淺談電力電容器保護技術

賈偉英

摘 要：電力電容設備流經的電壓均衡、穩定對提升電力功率因數以及減少線路的磨損等步驟具有較好的作用，但是又比較容易受到來自電壓以及電流的危害，所以點電力電容設備的保護對電力電容設備本身的使用壽命以及提升自身功能效率甚至對電力系統的整體正常工作都有著重要的意義，文章就從保護電力電容設備措施的電壓、電流、不平衡保護等方面進行研究。

關鍵詞：電力電容器；過電壓；不平衡保護

1 電流保護

保護電容設備的電流主要有兩點：電流速度切斷時的保護以及流經電流時的保護。電容設備的套管以及引線的短路事故都需要保護，所以裝置了流經電流時的保護，其也可以當做電容設備內部事故的后備保障。在電容設備的短路設備回路電流互感設備兩側裝置流經電流保護設備。一般情況下分為過流和速度切斷兩部分，速度切斷的動態電流流量在最小的情況下引線相間短路，要大于2來進行修整保護的靈敏度。

當電容設備引出接觸的母線、放電電壓設備、電流互相感應設備以及串聯電抗設備等再回路運行時出現相間短路，或者電容設備自身全部零配件或者一部分零配件被擊穿后發生相間短路，電路設備體系自身就會形成很大的短路電流，短路電流會對電力電容設備產生無法彌補的損害，所以為了預防這種情況發生，應該在電容設備的內部裝置過電流和速度斷電保護。

電流速斷保護的動作電流按在最小運行方式下引線相間短路，起保護靈敏度大于2來整定，利用動作時帶有0.1～0.2s的延時來躲過電容器的充電涌流，進而對電力電容系統進行保護，其通常以在三相電容器端在最小運行方式下發生兩相短路時，保護具有足夠靈敏度來整定動作電流為標準。

除速斷保護之外，電容器的過電流保護是速斷保護的后備，同時兼做電容器組的過負荷保護，其動作電流應該考慮以下三點：

①容器組的電容有±10%的偏差，使負荷電流增大；②電容器長期工作環境電流為額定電流的1.3倍；③合閘涌流沖擊下不發生誤動。

另一方面，電容器過電流保護最好采用反時限特性，并與電容器的過電保護相配合，建議兩段電流保護均采用三相式接線以獲得較高的靈敏度。

2 低電壓保護

當電容設備在正常的工作使用中，突然發生斷電現象或者沒有電壓，可能會導致電容設備體系發生兩種不好的后續反應，致使電容設備體系發生損害。如，當電力體系在斷電后恢復供電，電容設備如果沒有立即切除，可能會導致變電設備帶電設備合閘，發出諧振過電壓，導致變電設備或者電容設備的損害。除了這種情況之外，電路體系在斷電開始供電的剛開始，變壓設備還沒有全都帶有負荷工作，母線電壓又比較高，這種現象也會容易引發電容設備形成過電壓，所以從每個現象來看，都需要在電力電容設備上裝置過電壓保護設備。

一般情況下。電力電容器低電壓保護的動作電壓可以取值為

Uop=（0.5-0.6）Un/nb，

其中，Un表示系統額定電壓，nb表示電壓互感器變比。

當Uop取值在0.5Un/nb及以下時，互感器二次一相熔絲熔斷也不會使低電壓保護誤動作，為避免同級電壓出現短路時低電壓保護誤切電容機組。應以時限躲過。

3 過電壓保護

過電壓保護：外部工頻的電壓提升是通過電壓繼電設備來反應的，電壓繼電設備一般裝置在放電用電電壓互感設備或者放電線圈的二次側。在一條母線上如果連接了幾個電容設備時，可以在母線電壓互感設備的二次側裝置電壓繼電設備，幾個電容設備共同使用一套過電壓保護設備。電容體系形成的過電壓，可以只考慮對稱的過電壓。電壓繼電器返回的系數不能再零點九八以下。現在我國電力體系中廣泛的應用電腦保護措施，其返回的系數都在零點九八以上。過電壓配件的電壓是額定電壓的一點一倍到一點三倍，并且工作時間不能高于電容設備許可的時間。

