摘要：本文以北京门头沟10kV线路快速开关串联补偿装置为研究主体，对此类串联补偿装置的保护与控制展开具体分析，重点探讨了电容器组和非线性电阻的保护策略。

    随着电网覆盖面的不断扩大和配电线路的急速延伸，我国配网发展出现新动向，即快速增长的负荷需求与相对滞缓的配网优化之间的矛盾。由于配网架构薄弱而导致的线路电压问题（尤其是末端低电压）呈逐年增加之势，因此除了加快配电网的改造升级外，还需借助串联电容补偿技术来解决。该技术通过在线路中串接可控电容，使得线路电抗等效减少，从而起到降低电压衰减、改善负荷端电能质量的目的。然而，配电线路短路故障的客观存在，可能会导致串接电容出现过电压并引起电容损坏，因此在实施串补技术时必须要充分考量相关保护措施（线路故障情况下串联设备的自我保护）。鉴于此，本文以北京门头沟10kV线路快速开关串联补偿装置为研究主体，对此类串联补偿装置的保护与控制展开具体分析。

    1 快速开关串补装置及其保护方式
    1.1快速开关串补装置的结构
    在各类串补装置中，基于快速开关的串补装置是近年来应用广泛的一种，它用快速开关投切装置替代了原来的火花放电间隙与旁路开关，实现了对串联电容的良好保护，降低了对串补装置中氧化锌的需求。快速开关串补装置主要由电容器组、氧化锌组件、限流阻尼器件、快速开关、采样CT、取样PT及控制器共同组成，如图1所示。其中，电容器组的作用是完成合理的补偿深度；氧化锌组件的作用是限制电容器两端的电压，保证其不受损；限流阻尼的作用是限制电容器放电冲击电流；快速开关的作用是在馈线出现短路后快速导通电容器的放电回路；采样CT和取样PT的作用是完成对串补装置安装处的相关电气量检测；控制器的作用是依据检测量实施对多元件的协调控制。

    1.2快速开关串补装置的保护方式
    由图1可知，快速开关串补装置的保护主要包括两个部分：一是针对电容器组的保护；二是针对非线性电阻（MOV）的保护。其中，电容器组的保护包含不平衡电流保护、谐波保护、阻抗保护、反时限过流保护等；非线性电阻的保护主要包括组件过电流保护、组件能量保护等。

    2 电容器组的保护策略
    2.1快速开关串补装置的设置
    北京门头沟地区山地多，10kV线路的负荷分布较为分散且线路供电半径偏大，由此导致线路末端的电压经常偏低。针对以上情况，当地电力部门选择加装10kV快速开关串联补偿装置来进行应对。根据线路负荷、线路拓扑、线路参数等实际，结合串补设计工具和前推回代潮流法等校验方式，确定在电压损耗最严重的10kV东山线、10kV水担线和10kV灵山线加装快速开关串补装置。表1为考虑线路损耗尽可能小及低负荷时避免串补点过电压的串补装置理想设置点。

    2.2不平衡电流保护方案
    由于表1中各条线路的实际情况不同，因此在进行快速开关串补设置时，采用了不同的电容器组合方式。其中，东山线与水担线的电容器组采取了H型连接方式，如图2所示。



    对于H型连接方式，需配置不平衡电流保护。不平衡电流保护原理：以横桥上多个电流互感器的串联来检测、比对不平衡电流，并视幅值大小执行不同保护策略，如图3所示。

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