三星形接線電容器組電容量測(cè)量異常分析及對(duì)策

柯于剛，顧文雯，田 棟

（1.江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇 無錫 214101；2.無錫供電公司，江蘇 無錫 214061）

三星形接線電容器組電容量測(cè)量異常分析及對(duì)策

柯于剛1，顧文雯2，田 棟1

（1.江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇 無錫 214101；2.無錫供電公司，江蘇 無錫 214061）

對(duì)一起35kV三星形接線方式電容器組電容量測(cè)量異常情況進(jìn)行分析，指出對(duì)現(xiàn)場(chǎng)接線復(fù)雜、電容器數(shù)量較多的電容器組測(cè)量電容量時(shí)，應(yīng)充分理解電容器組的接線方式、保護(hù)方式及數(shù)字電容表的測(cè)量原理，防止測(cè)量時(shí)帶入其他支路的等效電容，并結(jié)合實(shí)例給出處理辦法，解決了測(cè)量時(shí)容易出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常問題，有效提高了該類型接線方式下電容器組電容量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及電容量測(cè)量工作的效率。

電容器組；接線方式；差動(dòng)保護(hù)；電容量測(cè)量

電容量是電容器的主要技術(shù)參數(shù)，當(dāng)電容器內(nèi)部元件擊穿或內(nèi)部連線、內(nèi)熔絲斷開，電容量會(huì)發(fā)生顯著變化，此時(shí)通過電容量的測(cè)量可以判斷電容器有無缺陷。另外，如果電容器組其中單個(gè)或幾個(gè)電容器因損壞更換后，需要根據(jù)電容器組所采用的保護(hù)接線方式進(jìn)行段間或相間電容量測(cè)量，若出現(xiàn)段間或相間電容量的不平衡，還需對(duì)電容器組進(jìn)行平衡配置，保證正常運(yùn)行時(shí)電容器組保護(hù)不動(dòng)作。

1 某變電站主變壓器35kV電容組配置情況

某500kV變電站3號(hào)主變壓器（以下簡(jiǎn)稱主變）3號(hào)電容器組于2007年1月投運(yùn)，單個(gè)電容器型號(hào)為BAMar11/2-334-1W，電容量為34.59 μF。該電容器組有180臺(tái)電容器，采用三星形方式接線。單個(gè)星形接線的每相有20臺(tái)電容器，采用5并4串的接線方式，分為上下兩段，段間采用電壓差動(dòng)保護(hù)，具體配置如圖1所示（電壓差動(dòng)保護(hù)只畫出了星形Y1的A相，星形Y2、星形Y3各相未畫出，其中C0是由10個(gè)電容器采用5并2串連接所組成的電容器組的等效電容）。

2 單星形單相電容器組段間電容量測(cè)量

由于電容器組A相第一個(gè)星形Y1中4個(gè)電容器（編號(hào)為A22，A23，A58，A59）、B相中2個(gè)電容器（編號(hào)為B21，B16）以及C相中3個(gè)電容器（編號(hào)為C48，C34，C35）出現(xiàn)滲漏油，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)換后需進(jìn)行段間電容量的測(cè)量，以便進(jìn)行電容器組間電容量的平衡配置，滿足電壓差動(dòng)保護(hù)的要求。

圖1 35kV電容組三星形接線電壓差動(dòng)保護(hù)

2.1 測(cè)量方法

通常對(duì)于電容器組中電容器數(shù)量不多的情況，采用拆除電容器引線后逐臺(tái)測(cè)量，然后按照電容器串并聯(lián)接線方式對(duì)段間總電容量的進(jìn)行手工計(jì)算。但本次測(cè)試的電容器多達(dá)180臺(tái)，計(jì)算起來耗時(shí)、繁瑣且精度低；另外，框架式電容器組采用分層安裝，最頂層的電容器離地高度達(dá)3.5 m，采用逐臺(tái)測(cè)量時(shí)高空墜落風(fēng)險(xiǎn)顯著加大，且試驗(yàn)儀器測(cè)試線長(zhǎng)度有限。

鑒于上述測(cè)量困難，考慮到電容器組現(xiàn)場(chǎng)采用的是串段間電壓差動(dòng)保護(hù)接線方式，可以進(jìn)行串段間總電容量的測(cè)量。根據(jù)DL/T604-2009《高壓并聯(lián)電容器裝置使用技術(shù)條件》相關(guān)規(guī)定：30 Mvar以上電容器偏差在0%～5%，且任意兩線端的最大電容量與最小電容量比值不超過1.02。當(dāng)測(cè)量結(jié)果不滿足上述要求時(shí)，應(yīng)逐臺(tái)測(cè)量。

