電容器二次接線引發故障的分析

費曉峰

摘 要：電力電容器能夠改善電力系統的電壓質量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統的重要設備。為了保證高壓并聯電容器組的安全運行，通常會采取內熔絲（或外熔斷器）保護和繼電保護的方式，然而二次接線錯誤，反而會引起裝置的故障及損壞。

關鍵詞：電容器；二次接線；故障；分析；警示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.147

1 引言

電力電容器能夠改善電力系統的電壓質量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統的重要設備。電容器是高場強設備，往往電容器裝置又是多臺數百千乏電容器組合使用，在運行中，電容器元件和單臺電容器發生故障是不可避免的，雖然如此，但決不允許單臺電容器故障引發電容器外殼爆裂起火事故，因此電容器裝置必須設置專門的、有效的電容器內部故障保護[1]。

為了保證高壓并聯電容器組的安全運行，通常會采取內熔絲（或外熔斷器）保護和繼電保護的方式。其中，繼電保護是電容器內部故障的主保護，也是電容器組內部故障的主保護。在我國，對于中性點不接地系統星形接線的電容器，繼電保護可分為不平衡電壓保護和不平衡電流保護兩大類。不平衡電壓保護還分為開口三角電壓保護（以下簡稱“開口三角保護“）和相電壓差動保護（以下簡稱“差壓保護“），本人在工作中發現，一些用戶將不平衡電壓保護等同為開口三角保護，而把差壓保護這種繼電保護方式給遺漏了，實現不平衡電壓保護的重要設備為放電線圈，不同繼電保護方式選用的放電線圈是不同的，它們都是專用設備，不可混用。電力系統中，二次側是低壓，相對是比較安全的，但是二次接線錯誤，卻能損壞一次設備。

2 實例描述

2014年1月，我公司所供2組電容器裝置“山西美錦變“發生故障，經檢查現場第一組電容器一臺放電線圈（A相）損壞，電容值正常，過電壓動作保護動作；第二組兩臺電容器（B相）和兩臺放電線圈（B、C相各一臺）損壞，低電壓動作保護動作。

本工程電容器裝置的接線方式為單星形接線，單臺電容器為內熔絲保護，繼電保護方式為差壓保護。差壓保護用放電線圈，一次側有3個接線端子，分別為：A1（進線）、A2（1/2電壓）、X（出線）；二次側有4個接線端子，分別為：一個二次線圈的a1（進線）、x1（出線），和另一個二次線圈的a2（進線）、x2（出線）。經檢查，現場電容器組一次接線完全正確，而放電線圈二次側接線錯誤（a1與a2短接，x1與x2短接），正確接法應為x1與x2短接后接地，a1和a2接保護，并且是三相放電線圈a1和a2分別接保護，保護裝置有三個，開口三角保護的保護裝置只有一個。

3 故障分析及處理

通過分析，第一組放電線圈實際二次接線為每臺放電線圈a1與a2短接（把這個接點稱為a）， 每臺放電線圈a端接地，x1與x2短接（把這個接點稱為x），然后再按開口三角保護的接法，三臺放電線圈（分別為TV1、TV2、TV3）相互接線，TV3的a接TV2的x，TV2的a接TV1的x，最后TV1的a和TV3的x接保護，由此可見，此接線方式的意圖確實是要接成開口三角保護，但是由于差壓保護，三臺放電線圈的二次側并無相互接線，所以每臺都是單獨接地的，但實際按開口三角接線，卻并未注意這個接地的細節，結果就是部分接線按我公司提供的差壓保護原理圖接線，部分接線按自己所需的開口三角保護原理接線，造成了多點接地，使得A相和B相二次線圈都形成短路，A相放電線圈損壞，保護動作，未造成更嚴重的故障。第二組放電線圈實際二次接線與第一組類似，不同處在于每臺放電線圈x端接地，并將TV1的x接TV2的a，TV2的x接TV3的a，最后TV1的a和TV3的x接保護，同樣由于多點接地的緣故，使得B相和C相二次線圈都形成短路，B、C相放電線圈損壞。而在B相，B相放電線圈二次短路使得其二次側電流很大，反映到一次側的電流同樣很大，放電線圈一次線圈與電容器并聯，引起電容器損壞，此時保護動作，制止引發進一步故障。

放電線圈結構上與電壓互感器相似：在放電功能上，在電容器裝置中，小容量電容放電用電壓互感器即可，大容量電容肯定要用放電線圈；在保護功能上，在運行時放電線圈作為一個電壓互感器使用，其二次繞組根據繼電保護要求進行接線，從而對電容器組的內部故障提供保護。電壓互感器二次短路，會使二次線圈產生很大短路電流，燒損電壓互感器線圈，以至會引起一、二次擊穿，使有關保護誤動作，儀表無指示。因為電壓互感器本身阻抗很小，一次側是恒壓電源，如果二次短路后，在恒壓電源作用下二次線圈中會產生很大短路電流，燒損互感器，使絕緣損害，一、二次擊穿。

后與用戶進一步溝通得知，用戶實際所需繼電保護為開口三角保護，后委托設計院招標，設計院要求的繼電保護為差壓保護，經設計確認后，我公司按差壓保護供貨，到貨后，安裝公司據用戶要求按開口三角保護進行二次接線。開口三角保護與差壓保護的裝置所配的放電線圈各是專用的，外形上就有很大差別（開口三角保護用放電線圈一次側只有兩個接線端子，而差壓保護用放電線圈一次側有三個接線端子），若繼電保護概念清晰，那么此次事件完全能夠避免。

另外，差壓保護用放電線圈理論上可以接成開口三角保護，但是正如本文所舉實例，這樣做使得接線變得復雜，極易出錯，可能導致裝置失去繼電保護作用，留下隱患，也可能直接導致設備損壞。而且由于放電線圈是專用的，即便接線正確，由于差壓保護用放電線圈本身的結構，有兩個二次線圈，可能存在兩個線圈電壓不等的情況，此時它們會形成回路，造成自身損耗，縮短使用壽命，在經濟運行的方面考慮，也是不可取的。

我公司為用戶提供了本次的故障分析，用戶在考慮了我公司建議后，決定更換了使用開口三角保護用放電線圈，與實際繼電保護相對應，之后裝置正常投運。

4 總結

設置繼電保護的目的是為保護裝置、提高裝置運行安全性寄延長使用壽命，如果這個環節出錯反而造成裝置的損壞，是非常可惜的。繼電保護的類型應在設計階段確認，不可在供貨后隨意更改。若發現供貨產品與自己所需有差異，應與廠家確認，不可擅自更改接線方式。

參考文獻：

[1]電力行業電力電容器標準化技術委員會.并聯電容器裝置技術及應用（1版）[M].北京：中國電力出版社，2011：376.