析電容器電壓保護在電力系統中的應用

寧夏電力公司中衛供電局 李永增

1.引言

隨著國民經濟的發展，負荷日益增多，供電容量擴大，無功補償工作必須相應跟上去。用電容器作為無功補償時，投資少，損耗小，便于分散安裝。變電所安裝的高壓并聯補償電容器（簡稱電容器），通常是一定數量的電容器單元按需要連接而成的電容器組合．為了根據負荷及電壓的變化情況及時調整，必須依實際需要及許可條件，將總容量分為若干組。

電容器在交流電壓作用下能"發"無功電力（電容電流），如果把電容器并接在負荷（如電動機）或供電設備（如變壓器）上運行，那么，負荷或供電設備要"吸收"的無功電力，正好由電容器"發出"的無功電力供給，這就是并聯補償。并聯補償減少了線路能量損耗，可改善電壓質量，提高功率因數，提高系統供電能力。如果把電容器串聯在線路上，補償線路電抗，改變線路參數）這就是串聯補償。串聯補償可以減少線路電壓損失，提高線路末端電壓水平，減少電網的功率損失和電能損失，提高輸電能力。

電容器組內部故障我們常用不平衡電壓和差壓兩種方式進行保護；由于電網外部故障設置的欠壓和過壓保護。本文介紹了不平衡電壓、差壓保護、欠壓保護和過壓保護在電網中對電容器保護的應用情況。

圖1 不平衡電壓保護原理框圖

圖2 一次放電電壓互感器的二次繞組抽取方式圖

圖3 差電壓保護原理框圖

2.不平衡電壓保護

電容器的不平衡電壓保護，又稱開口三角形保護，標準名稱為零序電壓保護。

電容器內部發生故障后，將引起電容器組三相電容不平衡。電容器組的各種主保護方式都是從這個基本點出發來確定的。

電容器不平衡電壓保護主要針對單臺電容器的內部故障，它主要反映電容器內部故障和正常段電壓構成的內部故障保護，即開口三角電壓保護。每相電容器設有一個放電電壓互感器，該TV二次為三角形接法。正常運行時，三相電容器均衡，開口三角電壓值幾乎接近為0，保護不動作，當某一相電容器組單缸電容器出現內部故障，該相電容量發生變化，此時三相的電容量不平衡，產生的開口三角電壓，只要3U0超過整定值時，保護就動作，切除故障電容器組。

單星形接線的電容器組目前國內廣泛采用開口三角電壓保護。不平衡電壓保護主要反映電容器組內部故障。保護用于不平衡電壓或接成開口三角形的差電壓保護。不平衡電壓保護原理框圖接線方式如圖1。

一次放電電壓互感器的二次繞組抽取方式圖，其中670是極性端，671是非極性端。

圖4 欠電壓保護原理框圖

圖5 過電壓保護原理框圖

圖6 不平衡電壓保護

3.差電壓保護

差電壓保護主要反映電容器組中的電容器內部擊穿故障。

差電壓保護原理框圖如圖3。

4.欠電壓保護

為防止系統故障后線路斷開引起電容器組失去電源，而線路重合又使母線帶電，使電容器組因電壓累積而過電壓損壞，設置欠電壓保護。為避免PT三相斷線引起欠電壓誤動，增加了有流閉鎖條件，并且可以投退。欠電壓保護原理框圖接線方式如圖4。

5.過電壓保護

過電壓可選擇動作于跳閘或告警。為防止電容器未投時誤發信號，過電壓中加有斷路器合位判據。過電壓保護取母線電壓。

過電壓保護原理框圖接線方式如圖5。

6.電壓保護二次回路設計常見問題

6.1 欠電壓和過電壓保護使用的是母線電壓，在二次上過一級三相交流空開進入保護裝置，在正常運行方式下，若空開損壞或二次回路PT斷線，將造成欠電壓保護誤動，故在原理上設計電流閉鎖，來防止這種誤動；

6.2 不平衡電壓保護是每一個放電電壓互感器的二次繞組A611，A613；B611，B613；C611，C613組成開口三角，611是極性端，613是非極性端，如圖6。

6.2.1 在設計時，L611過一級保險才進保護裝置。正常運行情況下，L611對A613是沒有電壓的，所以在正常運行下，此保險將無法監視，若損壞，故障時不平衡電壓保護將拒動，電容器將燒壞，對電網的電壓合格率和電網的穩定情況將帶來不穩定因素。去掉此保險即可。

6.2.2 在電網上運行的不平衡電壓保護，還有在組成開口三角之前各支路串一級保險，這種情況若電容器正常運行，若其中一個保險或兩個保險損壞，則造成不平衡電壓保護誤動，這種接線方式也是不可取的。

圖7 放電電壓互感器的二次繞組的抽取方式圖

6.3 差電壓保護，是每一個放電電壓互感器的二次繞組A611，A613；B611，B613；C611，C613，每一相組成差電壓，正常運行611對613是沒有電壓的，故障時將產生差壓，接入保護裝置差電壓通道，達到差壓定值時，保護動作，切除故障，保護電網和電容器。圖7是放電電壓互感器的二次繞組的抽取方式圖。

7.結束語

本文提出電容器幾種電壓保護的應用，并對幾種電壓二次回路設計常見的問題提出了解決方法和改進措施，對電容器的利用率和提高變電站的供電可靠性起到很重要的作用。今后的工作中，我們將繼續完善電容器電壓保護的邏輯與二次回路，進一步增強電容器的作用，提高電壓合格率，為電網的可靠運行提供保障。

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