2.2 測(cè)量步驟

采用數(shù)字電容表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，需拉開母線側(cè)進(jìn)線刀閘和中性點(diǎn)Y1，Y2，Y3的接地刀閘，脫開放電線圈的引線（圖1中H，F(xiàn)，G點(diǎn)）。測(cè)量星形Y1的A相上段電容量時(shí)，數(shù)字電容表測(cè)試線的兩端夾接在H和F處；測(cè)量星形Y1的A相下段電容量時(shí)，數(shù)字電容表測(cè)試線的兩端夾接在F和G處。測(cè)量星形Y2和Y3的段間電容量方法類似，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖見圖2。

圖2 35kV電容組Y1星形接線A相段間電容量測(cè)量

2.3 測(cè)量結(jié)果分析

用AY1上表示星形Y1的A相上段電容量，AY1下表示星形Y1的A相下段電容量；AY2上表示星形Y2的A相上段電容量；AY2下表示星形Y2的A相下段電容量；AY3上表示星形Y3的A相上段電容量；AY3下表示星形Y3的A相下段電容量。其他相段間電容量標(biāo)記方法同理類推。

3號(hào)電容器組A相電容量分段測(cè)得的數(shù)據(jù)見表1。由于段間電容器組是5并2串連接，而單個(gè)電容量是34.59 μF，根據(jù)電容器組的串并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行理論計(jì)算，得出段間電容量AY1上=34.59×5/2，即86.475 μF，比數(shù)字電容表測(cè)量數(shù)據(jù)111.3 μF小。

表1 3號(hào)電容器組A相電容量分段測(cè)量數(shù)據(jù)

對(duì)于單星形或相對(duì)簡(jiǎn)單接線方式下的電容器組電容量的測(cè)量，在拆掉放電線圈引線的同時(shí)，拉開單星形接線的中性點(diǎn)接地刀閘就可正確測(cè)量串段間電容量。但是對(duì)于該變電站三星形接線方式電容器組，僅拆掉放電線圈3個(gè)套管引線并拉開3個(gè)星形中性點(diǎn)接地刀閘，然后用數(shù)字電容表進(jìn)行測(cè)量所得數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確，原因是測(cè)量Y1段間電容量時(shí)，電流回路通過母排并入了星形Y2和Y3其他支路的電容量，導(dǎo)致星形Y1的A相上段等效電容量偏大。三星形接線方式現(xiàn)場(chǎng)布置比較復(fù)雜，測(cè)量時(shí)較易出錯(cuò)，需特別注意。目前無錫地區(qū)僅500kV梅里變電容器組采用此種接線方式。

3 故障原因分析及處理

初步分析，導(dǎo)致串段間電容量偏大的可能原因是：以Y1星形A相上段測(cè)量為例，數(shù)字電容表的2根測(cè)試線夾在圖3的H和F處，此時(shí)所取電壓信號(hào)量是正確的，但所取電流不僅僅是流過C0的電流I0，可能還包括電流I1，該電流流經(jīng)星形Y2和Y3中性點(diǎn)，再經(jīng)由B相和C相回到星形Y1中性點(diǎn)，最后通過等效電容C1回到F處，即I1=I2+I3，因此導(dǎo)致所取電流偏大，進(jìn)而導(dǎo)致所測(cè)電容量偏大。

圖3 測(cè)量電容器組段間電容量時(shí)電流流向示意

基于上述分析，根據(jù)電流的流通方式可以得到用數(shù)字電容表測(cè)量AY1上段電容量的等值電容量，如圖4所示。其中：AY1，BY1，CY1分別表示星形Y1中A相、B相、C相的等效電容量；AY1與AY2，AY3，BY2，BY3，CY2，CY3，CY1，BY1等效電容量基本相等，均為43.2375 μF，C0和C1均為86.475 μF。

