一種用于電容器早期故障在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

作者/湯敏，吉林省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院宋有生、劉彥文、李海、楊文光、李艷梅，國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司四平供電公司

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一種用于電容器早期故障在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

作者/湯敏，吉林省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院
宋有生、劉彥文、李海、楊文光、李艷梅，國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司四平供電公司

文章摘要：為了研究一種用于電容器早期故障在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)對(duì)并聯(lián)電容器安裝電流傳感器在線監(jiān)測(cè)電容器電流值得到電容器電容量的變化情況，提前判斷電容器狀態(tài)，準(zhǔn)確定位缺陷電容器。經(jīng)過(guò)仿真試驗(yàn)確認(rèn)，取得了良好的測(cè)量效果，確認(rèn)了方法的可行性。

關(guān)鍵詞：電容器；故障；電流；可行

前言

并聯(lián)電容器裝置是電力系統(tǒng)的主要無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，其安全運(yùn)行對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、正常供電起著非常重要的作用。目前供電局所轄變電站電力電容器數(shù)量龐大，在運(yùn)維工作中無(wú)法對(duì)單只電容器電容量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，常規(guī)電力電容器智能化程度幾乎為零，當(dāng)內(nèi)熔絲電容器內(nèi)部1-2個(gè)熔絲熔斷時(shí)，電容器能夠繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)發(fā)生3只以上熔絲熔斷的故障時(shí)，只能靠保護(hù)裝置動(dòng)作被動(dòng)切除。當(dāng)電容器發(fā)生故障時(shí)，只能通過(guò)電容器保護(hù)裝置動(dòng)作獲取電容器整組信息，不能有效定位到每只電容器及變化過(guò)程趨勢(shì)信息，做到提前預(yù)判。一般情況下，當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，電容器故障往往已經(jīng)比較嚴(yán)重，且無(wú)法動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)電容器缺陷發(fā)展過(guò)程。檢測(cè)前無(wú)法準(zhǔn)確判斷故障電容器的損壞程度，工作量繁重，需要付出較大的人力、財(cái)力和時(shí)間，影響設(shè)備正常運(yùn)行。

1.原理分析

■1.1故障判定的依據(jù)

通過(guò)對(duì)并聯(lián)電容器安裝電流傳感器在線監(jiān)測(cè)電容器電流值得到電容器電容量的變化情況，提前判斷電容器狀態(tài)，準(zhǔn)確定位缺陷電容器。

現(xiàn)行并聯(lián)電容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定334kvar以上容量的電容器，當(dāng)電容量減少超過(guò)1%-3%時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)退出運(yùn)行；334kvar容量的電容器，當(dāng)電容量減少超過(guò)5%時(shí)，應(yīng)退出運(yùn)行；200kvar及以下容量的電容器，當(dāng)電容量減少超過(guò)10%時(shí)，應(yīng)退出運(yùn)行。

■1.2電容器電容量與其流過(guò)電流值的關(guān)系

對(duì)于圖1中12并4串電容器組，當(dāng)其中某一支電容器電容量發(fā)生變化后，由于系統(tǒng)電壓作用于整組電容器之上，因此組中各電容器流過(guò)電流值將與電容量之間相關(guān)，電容量不同，則流過(guò)電流值也會(huì)不同，因此電容器電容量的變化將從流過(guò)電容器的電流中得到反映，基于此可從電容器電流的監(jiān)測(cè)來(lái)判斷電容器的運(yùn)行狀態(tài)。

圖1　無(wú)功補(bǔ)償并聯(lián)電容器組主接線圖

2 .實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

應(yīng)用MATLAB中得Simulink軟件，對(duì)上述情況進(jìn)行仿真。對(duì)12并4串電容器組建立電路模型，如圖2所示。

圖2　12并4串電容器組仿真模型

改變組中故障電容器電容值，計(jì)算得到各故障情況下電容值與電流值的變化關(guān)系。各電容器電流值仿真結(jié)果如表1所示，變化趨勢(shì)如圖4所示。

圖3　電容器仿真波形

表1　四種故障情況各電容器電流有效值仿真結(jié)果（A）

圖4　各電容器電流值變化趨勢(shì)

表1結(jié)果顯示，12并4串電容器組中，電容器流過(guò)電流值與電容量成線性關(guān)系，當(dāng)一只電容值變化3%，其流過(guò)電流值也相應(yīng)變化約為3%，同一串段中，故障電容器與正常電容器電流變化趨勢(shì)相反。故障電容器電流變化趨勢(shì)最明顯，因此可以借助電流值的變化情況來(lái)判斷電容器的電容值變化情況。

在同一串段中，并聯(lián)在一起的12只電容器承受相同的電壓，隨著運(yùn)行電壓的波動(dòng)或者溫度的變化，如果各電容器的狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化或者變化情況相同，則流過(guò)的電流將有相同的變化趨勢(shì)。若其中一只由于絕緣損壞導(dǎo)致電容值逐漸減小，那么故障電容器電容量的變小將導(dǎo)致其電流值變小，且變化趨勢(shì)將與其它電容器的變化趨勢(shì)相反，這樣與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合趨勢(shì)分析，建立趨勢(shì)變化圖，從趨勢(shì)圖中可反映出各電容器的健康狀況。

3.結(jié)論

通過(guò)以上原理分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以看出，各電容器流過(guò)電流值將與電容量之間相關(guān)，電容量不同，則流過(guò)電流值也會(huì)不同，因此電容器電容量的變化將從流過(guò)電容器的電流中得到反映，基于此可從電容器電流的監(jiān)測(cè)來(lái)判斷電容器的運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)電容器的電流變化趨勢(shì)圖確實(shí)可以反映電容器是否處于早期故障狀態(tài)。在實(shí)際產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)中，測(cè)量流過(guò)電容器的電流易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過(guò)無(wú)線的方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電容器早期故障的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

【參考文獻(xiàn)】

＊1 李新海，鄒正華，徐春新，劉永強(qiáng).電容器故障在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).《微計(jì)算機(jī)信息》，2011.

＊2 劉艷，劉瑞云，陶維亮，倪學(xué)鋒，王先培.電力電容器故障檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).《電氣應(yīng)用》，2011.