電容器不平衡電壓保護頻繁動作問題分析

摘 要：電容器組不平衡保護動作是出現故障幾率較高的重要問題，本篇文章對此展開研究，通過不平衡電壓出現的原因，以及平衡保護動作后出現故障等方面做出了分析和驗證，同時提出了有效的保護措施及解決方法，對可能造成電容器不平衡電壓保護的各種因素，制定了可實際操作運行的主要措施。

關鍵詞：電容器；不平衡電壓；頻繁動作；分析

中圖分類號：TM53 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0141-02

高壓并聯電容器制造技術的不斷提高，使得集合式并聯電容器制造生產出了相關新產品進行整體運營通暢，因為單臺產品的容量在不斷加大，為了減少故障，制造廠對于集合式變電容器的方式也做出了一些改變，不單是創新聯系方式，改進后計算公式更加符合接線原理，對于接線保護靈敏度的提高，和對日常維護水平有了更高的要求。本篇文章對于現在使用的密集型保護電容器不平衡電壓的原理進行了相關問題的說明。

1 宜茨變電站10kV1號電容器組不平衡電壓保護頻繁動作情況

最近，宜茨變10kV1號電容組087斷路器“不平衡電壓保護”連續跳閘兩次。2017年2月12日11：43，電容組087斷路器“零序差壓保護動作”跳閘，經停電對電容器組（柜內設備）進行現場檢查，未發現電容器組有明顯故障，電容器組熔斷器完好。現場保護裝置顯示“不平衡電壓保護動作”，現場后臺監控機報文記錄顯示為“零序差壓保護動作”。匯報配調值班員后，經過試送后運行正常。

2017年2月28日10：00，電容組087斷路器“零序差壓保護動作”再次動作跳閘，經現場檢查情況同2月12日，現場保護裝置顯示“不平衡電壓保護動作”，現場仍然沒有找到明確的原因，隨后配調合上087斷路器后，電容器組運行正常。

2 不平衡電壓產生的原因

在110kV、220kV電壓等級的變電站中，通常采用開口三角電壓保護的方法進行電容器組不平衡保護。本部分以開口三角電壓保護為例，對其動作原因進行了分析。因為電源、三相電路兩者呈現出不完全對稱，盡管電容器組處于正常運行狀態，電容器中性點電位依然會產生偏移，所以在接成開口三角的放電線圈二次側就會產生零序電壓（等于3倍中性點偏移電壓），也就是上面描述的開口三角電壓，即不平衡電壓，數值的大小代表著不平衡的程度。以下總結了影響不平衡電壓產生的幾點原因：

2.1 三相放電線圈性能上的差異導致不平衡電壓

若三相放電線圈性能（含伏安特性）存在比較大的差別，就算處于一次系統平衡的狀態下，同樣會二次側導致虛假不平衡電壓的產生，嚴重的時候會造成保護誤動，該種現象較為常見，所以應當高度重視放電線圈的選擇，嚴格把關產品質量。

2.2 電網電壓三相不對稱平衡導致不平衡電壓

如果電網電壓三相電源電壓的上下浮動幅值的偏差處于士2%，基準、相位兩者之間相差1°，不平衡電壓可以達到電容器組額定相電壓的6%水平。由此可見，不能忽略電源產生的影響；此外電源電壓中的諧波含量同樣會產生一定的影響，但是其影響要小于基波產生的影響。

2.3 電容器組三相電容量不平衡導致不平衡電壓

對中性點不接地的星型接線電容器組來說，如果三相間的電容值產生不平衡問題，運行過程中就會導致電壓分布不均衡的現象。某串聯段承受較高的電壓，或者某相的電容值比較小的情況下，如果電容值不平衡增加，電壓分布不均衡情況同樣會增加。如果相間電容量的偏差值達到額定電容的6%水平，也就是說異相電容量最大、最小值的比值是1.06的時候，不平衡電壓會達到電容器組額定相電壓的6%水平。

