高壓并聯電容器的接線方式及故障保護方法分析

（桂林電力電容器有限責任公司，廣西桂林市，541004）黃 寧

高壓并聯電容器主要應用的接線方式為中性點，不接地單星形或雙星形接線方式，這一接線方式的優勢在于能夠對故障電流進行有效控制，降低電容器箱殼爆炸的概率，控制故障發生概率，避免故障發生后進一步擴大波及范圍。因此這一接線方式的應用能夠為多種故障保護的落實提供前提條件。因此對于故障保護措施的選擇，必須結合相應的接線方式進行綜合考慮，以此來保障故障保護的有效性，避免更多損失。

1 高壓并聯電容器的接線方式

對于高壓并聯電容器接線方式的選擇應當建立科學性的基礎上，全面考慮諸多因素，以此來保障接線方式的合理性與可行性。例如綜合考慮單臺電容器容量、中性點接地方式、電容器額定電壓、容量等諸多因素。當前應用最為廣泛的接線方式主要為三角形接線和星形接線。其中，三角形接線更適合在小容量的電容器組中應用，且常用于企業變電所中。三角形接線方式具有消除3倍次諧波電流造成的影響等優勢，但也存在電容器組全擊穿短路會引發故障電流能量較大、電容器油箱爆裂甚至是更大危害等缺陷[1]。星形接線方式與之不同的是，在同樣情況下，故障電流并不會大于額定電流3倍，所以故障電流產生的能量也就相對更小，能有效控制安全事故。基于此可知，星形接線可靠性更強，所以這一接線方式得到了更為廣泛的應用。針對10～35kV非直接接地系統來說，中性點不接地接線方式更為適用[2]。另外，若電容器組容量偏大，雙星形接線方式則更為使用。因為雙星形接線方式應用下，每段并聯電容器數量更少，事故發生率也會顯著降低。

2 高壓并聯電容器故障保護的特點

熔斷保護最為顯著的特點是借助熔斷器反應時限這一特性來進行快速熔斷，以此來及時隔離故障電容器，控制事故發展，為其他無故障電容器的正常運行提供保障。繼電保護與之相比動作時限更長。因此，當前高壓并聯電容器故障保護中應用的保護方式以熔斷保護為主，繼電保護為后備措施。當前這一保護形式得到了十分廣泛的應用，但是也有人對此提出不同意見。例如，有人提出當前熔斷器的性能尚不能作為電容器的主保護，可能出現拒動或誤動等問題，所以對高壓并聯電容器的保護效果并不理想。因此主張取消熔斷器，將繼電器保護作為高壓并聯電容器的主保護措施。因為繼電器保護較于熔斷器保護來說，出現誤動以及拒動等問題的概率更小，能夠達到良好的保護效果，避免出現容器外殼爆裂等嚴重問題[3]。

以上兩種故障保護方式各有優缺，但是考慮實際應用效果來分析，將熔斷器保護方式作為主保護更為合理，這是因為熔斷器阻斷故障的概率更高。但是這一保護方式的缺點也非常明顯，也就是拒動以及誤動等故障發生概率較大，保護作用也就有所下降。而繼電保護方式不僅保護反應速度較慢，還無法實現缺臺運行，在故障發生時就必須電容器進行整組切除。

3 高壓并聯電容器故障保護方法比較分析

在高壓并聯電容器的故障保護方式中可以根據主保護方式的不同，將其劃分為繼電保護和熔斷保護。其中繼電保護劃分為電壓差動保護、中性線不平衡電流保護以及開口三角零序電壓保護。熔斷器保護劃分為單獨繼保、內熔絲+繼電保護以及熔斷器+繼電保護三種類型。

3.1 外熔絲+繼電保護

熔絲保護更適用于對單臺電容器的故障保護中，這一保護的方式能夠有效避免故障規模進一步擴大，從根源上降低油箱爆炸這一類嚴重事故的發生率。使用熔絲保護方式成本低廉，結構簡單、施工便捷等優勢。在受到故障電流的影響后，熔絲會通過快速熔斷的方式來將故障阻斷，并隨著故障電流的增大而逐漸加快保護動作。另外，在發生保護動作后，外熔絲還能留下明顯的標志，為工作人員查找故障點提供便利。由此看來，熔絲保護具有較高的應用優勢。而外熔絲+繼電保護的方式在使用過程中，容電器熔絲的額定電流通常為保護對象額定電流的1.5倍左右，同時還要確定熔斷器電流和時間的關系。比如在高壓并聯電容器額定電流的1.5倍作為熔絲額定電流，那么在電流大于2.25倍的電容器額定電流時，熔絲就會熔斷，做出保護動作[4]。而在故障電流小于1.65倍的額定電流時，保護動作就不會啟動。因此，熔斷保護也存在一定死區。

3.2 內熔絲+繼電保護

內熔絲會在高壓并聯電容器故障元件被擊穿后，立即做出熔斷保護，避免故障對其他正常運行的元件造成影響，對其進行隔離與保護。但是內熔絲的熔斷保護會受到主動因素的影響，若工頻電流以及并聯元件的放電電流減小，熔絲開斷的能力也會受其影響而有所下降，與此同時，并聯連接期間數量也會同步下降，對熔絲熔斷能力產生影響，致使其失去保護功能，這也就是內熔絲保護的死區。即便將其配合繼電器保護方式一同使用，其能夠起到的保護效果也無法達到理想化的標準。

3.3 外熔絲+內熔絲+繼電保護

這一保護方式是將外熔絲與內熔絲結合起來，搭配繼電保護一同使用的一種保護方式，所以這一保護方式較于以上兩種保護效果最佳。因為可能導致極間短路的因素有很多，例如套管外絕緣短路、極間介質絕緣擊穿等原因都會到會短路故障，再加上故障電流不會經過內熔絲，也就處于內熔絲保護機制的死區[5]。在此基礎上，因為電流峰值較大且衰減速度是比較快的，繼電保護也難以將自身的保護作用充分發揮出來。針對這一問題就需要結合外熔絲保護來達到切斷故障電流的目的，從而起到對其他元件的保護作用。采取外熔絲結合內熔絲并配合繼電器保護這一保護方式，能夠將外熔絲、內熔絲以及繼電保護等保護方式的優勢作用，充分發揮出來，以此來對同一電路中其他高壓并聯電容器的正常運行起到良好的保護作用。

4 結語

綜上所述，高壓并聯電容器作為電網中重要的無功補償裝置，在電網建設中得到了十分廣泛的應用。而這一裝置的接線方式與故障保護類型之間有著較強的聯系性，在實際使用過程中必須選擇合適的接線方式，并根據接線方式以及實際情況來選擇相應保護措施，從而將高壓并聯電容器的優勢與作用充分發揮出來，為電網運行安全與供電質量提供保障。