1000kV特高壓電容器組雙橋差接線原理及運行維護分析

黃翔

摘 要：在1000kV輸電系統中，特高壓電容器組的接線是非常重要的環節之一，只有選擇適合的接線方法，才能充分發揮電容器組的作用。本文將對1000kV特高壓電容器組雙橋差接線原理進行分析，探討雙橋差接線方法的優勢，并對電容器組的運行維護進行分析，探討運行維護注意事項。

關鍵詞：電容器；雙橋差接線；運行維護

中圖分類號：TM53 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0175-01

1 引言

在l000kV特高壓輸電系統中，應用的大部分技術都已經達到世界先進水平，110kV雙橋差接線并聯電容器組就是其中之一。這種電容器組不僅具有國內最高的電壓等級，而且擁有最大的單級容量，在這項技術的開發過程中，解決了大容量的電容器組可能帶來的許多問題，并且使電容器組不平衡保護技術達到了世界先進水平。110kV雙橋差接線并聯電容器組創新了接線方式，對電容器組的穩定性與運行維護提出了更高的要求。

2 特大容量電容器組接線方法的選擇

在選擇特大容量電容器組接線方法時，需要解決以下問題：電容器內部故障保護方案、不平衡保護方案和對稱位置故障保護拒動的解決方案。

2.1 電容器內部故障保護方案

電容器一般有三種內部故障保護方案：外熔斷器、無熔絲和內熔絲。外熔斷器由于滅弧結構簡單、運行穩定性差、壽命短，已在500kV輸變電系統的大型電容器組中停止使用。無熔絲電容器組的內部故障保護依賴于特殊的單臺電容器結構和靈敏的不平衡繼電保護，而由于單臺電容器的額定電壓往往要大于20kV，導致整體電容器串聯臺數少，每串段并聯臺數大大增加，甚至超過允許的并聯臺數，也不符合特大容量電容器組的安全要求。而內熔絲電容器，為了滿足內熔絲的開斷需求，單臺電容器需要更多內部元件并聯，對串聯段數的要求則更少，進而電容器的額定電壓更低，一般為5～6kV。內熔絲電容器應用于整組電容器組時，由于單臺電容器的額定電壓低，則整組中電容器的串聯臺數就多，每段并聯臺數大為減少。因此，內熔絲電容器技術既先進于外熔絲，額定電壓又優于無熔絲，是特大容量電容器組的最佳選擇。

2.2 不平衡保護方案

在電容器組中，經常采用的保護方式有開口三角不平衡電壓保護、相差不平衡電壓保護、雙星形不平衡電流保護和橋差不平衡電流保護。在這些保護方式中，開口三角電壓與中性線不平衡電壓保護由于變比倍數高，與內熔絲電容器組的高倍數分辨率產生很大反差，已從理論上直接排除。同時，在放電線圈方面，我們并沒有足夠的應用經驗，可能會影響特大容量電容器組的正常運行，降低運行穩定性，因此單星形開口三角接線和單星形差壓接線都不能應用于特大容量電容器組。雙星形不平衡電流和橋差不平衡電流保護雖均不存在放電線圈問題，但在相同故障狀態下，橋差不平衡電流保護可以檢測到的故障信號為雙星形不平衡電流保護的2倍，其靈敏度也是雙星不平衡電流保護的2倍，且相比雙星不平衡電流保護更不容易誤動。綜上所述，單星形橋差接線是特大容量電容器組的合理選擇。

2.3 對稱位置故障保護拒動的解決方案

對于電容器數量較多的電容器組而言，其對稱位置的電容器有較大的幾率出現故障，即橋臂中對稱位置上的一臺或幾臺電容器出現故障，就可能造成橋臂恢復平衡或不平衡電流過低。但由于電容器組的不平衡保護只設置了出口跳閘，理論上對電容器組中對稱位置上的故障存在拒動。針對這個問題，目前在500kV輸電系統的大型電容器組中廣泛采用了兩段式不平衡保護，即在跳閘之前增設一級報警，一旦出現熔絲熔斷情況，及時發出警報，為運行維護提供便利條件，以解決橋式差電流接線方式下，對稱位置電容器損壞造成的保護拒動問題。

3 雙橋差電容器組運行維護注意事項

3.1 特高壓電容器組配置

以某特高壓電容器組為例，此電容器組的低壓端配置4組電容器，每組電容器的容量為210Mvar，每組容量為840Mvar。電容器組的接線方式為單星型雙橋接線。而應用雙橋差接線后，能夠解決大型電容器組的運行問題，并對電容器組的運行維護提出了更高的要求。

3.2 橋差電流

電容器中的兩個橋差電流與電容器溫度類似，需要引起運行人員的關注。橋差不平衡電流互感器的變比是2：1，應用兩段式電容器，其報警值設置為0.34A，而動作跳閘值則為0.66A。在對電容器組進行投切時，需要對投切時橋差電流進行記錄，保證能夠掌握電容器的初始狀態。如果電容器出現故障，同樣能夠明確故障發生前的運行狀態，方便對故障進行分析。

3.3 其他運行注意事項

根據雙橋差電容器組的特點與電容器的運行特點，在雙橋差電容器組的運行過程中，需要注意以下事項：第一，根據調度負荷的曲線對電容器進行切投。在進行電容器的切投操作時，需要保證110kV母線電壓必須保證在126kV以下，避免電容器出現斷路，造成容量不足。在電容器的運行狀態下，必須記錄好運行記錄，同時還要保證母線電壓與裝置相電流在額定范圍內。第二，通過電流表與無功表對裝置的容量與負荷進行觀察，確保三相平衡并在允許的范圍內。與此同時，還可以應用信號繼電器與指示燈對保護動作進行觀察，在保護裝置跳閘后，未找出故障原因前不允許再次合閘，防止電容器在故障狀態運行引發爆炸。第三，觀察兩組橋差電流值并做好相關記錄，如果出現橋差電流異常，需要盡快進行排查。第四，做好溫度的測量與記錄，以保證電容器的溫度處于正常范圍內，防止應保護誤動導致火災發生。第五，對電容器組中單臺電容器的容量進行定期測量，并與前期的記錄進行對比。如果電容量的減少超過3%，需要進行認真檢查，一旦發現問題必須退出運行。如果需要更滑電容器，必須保證外型尺寸與額定電壓等參數滿足要求，并確保電容器配平。

4 結語

總而言之，1000kV特高壓電容器組雙橋差接線方案，不但在國際上是一個領先的創舉，而且是保障特大容量電容器組安全、可靠運行的必然選擇。為了能夠充分了解電容器的運行狀態，在出現故障時準確的找出故障原因，運行維護人員必須重視雙橋差電容器組的接線原理和運維方法。

參考文獻

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