电力电容器差压保护论文

　　电力电容器差压保护与不平衡电压保护

　　摘 要：继电保护的配置应针对一次设备的实际结构配置最适合的保护。电力电容器差压保护与不平衡电压保护都是在电力系统中广泛用于电力电容器原件的主保护。如何实现两种保护的适当配置，并且在技改，运行过程中，准确监视其运行状态，合理的整定继电保护定值都关系到电力电容器继电保护装置能否准确反映故障，稳定运行的技术要求。分析了电力电容器差压保护与不平衡电压保护所适用的具体环境，针对电力电容器一次接线方式，配置相应保护，加强继电保护测量得故障量前中间环节的检测，能进一步优化电力系统继电保护运行，提升系统稳定性。

关键词 ：电力电容器；差压保护；不平衡电压保护

　　０ 引 言

　　电力电容器因为其结构特殊性，往往采用能直接反映电容器内部故障的电容器差压保护或不平衡电压保护作为主保护，电力电容器过流保护虽然能起到切除故障的作用，但其灵敏性与速动性落后于差压保护与不平衡电压保护。电力电容器作为电网中重要的无功补偿元件能有效保障电网的电压稳定性。然而，在实际应用中，电力电容器继电保护的合理配置，与放电线圈测量继电保护回路等没有引起足够的重视。因为电力电容器继电保护配置不适当，初始不平衡电压的存在造成保护误动的事件时有发生。

　　１ 电力电容器不平衡电压保护误动分析

　　１．１ 事故经过与处理

　　２０１２年２月２４日晚，湖北孝感２２０ｋＶ熊家嘴变电站１０ｋＶ熊＃４电容器组放电线圈二次测量回路开口三角测量电压达到６Ｖ限值，不平衡电压保护动作，熊４４开关跳闸，熊＃４电容器组退出运行。经孝感供电公司变电检修中心事故后对熊＃４电容器进行了各相内分电容量的检查，放电线圈变比试验后中发现。２月２４日晚发生故障跳闸的熊＃４电容器内部无故障，各相内分电容量一致，放电线圈变比一致。从而证实，２４日晚间故障熊４４开关跳闸为系统存在瞬态的三相电压不平衡，导致三相放电线圈一次绕组电压不一致，引起二次绕组电压有偏差，使得开口电压超标从而造成的熊４４开关误动切除了１０ｋＶ熊＃４电容器。

　　２０１２年４月孝感供电公司变电检修中心安排对３台集合式电容器１０ｋＶ熊＃１电容，熊＃３电容，熊＃４电容进行了继电保护不平衡电压保护改接为差压保护。熊＃１、＃３、＃４电容均为同一厂家的集合式电力电容器其一次接线形式为单星型接线，但每相由两组电容器串联组成。熊＃２电容器为框架式电力电容器，其一次接线形式为单星型接线。１０ｋＶ熊＃１、＃２、＃３、＃４电容器内部接线方式（见图１、图２、图３）。

　　２ 差压保护的应用

　　２．１ 差压保护的原理

　　差压保护一般用在成两串型式电容器，即每相电容器由两串电容器组成，因此用差压保护。

　　电容器的差压保护就是根据串联电阻的分压原理。是通过检测同相电容器两串联段之间的电压，并作比较。当设备正常时，两段的容抗相等，各自电压相等，因此两者的压差为零。当某段出理故障时，由于容抗的变化而使各自分压不再相等而产生压差，当压差超过允许值时，保护动作。

　　２．２ 差压保护的整定计算

　　差动电压定值按部分单台电容器（或单台电容器内小电容元件）切除或击穿后，故障相其余单台电容器所承受的电压不长期超过１．１倍额定电压的原则整定，同时，还应可靠躲过电容器组正常运行时的段间不平衡差电压。动作时间一般整定为０．１～０．２ｓ。

　　对未设置专用单台熔断器保护的电容器组：

　　Ｕｄｚ为动作电压（Ｖ）；ｎｙ为电压互感器变比；Ｋｌｍ为灵敏系数，取１．２５～１．５；Ｕｃｈ为差电压（Ｖ）；Ｋ为因故障而切除的电容器台数；β为任意一台电容器击穿元件的百分数；Ｎ为每相电容器的串联段数；Ｍ为每相各串联电容器并联台数。ΔＵｃ为故障相的故障段与非故障段的压差（Ｖ）；Ｕｅｘ为电容器组的额定相电压（Ｖ）。

　　２．３ 系统电压对差压保护的影响

　　从原理上可知因两段是串联在电路上的，因此当电容器是正常的情况下，电网电压对护保影响是有限的（暂态过压除外）。同时１０ＫＶ系统为非有效接地系统，单相接地时只影响相对地的电压，相及相间电压并没有改变，因此对保护是没有影响的。

　　３ 不平衡电压保护

　　３．１ 不平衡电压保护的原理

　　不平衡电压保护也可称为开口三角形保护或零序电压保护。它的原理是分别检测电容器的端电压，再在二次端接成开口三角形得出零序电压，从而发现三相是否平衡而得出设备是否有故障。

　　３．２ 不平衡电压保护的整定

　　电压定值按部分单台电容器（或单台电容器内小电容元件）切除或击穿后，故障相其余单台电容器所承受的电压（或单台电容器内小电容元件）不长期超过１．１倍额定电压的原则整定。同时还应可靠躲过电容器组正常运行时的不平衡电压，动作时间一般整定为０．１～０．２ｓ。

　　零序电压保护的整定计算。

　　对有专用单台熔断器保护的电容器组。

　　对未设置专用单台熔断器保护的电容器组。

　　Ｕｄｚ为动作电压（Ｖ）；ｎｙ为电压互感器变比；Ｋｌｍ为灵敏系数，取１．２５～１．５；Ｕｃｈ为差电压（Ｖ）；Ｋ为因故障而切除的电容器台数；β为任意一台电容器击穿元件的百分数；Ｎ为每相电容器的串联段数；Ｍ为每相各串联电容器并联台数；Ｕｅｘ为电容器组的额定电压（Ｖ）。

　　３．３ 系统电压对不平衡电压保护的影响

　　因放电线圈一次端的两个端口是直接接在电容器两端的，因此它检测的电压只由设备的两端电压决定（这与线路上的电压互感器的开口三角检测不一样：线路上的电压互感器一次绕组，二次绕组均是是接地的，所以其二次侧测量到的均为相对地电压，而电容器放电线圈检测到的均为相对中性点电压即相电压），而单相接地时并不影响到相及相间电压，因此对电容器的保护并没影响。

　　在中性点不接地系统中，当出现单相接地故障时，地由零电位变为故障相电位，其他两相的对地电压均为线电压，零对地为相电压，用万用表测电容器外壳与各相的`电压，两相是线电压一相是零。电容器三相电压不变，电容器可照常工作，没有过压。