(dòng)作電壓不超過70%，而又大于55%，它的動(dòng)作功率超過5W在此類事件當(dāng)中可以起到預(yù)防效果。同時(shí)為了杜絕光耦回路的錯(cuò)誤導(dǎo)通，每個(gè)牽連到失靈和非電量直跳的開入、母差直跳一律充許繼電器選用雙開入的強(qiáng)電中間繼電器?？蛇x用出口繼電器同樣的防范方式，在直跳回路時(shí)經(jīng)中間繼電器接點(diǎn)對(duì)其施行開入重動(dòng)。另外，接地查找儀器一般采取注入較低頻率信號(hào)的可以抗分布電容的措施。比如抗分布電容可以達(dá)到1200KuF，而信號(hào)源注入信號(hào)的頻率低到0.125Hz，這樣可以使容性電流的成份被大大降低了，另外在測(cè)量支路電流的相位跟幅值時(shí)，把容性電流除掉，方便對(duì)支路電阻的計(jì)算。

4結(jié)語(yǔ)

未來電力技術(shù)發(fā)展過程中，電力工程建設(shè)的基礎(chǔ)還是要保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，將繼電保護(hù)技術(shù)和相關(guān)專業(yè)人士合理地運(yùn)用起來，為發(fā)電廠正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供保障。希望以上分析能夠給有關(guān)人士提供一些參考價(jià)值。

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（作者單位：中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司）