圖4 數(shù)字電容表測(cè)量AY1上的等值電容量

按照?qǐng)D4中等效電容量間的連接方式進(jìn)行星形/三角形等效變換，并根據(jù)等值電容量原理及電容器之間的串并聯(lián)關(guān)系，可計(jì)算得到H和F點(diǎn)之間的等值電容CHF為111.18 μF。經(jīng)比較，計(jì)算所得數(shù)據(jù)與表1基本一致（因每個(gè)電容器電容量不完全相同，所得估算數(shù)據(jù)也與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不完全相同），這也說明了之前測(cè)試異常時(shí)確實(shí)并入了其他支路的等效電容量。

通過上述對(duì)測(cè)試電流回路的分析可知，為得到正確測(cè)量數(shù)據(jù)，需要斷開相應(yīng)相下段電容器組尾端與中性點(diǎn)（如Y1，Y2，Y3）的連接排（見圖1中 K處），以避免測(cè)量時(shí)測(cè)試回路帶入其他電容。調(diào)整方法后，重新測(cè)量A相，得出的上下段電容量數(shù)據(jù)平衡，測(cè)量數(shù)據(jù)見表2。

表2 3號(hào)電容器組A相電容量分段測(cè)量數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

對(duì)于電容器組中電容器數(shù)量較多、現(xiàn)場(chǎng)接線比較復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，需要充分理解電容器接線方式、保護(hù)方式以及數(shù)字電容表的測(cè)量原理。采用正確的測(cè)量方法和步驟，并注意以下事項(xiàng)：

（1）為準(zhǔn)確測(cè)量電容量，應(yīng)斷開放電線圈的與電容器的連接線，同時(shí)脫開與電容器組連接串聯(lián)電抗器。

（2）對(duì)于單星形接線或相對(duì)簡(jiǎn)單接線方式下的電容器組電容量測(cè)量，拆掉放電線圈引線的同時(shí)拉開單星形接線的中性點(diǎn)接地刀閘就可進(jìn)行串段間電容量。如果采用數(shù)字電容表進(jìn)行三星形接線方式電容器組電容量測(cè)量時(shí)，必須將相應(yīng)星形串段電容器尾端與中性點(diǎn)的連接排拆開，防止測(cè)量時(shí)帶入其他支路的等效電容。

（3）如果已經(jīng)配備了不拆引線電容量測(cè)試儀，可以較方便地進(jìn)行測(cè)量，但應(yīng)正確理解鉗型電流表夾接的不同位置所對(duì)應(yīng)的等值電流回路。其中鉗形電流表可緊挨著等效電容器的尾端進(jìn)行夾接，即夾接位置應(yīng)在放電線圈引線與電容器尾端連接點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，不可跨過連接點(diǎn)，方可得到正確的數(shù)據(jù)。

[1]DL/T604-2009高壓并聯(lián)電容器裝置使用技術(shù)條件[S].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]楊昌興，華水榮.高壓并聯(lián)電容器組單雙星形接線方式的選擇[J].電工技術(shù)雜志，2003，（11）:59-62.

[3]王雪梅.兩星臂電容量不相等的雙星形中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)計(jì)算[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2001，31（3）:1-2，17.

[4]吳義華，林浩.適用于現(xiàn)場(chǎng)電容器組電容量測(cè)量方法[J].高電壓技術(shù)，2002，28（2）:45-47.

[5]陳化綱.電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)問答[M].北京：水利電力出版社，1998.

（本文編輯：方明霞）

Abnormality Analysis on Capacitance Measurement of Capacitor Group in Three Stars Style Connection Mode and the Countermeasures

KE Yugang1，GU Wenwen2，TIAN Dong1
（1.Maintenance Branch of Jiangsu Electric Power Company，Wuxi Jiangsu214101，China；2.Wuxi Power Supply Company，Wuxi Jiangsu214061，China）

In this paper，an abnormality case of capacitance measurement of35kV voltage grade capacitor group in three stars style connection mode is analyzed.The paper indicates that the connection mode and protection mode of capacitor group as well as the measurement principle of digital capacitance meter must be fully comprehended during capacitance measurement of capacitor group with complex connection mode and multiple capacitors so as not to bring other equivalent capacitors from other branch circuits.Besides，the paper presents a solution in accordance to practical cases to eliminate data abnormity that frequently occurs in the measurement and improve the data accuracy of capacitance test of capacitor group under the connection mode as well as efficiency of capacitance measurement.

capacitor group；connection mode；differential protection；capacitance measurement

TM531

：B

：1007-1881（2016）09-0032-03

2016-06-17

柯于剛（1979），男，高級(jí)工程師，從事高壓電氣試驗(yàn)工作。