4 不平衡保護技術

在一組電容器中，由于故障切除或者一部分電容器發生短路后，剩余的電容器承受的電壓大小和電容器組的接線方式、每組并聯的臺數、串聯的段數等因素有關。內過電壓保護的接線方式很多，對室內過電壓保護的目的是防止電容器阻中因個別電容器故障切除后，健全電容器上的電壓超過額定電壓的1.1倍，如不及時處理這一情況并斷開電容器組，就會造成其他電容器的損壞，對系統產生進一步的危害。

在一個電容設備的串聯線路上都裝置上電壓互感設備，能夠監測到電容設備從兩段出現的工頻過電壓，但是這個技術一般都需要電壓繼電設備以及很多臺電壓互感設備一起功過，保護的過程也相當麻煩，而且費用很高，所以在實際工作中一般都使用不平衡保護措施來替代。這項措施的工作原理是監視一個電容設備在正常部位和損害部位之間的電壓和電流等方面的不同，把這種不同當做開始保護的信號，當他的數值比整定值高的時候，會自動進行保護切除有故障的電容設備。

電容設備鏈接線路的方式不一樣，造成不平衡保護的方式也是不一樣的，其中主要有零序電壓、差壓、零序電流保護。當系統線路在正常工作中或者接地系統沒有麻煩的時候，三相電壓或者電流的向量只存在少量的不平衡電流或者沒有；而當接地線路遇到麻煩時或者線路運行不正常的時候，零序電流和電壓二次回路中都會發現大量的電壓和電流，促使保護設備工作并且發出故障信號。

目前在城市電路系統或者主要變電站中，大部分采用的不平衡電壓保護，是將電容器組的三相電壓互感器二次頭尾相接（A相非極性端連接B相極性端，B相非極性端連接C相極性端），并從A相極性端和C相非極性端引出二次線形成差電壓回路，將此電壓接^保護裝置來判別，使之動作并發出信號或者切除故障回路。

不平衡保護技術的要點包括了七個方面：

（1）和熔斷設備一起配合保護，可以確保在整套的電容設備組合發現故障電容設備切除之前就已經檢測并且切除，確保電容設備體系的正常工作。（2）要具備適當的靈活度，因為切除了單獨的電容設備而造成其他的電容設備的過電壓小于百分之五時，就要發出警告信號。當過電壓超過標準電壓的一點一倍時，就應該自動跳閘或者關閉。（3）其工作延長時間要短一些，這樣方便降低因為電容設備誘發燃燒事故引發的破壞，預防其他的電容設備的過電壓時間比標準時間長。動作延時必須要時間短，預防在斷相故障或者單項故障時，不平衡保護的電壓或者電流互感設備以及繼電設備受到過電壓的影響而發生損害。（4）保持最合適的不平衡保護的時間，避免發生涌流、外電路的地線接觸不良、避雷、近處設施的投切、斷路器運作不統一等問題下有某時間不平衡，出現不平衡保護措施做不好，一般狀態下，電容設備可以使用不平衡保護有0.5秒的延遲。（5）諧波過濾設備必需被安裝在不平衡保護回路上，減少諧波電壓出現的影響，電容器設備有時會出現暫態過電壓，這必需采用有效的保護防護方法。（6）不平衡保護的特點就是具有閉鎖特性，在進行跳閘程序的時候也會關閉電容器設施的自動投入，有效的阻止了損壞的電容器設施進行再次運行。（7）因系統與電容器設施的公差導致的固有不平衡不能超過不平衡保護的值。

目前整個電力中電力電容設備是占有一定地位的。在以后的電力工程的發展歷程中，對這方面的保護措施有著不可磨滅的作用，不過現在中國這方面的保護技術比較落后，不比西方國家的技術，遠遠滿足不了我們的需求。這就需要我們不斷的研究與發現，從電流電壓保護措施出發，將不平衡保護多種新型技術為基礎，這樣電力電容設備的保護措施能向著更好的方面發展。

參考文獻

[1]束雄董.電容系統保護綜連[M].上海同濟大學出版社，2006.

[2]涂全波.現代線路保護實踐教程[M].成都電子科技大學出版社，2003

[3]汪芳.查爾斯.柯里亞.電氣工程中的細節[M].北京.中國教育出版社，2009.

[4]劉冠軍等.電容器教學論[M].高等教育出版社，2007.

[5]李艘篤.現代城市電力維護系統改革的幾點思考.昌吉學院學報.2008.