3 不平衡保護動作后的故障查找

3.1 電容器和電抗器配合不良

在制造電容器時不可避免的存在容差，安裝電容器的過程中很難調配完全平衡，容差是不可能為零的。相關規定要求，電容器實際測量的電容值、額定值之間的偏差不能超過額定電容值的-5～10%。在安裝電容器過程中，若把電容量正偏差的電容器安置在一相中，極易使得電容器組三相電容量產生不平衡，然而這是與國家規定要求相符合的，如果這種時候放電線圈三相角差、變比也存在偏差，那么放電線圈、電容器兩者的正偏差正好碰在一起，可能會導致跳閘故障。

3.2 合閘過程中不平衡電壓、時間沒有配合好

電容器組在對斷路器合閘的時候有過電壓產生，這時電壓會因為放電圈的特性，使曲線發生一些變化，如果在保護定值的選擇范圍之內，零序電壓大于保護整定定值，就有可能造成保護誤動，電容器產品制造的過程中電容器組裝需要進行調配均衡，使電壓分布均勻，但是實際操作中很難做到完全均衡，所以對于電容偏差相關的規范標準有具體的要求，通過安裝施工過程中電容量的偏差要對于電容量的平衡產生固定值。

3.3 接頭發熱影響電容器組的運行

如果電容器投入電流滿載運行，那么在運行過程中會因為接頭的溫度過高使的電容器組退出運行，如果電容器在施工的過程當中沒有壓實接頭，那么對于接頭溫度升高，就會出現問題電容器引起的接頭過熱會引發相應事故。電容器組的母線通過鋁排連接鋁和銅連接等措施，其接頭會有發熱現象，需要檢查電容器組的隔離開關，看接頭是否連接完好，這些都是接頭發熱容易造成電容器不能正常運行的原因。

3.4 放電線圈變比、電容器三相電容量不平衡兩者不一致

放電線圈變比、電容器三相電容量不平衡兩者不一致是產生保護動作的重要原因之一。通常，電容器組差壓保護電壓是獲得于放電線圈二次線圈的。在電容器內發生故障的時候，三相電容量產生不平衡問題，放電線圈的二次電壓高于定值電壓，電容器組產生保護動作。

4 不平衡電壓保護整定計算的重點說明

不平衡保護是電容器保護的重要步驟，電容器不平衡電壓計算公式需要根據嚴格的文章來推導計算公式，在電容器初始階段，不平衡電壓需要考慮相關的對稱情況，開口三角不平衡電壓保護，通過系統的分量關系將系統電壓放大。空氣濕度在環境當中的作用也十分重要，但是人為很難進行控制，如果空氣濕度發生增強會導致電網電壓的分量相應增加，出現保護動的事故，所以國家相關規定保護不平衡，電壓差值按照1%的進行計算。在電容器不平衡，電壓保護過程中，在初始階段不平衡電壓就需要糾正計算來改變不平衡，電壓對于計算的影響，在實際的運行過程中，相關專業單位對于不平衡保護需要提高重視，通過相應的公式來計算定值投入不平衡保護。要全面做好電路的整體檢查工作，將事故發生率降到最低，使得電路系統安全運行。一些機電保護系統中，高壓電會直接接觸回路，以此來監測回路的電壓數據，每個系統的用電線路中會出現一些磨損的狀況，如果出現電路老化的問題就會發生機電故障，從而影響了電力系統的運行，對于電力企業產生了不小的影響。電容器中電容量不平衡，保護容易出現保護內部故障，當出現故障時，電容裝置會發生擊穿或者斷裂現象，引起的過電壓使電流保護動作進行跳閘，引發的電壓變化連接電容器的運行，導致電容器的不平衡保護來斷開，從而達到了隔離故障保護電容器的作用。

5 結 語

隨著社會經濟的普遍提高，以及科學技術的飛速發展，人民的生活水平和用電需求也在不斷增大，電容器設備在人們的生活和生產中具有重要作用，所以電容器設備的安全可靠運行是值得重視的問題。保證運行安全，提高電容器可用系數，為電容器長期使用提供有效保障。

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收稿日期：2018-6-20

作者簡介：秦金科（1982-），男，漢族，廣西桂林人，助理工程師，本科，主要從事變電運行工作。