電容器組不平衡保護動作原因分析

唐媑基/國網(wǎng)青海省電力公司海北供電公司

電容器組不平衡保護動作原因分析

唐媑基/國網(wǎng)青海省電力公司海北供電公司

電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，電能是工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾哪茉矗砸訌婋娋W(wǎng)的安全運行管理。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，電容器組是重要的組成部分，常用于變電所中，在母線上做無功補償，為變電運行提供了基礎(chǔ)的保護。但是由于電容器組在運行的過程中，會受到高溫、高壓以及潮濕環(huán)境的影響，會加速絕緣的老化，致使電容器元件發(fā)生擊穿等不安全現(xiàn)象，而電容器組不平衡保護是發(fā)生頻率較高的故障，嚴重影響到電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。文章對于電容器組不平衡產(chǎn)生的原因進行了分析，然后進一步闡述了保護動作的故障診斷，對于提高電容器組運行的安全性具有重要的意義。關(guān)鍵詞：電容器組；不平衡保護；電容量；不平衡電壓

引言：隨著電力系統(tǒng)的升級改造，對于電網(wǎng)的運行程序以及各項電氣設(shè)備都有所調(diào)整，在運行效率方面有所提高。電網(wǎng)的運行質(zhì)量至關(guān)重要，直接關(guān)系到用戶的生產(chǎn)生活狀況以及電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，所以要加強電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。電容器組主要是為電力系統(tǒng)補償無功功率的裝置，具有提高功率因素，降低線路損耗，改善電能質(zhì)量的功能，為保證電容補償裝置的安全穩(wěn)定運行創(chuàng)造了有利的條件。但是在電容器組運行的過程中，會受到運行環(huán)境的影響而出現(xiàn)不平衡保護動作，直接影響到電網(wǎng)運行的安全性。所以要對電容器組不平衡保護動作的引發(fā)原因進行分析，然后有針對性的制定出防范措施，為電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運行的創(chuàng)造有利的條件。

一、電容量不平衡保護

電容量不平衡保護主要是對電容器內(nèi)部的故障采取保護的一種措施，在發(fā)生故障時，能夠及時的采取保護措施，隔離故障點，保證電容器的安全運行。在電容器的內(nèi)部裝置中，如果任何一個元件器被擊穿護著熔斷器熔斷時，都會導(dǎo)致電壓電流的幅值出現(xiàn)變電，但是幅度不會太大，所以不會引發(fā)電壓電流保護動作跳閘。但是卻可以引起電容器串聯(lián)段上的電容器電壓超過1.1倍的額定電壓，在長期運行的情況下，會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，所以電容量不平衡保護此時會跳開斷路器，隔離故障點，從而保護電容器。

電容量不平衡保護方式分別有：開口三角電壓保護（用于單星形接線的電容器組）、相電壓差動保護（用于串聯(lián)段數(shù)為兩段及以上的單星形電容器組）、橋式差電流保護（用于每相能接成四個橋臂的單星形電容器組）、中性點不平衡電流保護（用于雙星形接線電容器組）。

二、不平衡電壓的產(chǎn)生原因

在110kV和220kV電壓等級的變電站中，電容器組不平衡保護多采用開口三角電壓保護，以下以開口三角電壓保護為例分析其動作原因。由于三相電路和電源的不完全對稱，即使在電容器組正常運行時，其中性點電位亦會發(fā)生偏移，因而在接成開口三角的放電線圈二次側(cè)就會出現(xiàn)零序電壓，就是上述的開口三角電壓，也就是不平衡電壓，它的大小表示不平衡程度。

1.電容器組三相電容量不平衡會產(chǎn)生不平衡電壓。

中性點不接地的星型接線電容器組，當三相之間電容值不平衡時，運行中會產(chǎn)生電壓分布不均衡情況。電容值小的某一相或某一個串聯(lián)段承受的電壓高，電容值不平衡加大則電壓分布不均衡也隨之加大。假如相間電容量偏差達到6%額定電容（即異相電容量的最大值與最小值之比為1.06），不平衡電壓將達到近6%電容器組額定相電壓。

