電容器二次接線引發(fā)故障的分析

費曉峰

摘 要：電力電容器能夠改善電力系統(tǒng)的電壓質量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設備。為了保證高壓并聯電容器組的安全運行，通常會采取內熔絲（或外熔斷器）保護和繼電保護的方式，然而二次接線錯誤，反而會引起裝置的故障及損壞。

關鍵詞：電容器；二次接線；故障；分析；警示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.147

1 引言

電力電容器能夠改善電力系統(tǒng)的電壓質量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設備。電容器是高場強設備，往往電容器裝置又是多臺數百千乏電容器組合使用，在運行中，電容器元件和單臺電容器發(fā)生故障是不可避免的，雖然如此，但決不允許單臺電容器故障引發(fā)電容器外殼爆裂起火事故，因此電容器裝置必須設置專門的、有效的電容器內部故障保護[1]。

為了保證高壓并聯電容器組的安全運行，通常會采取內熔絲（或外熔斷器）保護和繼電保護的方式。其中，繼電保護是電容器內部故障的主保護，也是電容器組內部故障的主保護。在我國，對于中性點不接地系統(tǒng)星形接線的電容器，繼電保護可分為不平衡電壓保護和不平衡電流保護兩大類。不平衡電壓保護還分為開口三角電壓保護（以下簡稱“開口三角保護“）和相電壓差動保護（以下簡稱“差壓保護“），本人在工作中發(fā)現，一些用戶將不平衡電壓保護等同為開口三角保護，而把差壓保護這種繼電保護方式給遺漏了，實現不平衡電壓保護的重要設備為放電線圈，不同繼電保護方式選用的放電線圈是不同的，它們都是專用設備，不可混用。電力系統(tǒng)中，二次側是低壓，相對是比較安全的，但是二次接線錯誤，卻能損壞一次設備。

2 實例描述

2014年1月，我公司所供2組電容器裝置“山西美錦變“發(fā)生故障，經檢查現場第一組電容器一臺放電線圈（A相）損壞，電容值正常，過電壓動作保護動作；第二組兩臺電容器（B相）和兩臺放電線圈（B、C相各一臺）損壞，低電壓動作保護動作。

本工程電容器裝置的接線方式為單星形接線，單臺電容器為內熔絲保護，繼電保護方式為差壓保護。差壓保護用放電線圈，一次側有3個接線端子，分別為：A1（進線）、A2（1/2電壓）、X（出線）；二次側有4個接線端子，分別為：一個二次線圈的a1（進線）、x1（出線），和另一個二次線圈的a2（進線）、x2（出線）。經檢查，現場電容器組一次接線完全正確，而放電線圈二次側接線錯誤（a1與a2短接，x1與x2短接），正確接法應為x1與x2短接后接地，a1和a2接保護，并且是三相放電線圈a1和a2分別接保護，保護裝置有三個，開口三角保護的保護裝置只有一個。

3 故障分析及處理

通過分析，第一組放電線圈實際二次接線為每臺放電線圈a1與a2短接（把這個接點稱為a）， 每臺放電線圈a端接地，x1與x2短接（把這個接點稱為x），然后再按開口三角保護的接法，三臺放電線圈（分別為TV1、TV2、TV3）相互接線，TV3的a接TV2的x，TV2的a接TV1的x，最后TV1的a和TV3的x接保護，由此可見，此接線方式的意圖確實是要接成開口三角保護，但是由于差壓保護，三臺放電線圈的二次側并無相互接線，所以每臺都是單獨接地的，但實際按開口三角接線，卻并未注意這個接地的細節(jié)，結果就是部分接線按我公司提供的差壓保護原理圖接線，部分接線按自己所需的開口三角保護原理接線，造成了多點接地，使得A相和B相二次線圈都形成短路，A相放電線圈損壞，保護動作，未造成更嚴重的故障。第二組放電線圈實際二次接線與第一組類似，不同處在于每臺放電線圈x端接地，并將TV1的x接TV2的a，TV2的x接TV3的a，最后TV1的a和TV3的x接保護，同樣由于多點接地的緣故，使得B相和C相二次線圈都形成短路，B、C相放電線圈損壞。而在B相，B相放電線圈二次短路使得其二次側電流很大，反映到一次側的電流同樣很大，放電線圈一次線圈與電容器并聯，引起電容器損壞，此時保護動作，制止引發(fā)進一步故障。

放電線圈結構上與電壓互感器相似：在放電功能上，在電容器裝置中，小容量電容放電用電壓互感器即可，大容量電容肯定要用放電線圈；在保護功能上，在運行時放電線圈作為一個電壓互感器使用，其二次繞組根據繼電保護要求進行接線，從而對電容器組的內部故障提供保護。電壓互感器二次短路，會使二次線圈產生很大短路電流，燒損電壓互感器線圈，以至會引起一、二次擊穿，使有關保護誤動作，儀表無指示。因為電壓互感器本身阻抗很小，一次側是恒壓電源，如果二次短路后，在恒壓電源作用下二次線圈中會產生很大短路電流，燒損互感器，使絕緣損害，一、二次擊穿。

后與用戶進一步溝通得知，用戶實際所需繼電保護為開口三角保護，后委托設計院招標，設計院要求的繼電保護為差壓保護，經設計確認后，我公司按差壓保護供貨，到貨后，安裝公司據用戶要求按開口三角保護進行二次接線。開口三角保護與差壓保護的裝置所配的放電線圈各是專用的，外形上就有很大差別（開口三角保護用放電線圈一次側只有兩個接線端子，而差壓保護用放電線圈一次側有三個接線端子），若繼電保護概念清晰，那么此次事件完全能夠避免。

另外，差壓保護用放電線圈理論上可以接成開口三角保護，但是正如本文所舉實例，這樣做使得接線變得復雜，極易出錯，可能導致裝置失去繼電保護作用，留下隱患，也可能直接導致設備損壞。而且由于放電線圈是專用的，即便接線正確，由于差壓保護用放電線圈本身的結構，有兩個二次線圈，可能存在兩個線圈電壓不等的情況，此時它們會形成回路，造成自身損耗，縮短使用壽命，在經濟運行的方面考慮，也是不可取的。

我公司為用戶提供了本次的故障分析，用戶在考慮了我公司建議后，決定更換了使用開口三角保護用放電線圈，與實際繼電保護相對應，之后裝置正常投運。

4 總結

設置繼電保護的目的是為保護裝置、提高裝置運行安全性寄延長使用壽命，如果這個環(huán)節(jié)出錯反而造成裝置的損壞，是非常可惜的。繼電保護的類型應在設計階段確認，不可在供貨后隨意更改。若發(fā)現供貨產品與自己所需有差異，應與廠家確認，不可擅自更改接線方式。

參考文獻：

[1]電力行業(yè)電力電容器標準化技術委員會.并聯電容器裝置技術及應用（1版）[M].北京：中國電力出版社，2011：376.