電容器不平衡電壓保護(hù)頻繁動(dòng)作問題分析

摘 要：電容器組不平衡保護(hù)動(dòng)作是出現(xiàn)故障幾率較高的重要問題，本篇文章對(duì)此展開研究，通過不平衡電壓出現(xiàn)的原因，以及平衡保護(hù)動(dòng)作后出現(xiàn)故障等方面做出了分析和驗(yàn)證，同時(shí)提出了有效的保護(hù)措施及解決方法，對(duì)可能造成電容器不平衡電壓保護(hù)的各種因素，制定了可實(shí)際操作運(yùn)行的主要措施。

關(guān)鍵詞：電容器；不平衡電壓；頻繁動(dòng)作；分析

中圖分類號(hào)：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0141-02

高壓并聯(lián)電容器制造技術(shù)的不斷提高，使得集合式并聯(lián)電容器制造生產(chǎn)出了相關(guān)新產(chǎn)品進(jìn)行整體運(yùn)營通暢，因?yàn)閱闻_(tái)產(chǎn)品的容量在不斷加大，為了減少故障，制造廠對(duì)于集合式變電容器的方式也做出了一些改變，不單是創(chuàng)新聯(lián)系方式，改進(jìn)后計(jì)算公式更加符合接線原理，對(duì)于接線保護(hù)靈敏度的提高，和對(duì)日常維護(hù)水平有了更高的要求。本篇文章對(duì)于現(xiàn)在使用的密集型保護(hù)電容器不平衡電壓的原理進(jìn)行了相關(guān)問題的說明。

1 宜茨變電站10kV1號(hào)電容器組不平衡電壓保護(hù)頻繁動(dòng)作情況

最近，宜茨變10kV1號(hào)電容組087斷路器“不平衡電壓保護(hù)”連續(xù)跳閘兩次。2017年2月12日11：43，電容組087斷路器“零序差壓保護(hù)動(dòng)作”跳閘，經(jīng)停電對(duì)電容器組（柜內(nèi)設(shè)備）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)電容器組有明顯故障，電容器組熔斷器完好?，F(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置顯示“不平衡電壓保護(hù)動(dòng)作”，現(xiàn)場(chǎng)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)報(bào)文記錄顯示為“零序差壓保護(hù)動(dòng)作”。匯報(bào)配調(diào)值班員后，經(jīng)過試送后運(yùn)行正常。

2017年2月28日10：00，電容組087斷路器“零序差壓保護(hù)動(dòng)作”再次動(dòng)作跳閘，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況同2月12日，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置顯示“不平衡電壓保護(hù)動(dòng)作”，現(xiàn)場(chǎng)仍然沒有找到明確的原因，隨后配調(diào)合上087斷路器后，電容器組運(yùn)行正常。

2 不平衡電壓產(chǎn)生的原因

在110kV、220kV電壓等級(jí)的變電站中，通常采用開口三角電壓保護(hù)的方法進(jìn)行電容器組不平衡保護(hù)。本部分以開口三角電壓保護(hù)為例，對(duì)其動(dòng)作原因進(jìn)行了分析。因?yàn)殡娫?、三相電路兩者呈現(xiàn)出不完全對(duì)稱，盡管電容器組處于正常運(yùn)行狀態(tài)，電容器中性點(diǎn)電位依然會(huì)產(chǎn)生偏移，所以在接成開口三角的放電線圈二次側(cè)就會(huì)產(chǎn)生零序電壓（等于3倍中性點(diǎn)偏移電壓），也就是上面描述的開口三角電壓，即不平衡電壓，數(shù)值的大小代表著不平衡的程度。以下總結(jié)了影響不平衡電壓產(chǎn)生的幾點(diǎn)原因：

2.1 三相放電線圈性能上的差異導(dǎo)致不平衡電壓

若三相放電線圈性能（含伏安特性）存在比較大的差別，就算處于一次系統(tǒng)平衡的狀態(tài)下，同樣會(huì)二次側(cè)導(dǎo)致虛假不平衡電壓的產(chǎn)生，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)，該種現(xiàn)象較為常見，所以應(yīng)當(dāng)高度重視放電線圈的選擇，嚴(yán)格把關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 電網(wǎng)電壓三相不對(duì)稱平衡導(dǎo)致不平衡電壓

如果電網(wǎng)電壓三相電源電壓的上下浮動(dòng)幅值的偏差處于士2%，基準(zhǔn)、相位兩者之間相差1°，不平衡電壓可以達(dá)到電容器組額定相電壓的6%水平。由此可見，不能忽略電源產(chǎn)生的影響；此外電源電壓中的諧波含量同樣會(huì)產(chǎn)生一定的影響，但是其影響要小于基波產(chǎn)生的影響。

2.3 電容器組三相電容量不平衡導(dǎo)致不平衡電壓

對(duì)中性點(diǎn)不接地的星型接線電容器組來說，如果三相間的電容值產(chǎn)生不平衡問題，運(yùn)行過程中就會(huì)導(dǎo)致電壓分布不均衡的現(xiàn)象。某串聯(lián)段承受較高的電壓，或者某相的電容值比較小的情況下，如果電容值不平衡增加，電壓分布不均衡情況同樣會(huì)增加。如果相間電容量的偏差值達(dá)到額定電容的6%水平，也就是說異相電容量最大、最小值的比值是1.06的時(shí)候，不平衡電壓會(huì)達(dá)到電容器組額定相電壓的6%水平。

