有關變電站電容器保護的部分闡述
寧夏嘉澤新能源股份有限公司 李輝
作者簡介
李輝，1990 年 3 月，寧夏嘉澤新能源股份有限公司生產運維部副主任，主要研究電力系統分析、繼電保護及自動化相關工作。
【摘 要】本文介紹了現有變電站內大部分電容器保護的一些項目，保護邏輯，通過對保護裝置實際調試過程中遇到的一些問題進行總結分析，最終整理出對電容器部分保護的注意事項以及相關保 護的接線方法。
【關鍵詞】電容器保護 放電線圈 電容器 極性
一、電容器組簡介
一般在變電站的低壓側通常會裝設并聯電容器組，以補償無功功率的不足，來提高母線電壓質量，降低電能損耗，達到系統穩定運行的目的。
并聯電容器可以接成星形接法，也可接三角形接法，需要指出，相同容量的電容器接成三角形時，發出的無功功率是星形連接的3倍，但每相電容器上承受的電壓是星形連接時的倍(絕緣要求相應提高)。
在較大容量的電容器組中，電壓中的小量高次諧波，在電容器中產生較大的高次諧波電流，容易造成電容器的過負荷，為此可在每相電容器組中串聯一只電抗器以限制高次諧波電流。
二、電容器故障和電容器保護
電容器組的一般故障和不正常運行情況如下：
1、斷路器之間連接線以及電容器組內部連線上的相間短路故障和接觸故障保護
電容器組與斷路器之間連接線以及電容器組內部連線上的相間短路故障和接觸故障，應裝設帶短時限的過流保護，動作于跳閘。
2、內部故障保護
并聯電容器組由許多單臺電容器串、并聯組成。對于單臺電容器，由于內部絕緣損壞而發生極間短路時，由專用的熔斷器進行保護。熔斷器的額定電流可取1.5—2倍電容器額定電流。由于電容器具有一定的過載能力，一臺電容器故障由專用的熔斷器切除后對整個電容器組并無多大的影響。
3、多臺電容器切除后的過電壓保護
當多臺電容器內部故障有專用熔斷器切除后，繼續運行的電容器將出現不允許的過載或過電壓。
目前，系統中運行的電容器組常用的保護為：不平衡電壓保護、差壓保護。保護原理隨接線方式的不同而不同。
(1)電容器組為單星形接線式常用不平衡電壓保護
圖1 不平衡電壓保護接線方式
當電容器一次接線方式為如圖1所示接線方式時，則二次接線隨之采用不平衡電壓保護方式， 即零序電壓保護，電容器的放電線圈的二次接線為開口三角接線，當三相電壓其中有一相的電容器組內部故障有專用熔斷器切除后，則三相電壓不平，因而產生零序電壓，即不平衡電壓，當不平衡電壓達到保護裝置不平衡電壓定值時，保護裝置保護動作，斷開斷路器，切除該組電容器。
當以圖1接線方式接線時，對放電線圈的極性試驗應當以放電線圈A側為正，X側為負，二次線圈以a側為正，x側為負，打出來的極性為正極性，即為正確。
(2)電容器組為單相星形接線且每相由兩組電容器串聯組成時常用差壓保護
圖2 差壓保護接線方式
如圖2所示即為電容器差壓保護接線方式。正常運行時組兩串聯段上電壓相等，差壓為零。當某相電容器組內部故障由專用熔斷器熔斷切除后，兩串聯段上電壓不相等，該相出現差壓，達到差壓保護定值后，保護動作，斷開斷路器，切除該組電容器。特別注意的是，當電容器以該種接線時，放電線圈的二次繞組因是每一相的第一組繞組的x1第二組繞組的x2短接，切記不可將第一組繞組的x1與第二繞組的a2短接，如果接錯，則每相電壓不平，保護會動作。驗證接線有沒有接錯，可以用極性測試驗證，極性測試表如下：
表1 差壓保護放電線圈極性表
注：表中全部以—前為正、—后為負進行極性測試，測試結果+為正極性，—為負極性，0為沒有變化。
4、電容器組過電壓保護
電容器組的過電壓保護是指在在供電電壓正常情況下，電容器組內部故障N臺電容器切除后，是電容器上電壓分布不均勻，保護切除電容器組是該段上剩余電容器不收過電壓損壞。電容器組只能允許在1.1倍額定電壓下長期運行，當供電母線穩態電壓升高時，過電壓保護動作。過電壓保護邏輯如下：
圖3 過電壓保護邏輯
如圖3所示，當斷路器合為或裝置檢測有流時，若Uab或者Ubc或者Uac的電壓大于過電壓定值時，過電壓保護動作。
5、電容器組低電壓保護
當供電電壓消失時，電容器組失去電源開始放電，其上電壓逐漸降低。若參與電壓未放電到0.1倍額定電壓就回復供電，則電容器組上將承受高于1.1倍額定電壓的合閘過電壓，導致電容器組的損壞，因而需裝設低電壓保護。低電壓保護所用電壓接于高壓母線電壓互感器的二次側。保護邏輯圖如下：
圖4 電容器低電壓保護邏輯
由圖4可見，當斷路器合位時，只有當三相電壓同時降低到低電壓動作定值時，保護才可動作;同時，為了防止PT二次空開誤跳造成PT二次失壓引起電容器低電壓保護誤動，保護經有流閉鎖，當供電電壓消失后，參照電流閉鎖定值，判斷電容器有無電流，如果有流，則判為PT二次空開誤跳，電容器保護不應該動作，于是斷路器跳閘閉鎖;如果無電流，則認為電容器保護應該動作，跳開斷路器。
三、結論
當變電站中有電容器時，電容器的保護具體選擇應以現場實際情況而定，電容器組的多臺電容器切除后的過電壓保護選擇不平衡電壓保護或者差壓保護應由現場電容器一次接線決定，切在相應的保護投入時應認真核對極性，防止極性的錯誤導致保護裝置動作。
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