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1 特高压交流试验示范工程及串补工程

特高压交流试验示范工程简化接线如图1 所示，工程包含三站两线，长治站、南阳站、荆门站各安装2 组容量分别为3×1 000 MVA 的变压器；长南Ⅰ线的长治侧安装3×320 Mvar 的并联电抗器1 组，南阳侧安装3×240 Mvar 的并联电抗器1 组，南荆Ⅰ线的南阳侧安装3×240 Mvar的并联电抗器1 组，荆门侧安装3×210 Mvar 的并联电抗器1 组；长南Ⅰ线长治侧和南阳侧各装设20%补偿度固定串补1 组，南荆Ⅰ线南阳侧装设40%补偿度固定串补1 组。

2 固定串补对特高压线路保护

一般认为，线路故障期间特高压串补MOV的导通速度远高于继电保护装置的动作速度，因此对于采用MOV 保护的固定串补线路，电压、电流反相和电压互感器的安装位置是继电保护性能的关键因素[4-5]。

2.1 固定串补对距离元件

串补装置安装在线路出口且补偿度小于50%时，电压互感器安装位置以及故障点的位置是距离保护动作特性的关键因素，不同情况下对距离元件有如下：

（1）串补装置安装在线路出口处，串补线路出口故障[6]。当线路保护电压取自串补的母线侧电压互感器，串补出口发生短路，此时保护的测量电压为电容器上承受的残压，测量阻抗为容性，保护范围缩短。当线路保护电压取自串补的线路侧电压互感器，在电流互感器与串补之间发生故障时，测量阻抗也是容性，保护范围缩短，阻抗继电器也会拒动。

（2）反向线路出口处安装有串补装置，反方向串补线路出口故障。此时线路保护测量到的电压也会反相，方向阻抗元件可能误动[6]。

（4）当系统阻抗小于串补容抗时，会出现电流反相问题[6-7]。此问题对距离保护的影响大，同时也对电流差动保护的制动量产生较大影响，导致二者不正确动作；而当系统阻抗等于串补容抗时，则会出现系统操作过电压。1 000 kV 线路单套串补补偿度为20%，补偿度集中处为南阳站南荆Ⅰ线出口处，为40%，线路感抗参数均显著大于串补装置容抗参数，特高压系统线路保护不会出现电流反相的问题，系统保护动态模拟试验和工程实践中历次故障均表明了该特性。

2.2 固定串补对零序功率方向元件

当线路出口安装串补，且电压互感器安装在串补装置出口侧，若系统发生串补装置出口处短路，零序功率方向可能会误动。零序阻抗网络如图3 所示。由图3 可知，若在变电站母线上装有大容量的中性点接地的星－角接线变压器，且变电站母线上的综合零序阻抗值XS0 很小并满足XS0＜XC0 时，零序电压会反相，零序功率方向继电器不动作而反方向的零序功率方向继电器将误动。