3 不平衡保護(hù)動(dòng)作后的故障查找

3.1 電容器和電抗器配合不良

在制造電容器時(shí)不可避免的存在容差，安裝電容器的過程中很難調(diào)配完全平衡，容差是不可能為零的。相關(guān)規(guī)定要求，電容器實(shí)際測(cè)量的電容值、額定值之間的偏差不能超過額定電容值的-5～10%。在安裝電容器過程中，若把電容量正偏差的電容器安置在一相中，極易使得電容器組三相電容量產(chǎn)生不平衡，然而這是與國家規(guī)定要求相符合的，如果這種時(shí)候放電線圈三相角差、變比也存在偏差，那么放電線圈、電容器兩者的正偏差正好碰在一起，可能會(huì)導(dǎo)致跳閘故障。

3.2 合閘過程中不平衡電壓、時(shí)間沒有配合好

電容器組在對(duì)斷路器合閘的時(shí)候有過電壓產(chǎn)生，這時(shí)電壓會(huì)因?yàn)榉烹娙Φ奶匦?，使曲線發(fā)生一些變化，如果在保護(hù)定值的選擇范圍之內(nèi)，零序電壓大于保護(hù)整定定值，就有可能造成保護(hù)誤動(dòng)，電容器產(chǎn)品制造的過程中電容器組裝需要進(jìn)行調(diào)配均衡，使電壓分布均勻，但是實(shí)際操作中很難做到完全均衡，所以對(duì)于電容偏差相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有具體的要求，通過安裝施工過程中電容量的偏差要對(duì)于電容量的平衡產(chǎn)生固定值。

3.3 接頭發(fā)熱影響電容器組的運(yùn)行

如果電容器投入電流滿載運(yùn)行，那么在運(yùn)行過程中會(huì)因?yàn)榻宇^的溫度過高使的電容器組退出運(yùn)行，如果電容器在施工的過程當(dāng)中沒有壓實(shí)接頭，那么對(duì)于接頭溫度升高，就會(huì)出現(xiàn)問題電容器引起的接頭過熱會(huì)引發(fā)相應(yīng)事故。電容器組的母線通過鋁排連接鋁和銅連接等措施，其接頭會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象，需要檢查電容器組的隔離開關(guān)，看接頭是否連接完好，這些都是接頭發(fā)熱容易造成電容器不能正常運(yùn)行的原因。

3.4 放電線圈變比、電容器三相電容量不平衡兩者不一致

放電線圈變比、電容器三相電容量不平衡兩者不一致是產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作的重要原因之一。通常，電容器組差壓保護(hù)電壓是獲得于放電線圈二次線圈的。在電容器內(nèi)發(fā)生故障的時(shí)候，三相電容量產(chǎn)生不平衡問題，放電線圈的二次電壓高于定值電壓，電容器組產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。

4 不平衡電壓保護(hù)整定計(jì)算的重點(diǎn)說明

不平衡保護(hù)是電容器保護(hù)的重要步驟，電容器不平衡電壓計(jì)算公式需要根據(jù)嚴(yán)格的文章來推導(dǎo)計(jì)算公式，在電容器初始階段，不平衡電壓需要考慮相關(guān)的對(duì)稱情況，開口三角不平衡電壓保護(hù)，通過系統(tǒng)的分量關(guān)系將系統(tǒng)電壓放大?？諝鉂穸仍诃h(huán)境當(dāng)中的作用也十分重要，但是人為很難進(jìn)行控制，如果空氣濕度發(fā)生增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的分量相應(yīng)增加，出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)的事故，所以國家相關(guān)規(guī)定保護(hù)不平衡，電壓差值按照1%的進(jìn)行計(jì)算。在電容器不平衡，電壓保護(hù)過程中，在初始階段不平衡電壓就需要糾正計(jì)算來改變不平衡，電壓對(duì)于計(jì)算的影響，在實(shí)際的運(yùn)行過程中，相關(guān)專業(yè)單位對(duì)于不平衡保護(hù)需要提高重視，通過相應(yīng)的公式來計(jì)算定值投入不平衡保護(hù)。要全面做好電路的整體檢查工作，將事故發(fā)生率降到最低，使得電路系統(tǒng)安全運(yùn)行。一些機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)中，高壓電會(huì)直接接觸回路，以此來監(jiān)測(cè)回路的電壓數(shù)據(jù)，每個(gè)系統(tǒng)的用電線路中會(huì)出現(xiàn)一些磨損的狀況，如果出現(xiàn)電路老化的問題就會(huì)發(fā)生機(jī)電故障，從而影響了電力系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)于電力企業(yè)產(chǎn)生了不小的影響。電容器中電容量不平衡，保護(hù)容易出現(xiàn)保護(hù)內(nèi)部故障，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，電容裝置會(huì)發(fā)生擊穿或者斷裂現(xiàn)象，引起的過電壓使電流保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行跳閘，引發(fā)的電壓變化連接電容器的運(yùn)行，導(dǎo)致電容器的不平衡保護(hù)來斷開，從而達(dá)到了隔離故障保護(hù)電容器的作用。

5 結(jié) 語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的普遍提高，以及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人民的生活水平和用電需求也在不斷增大，電容器設(shè)備在人們的生活和生產(chǎn)中具有重要作用，所以電容器設(shè)備的安全可靠運(yùn)行是值得重視的問題。保證運(yùn)行安全，提高電容器可用系數(shù)，為電容器長期使用提供有效保障。

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收稿日期：2018-6-20

作者簡介：秦金科（1982-），男，漢族，廣西桂林人，助理工程師，本科，主要從事變電運(yùn)行工作。