2.電網(wǎng)電壓三相不對稱平衡會產(chǎn)生不平衡電壓。

假如三相電源電壓幅值偏差士2%，相位與基準相差1°，不平衡電壓能夠達到6%電容器組額定相電壓?？梢婋娫从绊懖蝗莺鲆暎劣陔娫措妷褐兄C波含量也會產(chǎn)生影響，不過其影響比基波小得多。

3.三相放電線圈性能差異會產(chǎn)生不平衡電壓。

如果三相放電線圈性能（含伏安特性）差異大，即使在一次系統(tǒng)平衡的情況下，也會在二次側(cè)產(chǎn)生虛假的不平衡電壓，甚至引起保護誤動，這種現(xiàn)象曾有發(fā)生，因此，應(yīng)注意放電線圈的選用和產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)。

三、不平衡保護動作后的故障查找

1.接頭發(fā)熱對電容器組運行的影響。

接頭發(fā)熱是電容器組常見的故障之一，因為一旦電容器投入運行，就會在額定電流下滿載運行，此時，如果接頭不規(guī)范，就會出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象。因為電容器的母線為鋁排，而電容器之間是考銅絞線連接，所以在銅鋁導(dǎo)體連接時，應(yīng)該采用銅鋁過渡接頭，在檢查接頭時，要看其是否采用了銅鋁接頭。此外，還應(yīng)該檢查電容器組用隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備接頭是否有松動，接點是否接觸良好，這些均會引起接頭發(fā)熱，使電容器組不能正常運行。

2.合閘時不平衡電壓和時間配合不好。

電容器組斷路器合閘過程中，會產(chǎn)生不同程度的過電壓，這個過電壓會使放電線圈的勵磁特性曲線發(fā)生變化，在放電線圈的二次側(cè)出現(xiàn)一個大于保護定值的零序電壓值，若在保護定值延時范圍內(nèi)，零序電壓衰減后的值仍大于保護定值，就會造成保護誤動。這種情況下，應(yīng)把保護定值略微調(diào)大一點。另外，在放電線圈定貨技術(shù)協(xié)議中，應(yīng)提高放電線圈的過電壓能力。

3.電容器與電抗器配合不良。

在電容器產(chǎn)品制造過程中存在容差，電容器組安裝時不可能調(diào)配完全均衡，即從理論上講希望容差為零，使電壓達到均衡分布，實際上無法辦到。電氣裝置安裝相關(guān)規(guī)定中對電容偏差有一定的要求，電容器的實測電容值與額定值的偏差不超過額定電容值的-5%～+10%。在安裝施工中，如果將電容量正偏差的電容器均放在一相上，會造成電容器組三相電容量的不平衡，但此時符合規(guī)定的要求，若此時放電線圈三相變比或角差也有偏差，剛好電容器的正偏差和放電線圈的正偏差碰到一起，有可能造成跳閘。

4.電容器三相電容量不平衡或放電線圈變比不一致。

電容器三相電容量不平衡或放電線圈變比不一致是電容量不平衡保護保護動作的主要原因。一般情況下，電容器組的差壓保護是從放電線圈二次線圈獲取電壓的。這樣做的好處是當電容器發(fā)生內(nèi)部故障后，三相電容量會出現(xiàn)不平衡，放電線圈二次電壓就會出現(xiàn)超過定值的電壓，使電容器組保護動作。

四、結(jié)束語

電容器組對于電網(wǎng)運行的安全性有重要的影響，一旦出現(xiàn)不平衡保護動作，會對電網(wǎng)的運行質(zhì)量產(chǎn)生嚴重的影響，所以要對電容器組的不平衡保護動作嚴格控制。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是裝置本身質(zhì)量不達標或者安裝不當造成的，這在運行初期會有所表現(xiàn)，所以在這個環(huán)節(jié)，可以加強采購、質(zhì)量檢驗以及安裝技術(shù)的控制。復(fù)雜的運行環(huán)境以及操作程序的不規(guī)范也是引發(fā)不平衡保護動作的原因，所以對運行環(huán)境要經(jīng)常檢查，并且制定電容器日常巡檢制度，提高監(jiān)控力度，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決。提高電容器組的保護水平，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供有利的保障。

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