高壓并聯電容器裝置的保護整定問題探析

【摘 ?要】作為高壓電網系統(tǒng)中的重要設備，如何確保并聯電容器能夠安全穩(wěn)定工作是電力工作人員需要著重關注的問題。實際工作中，相關工作人員需要從高壓并聯電容器裝置保護以及整定兩個方面入手，提升電容器保護能力，為高壓供電線路的穩(wěn)定運行提供安全防護。

【關鍵詞】高壓并聯電容器;保護整定;繼電器

引言：

從宏觀層面來看，并聯電容器是目前高壓電網中常用的一種無功補償裝置。隨著高壓電網覆蓋范圍逐步擴展，并聯電容器使用數量也在快速增加，如何對并聯電容器進行科學有效的保護與整定，已經成為電力行業(yè)的熱門課題。

一、并聯電容器保護方案

（一）電流保護

電流保護應分為快斷保護和過流保護兩種。電流保護必須滿足基本的敏銳度需求，這種背景下電力工作人員更傾向使用三相系統(tǒng)接線。對于某些外部故障，例如套管之間的短路或電容器組導線的故障，快速斷路保護已經可以滿足工作需求，作為高壓電力網絡中的主要保護，如果電容器末端突然發(fā)生某種故障，必需測量一個精確的電流整定值，通過這種方式設定精確的靈敏度參數。系統(tǒng)運行過程中，穩(wěn)態(tài)過電流和額定電流必須保持至少為有效值的1.3倍，且不能小于上述數值限制。電容器必須在各個方向上得到有效保護，為此必須將它們控制在標稱電流的1.5倍至2倍之間，并將其視為保護值。若將該數值轉換為20℃，則能夠得到電流保護基參數[1]。該轉換公式為：C20=CX·[（-4·10-4）·1-（x-20）]。保護配置中使用靈敏度參數必須高于額定電流2倍或3～5倍。在瞬態(tài)狀態(tài)當中，充電輸入電流會對電容器產生影響。這種背景下，電力工作人員需要將其管控在0.1s～0.2s設定動作時限內。

（二）電壓保護

從類型方面來看，電壓保護可分為欠壓保護和過壓保護兩種。過壓保護目的是保證并聯電容器裝置時刻處于穩(wěn)定運行狀態(tài)當中，防止并聯電容器工作時出現電壓過高問題。這是因為在許多條件下，包括諧波諧振和輕負載操作，電容器可能會出現浪涌。若電力人員將并聯電容器設備連接至電網之中，則會提升諧波諧振強度，可能會造成過電壓問題。此外，如果并聯電容器顯示為內部設備故障，其也會更改設備內部容抗，由此可以看出，過電壓會直接導致端電壓升高。

實際工作中，系統(tǒng)在外部因素影響下可能會發(fā)生斷電故障，之后電力系統(tǒng)會在最短時間內恢復輸電，但此時安裝在電網內部的并聯電容器不會同步切斷。此時，電容裝置與變壓器將關閉，引起浪涌諧振。若出現上述故障會損壞系統(tǒng)內部的電容器和變壓器。當該設備失壓時，母線和電容器仍處于連接狀態(tài)，電容器兩端的剩余電壓會對該設備造成破壞。此時若電網恢復供電，處于閉合的裝備就被燒壞。這種背景下，電力工作人員可設計額定電壓的0.2～0.5倍作為整定值。

二、高壓并聯電容器整定方案

（一）放電線圈

由于電容器與放電線圈形成并聯狀態(tài)，還涉及絕緣框。相關工作人員將放電線圈布置在高壓電力網絡指定位置，可以實時控制快速放電系統(tǒng)中的某些設備。但是實際運行過程中，一部分電容器并沒有對放電線圈進行保護，上述條件主要針對橋式差動保護。如果整個系統(tǒng)沒有實時測試，放電線圈可能會突然爆炸。近年來，各變電站線圈斷線等故障頻發(fā)，不容忽視。

特殊狀態(tài)下，次級繞組仍會安裝在放電線圈內，可用于感測系統(tǒng)電壓。其原因在于若放電線圈或電容器突然發(fā)生故障，相應的次級繞組也會發(fā)生顯著改變。若可以準確地檢測到上述情況，就可以準確判斷每個階段內設備運行有效性。若使用特殊方法保護放電線圈，則應將其劃分為警告值和參考值的臨界部分。通常狀態(tài)下應該將其限制在大約1.5% 警告值。若系統(tǒng)超過次級繞組電壓的2%，則應發(fā)出警報[2]。

（二）三項不平衡

單個電容器也可用于專用保護。實際工作過程中相關工作人員需要檢測設備電容，通過這種方式判斷電容裝置工作狀態(tài)。評價過程中若三相不平衡已經達到一定程度，考慮作為輔助評價項目。在每個特定時段內必須加載與三相不平衡相關的信息，涉及很多關鍵參數，借助這種方式準確判斷設備實時運行狀態(tài)。若發(fā)現異常，要進行全方位的精準檢測，運用綜合檢測手段，防止出現事故。相關工作人員需要在此狀態(tài)下對數據進行記錄，并找到故障的根本原因。

（三）單臺電容量

設備工作時，若電容有一些輕微變化則表示設備內部安裝的保險絲對電容造成影響，設備可能被損害。此時設備盡管還能夠運行，但是對設備壽命以及穩(wěn)定性會產生較大影響，所以要充分了解設備運行中電容變化情況。國內相關文件明確標明電容偏差應在3%～5%之間。對于特殊保護模式，單機保護整定值包括參考值和警告值。對于前者。裝置上標注實際測量值在正常情況下可換算為+20C，即為參考值。

若系統(tǒng)配備了專用保護方法，則單個設備應包含兩種類型的保護設置值：警告值和參考值。具體來說，借助實際測量得到的參考值可以換算成20℃的值，一般暗示電容與溫度成反比關系。對于報警值，根據接線方式和保險絲形狀計算，借助這種方式獲得高精度的設定值。這種背景下，相關工作人員需要密切匹配實際系統(tǒng)情況，對各個級別的警報級別進行分類。若故障較為嚴重，則應使斷路器跳閘。

三、結束語

傳統(tǒng)保護技術存在一定局限性，因此需要特殊保護整定方式。此方法可以對單個電容器進行高效檢測，同時還可以檢測放電線圈安全性，借助對兩者運行狀態(tài)的判斷來控制開啟或關閉電容設備，通過這種方式確保并聯電容器能夠穩(wěn)定運行。此方法標稱電壓較低，能夠在提升可靠性的同時降低成本，具有良好的應用潛力。

參考文獻：

[1]王紫琪，和敬涵，王小君，羅國敏.考慮溫度因素的特高壓并聯電容器雙橋差不平衡電流保護整定方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（22）：77-83.

[2]張建軍，孫紅華，王鈺，程大印.高壓并聯電容器組保護配置及整定值問題探討[J].電力電容器與無功補償，2014，35（06）：42-45+51.

作者簡介：

陳翔，男，漢族，浙江省紹興市上虞區(qū)，1989年10月14日，本科，助理工程師，紹興市上虞電力電容器有限公司，并聯電容器及其成套裝置。

（作者單位：紹興市上虞電力電容器有限公司）