李莉榮

(寧夏銀川供電局，寧夏 銀川 750001)

1 前言

并聯(lián)電容器作為配電網(wǎng)中主要的無功補(bǔ)償手段，對(duì)調(diào)整電壓和降低線損起著非常重要的作用。對(duì)已配置好的電容器保護(hù)進(jìn)行合理正確地整定，既能保證電容器正常安全運(yùn)行，又能保證電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。電容器三相差壓保護(hù)和不平衡電壓保護(hù)反映的都是單星形接線電容器組中電容量不平衡的保護(hù)，主要用于保護(hù)電容器內(nèi)部故障。當(dāng)電容器單元里的小元件發(fā)生擊穿或熔絲熔斷后所引起的電壓及電流的變化極其微小，不會(huì)引起電壓保護(hù)和電流保護(hù)動(dòng)作跳閘，但是其余運(yùn)行元件所承受的電壓將加大，特別是遇到電網(wǎng)諧波擾動(dòng)和異常電壓升高將加劇元件故障，隨著故障元件被擊穿隔離，電容量不平衡逐漸加大，所以需要電容量不平衡保護(hù)來跳開斷路器，從而達(dá)到保護(hù)電容器，隔離故障點(diǎn)的作用。以下分別介紹了電容器分相差壓保護(hù)和不平衡電壓保護(hù)的原理和接線，通過算例分別對(duì)兩種不平衡保護(hù)方式的整定值問題進(jìn)行了探討。

2 分相差壓保護(hù)

2.1 原理介紹

電容器組的分相電壓差動(dòng)保護(hù)，簡稱差壓保護(hù)。是通過檢測同相電容器兩串聯(lián)段之間的電壓，并作比較。設(shè)備正常時(shí)上、下兩段電容值相等，兩放電線圈一次承受的電壓相同，差壓為零。當(dāng)某段出現(xiàn)故障時(shí)，上、下段電容值將發(fā)生變化，因此就會(huì)產(chǎn)生差壓。

如圖1:單星形接線，電容器組每相 (以A相為例)由m并n串組成。當(dāng)某一元件故障時(shí)，由其本身的熔絲熔斷，將該元件切除，而完好的元件仍繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)同一并聯(lián)段中因故障切除K個(gè)小元件后而使運(yùn)行元件所承受的端電壓超過允許值時(shí)，兩放電線圈的二次出現(xiàn)差壓，當(dāng)這一差壓超過整定值時(shí)，分相差壓保護(hù)動(dòng)作將該相切除，以保證電容器組的安全運(yùn)行。

圖1 分相差壓保護(hù) (以A相為例)

2.2 保護(hù)接線

集合式電容器每相組合為m并n串，將每一相平分為上、下兩段，每段接一放電線圈，兩放電線圈的變比相同，二次線圈反極性串聯(lián)后接入電壓繼電器，即構(gòu)成差壓保護(hù)。

這種接線方式不受三相電壓的不平衡和單相接地故障的影響，故障時(shí)分相動(dòng)作。缺點(diǎn)是當(dāng)某相的兩個(gè)串聯(lián)段內(nèi)的電容器同時(shí)發(fā)生故障且故障臺(tái)數(shù)相同時(shí)，不能正確反映，即差壓保護(hù)對(duì)上下段對(duì)稱故障不起保護(hù)作用，存在保護(hù)死區(qū)。

3 不平衡電壓保護(hù)

3.1 原理分析

不平衡電壓保護(hù)也反映的是電容器組內(nèi)部的不平衡現(xiàn)象。正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓平衡，放電TV開口處電壓為零，當(dāng)電容器某相內(nèi)部元件損壞，將引起電容器組三相電容不平衡，三相電容器的端電壓將不再對(duì)稱，在放電TV的開口處就會(huì)出現(xiàn)零序電壓。

3.2 保護(hù)接線

不平衡電壓保護(hù)無需專用電壓互感器，靈敏度高，但容易受到系統(tǒng)電壓不平衡的影響。

4 算例

4.1 相電壓差動(dòng)保護(hù)

整組容量為6000kvar，單臺(tái)容量2000kvar的集合式并聯(lián)電容器，額定電壓，內(nèi)部單元接線方式為2并5串，單元內(nèi)部接線方式為40并，帶內(nèi)熔絲，放電線圈 (3－1W，其分相差壓保護(hù)定值計(jì)算如下:

已知:m=40，M=2，N=5;kv=1.15;

最大允許切除的小元件數(shù)k

根據(jù)規(guī)程中提供的公式:

取k=12

式中:k—為因故障切除的同一并聯(lián)段中的電容器小元件數(shù)，k=1～m的整數(shù)

kv—為過電壓系數(shù)，kv=1.1～1.15

m—為單臺(tái)密集型電容器內(nèi)部各串聯(lián)段并聯(lián)的電容器小元件數(shù)

M—為每相各串聯(lián)段并聯(lián)的電容器臺(tái)數(shù)

N—為單臺(tái)密集型電容器內(nèi)部的串聯(lián)段數(shù)

繼電器的動(dòng)作電壓

式中:UEX—為電容器組的額定相電壓

ny—放電線圈變比

動(dòng)作時(shí)間的整定

為了躲開關(guān)不同期合閘取0.1～0.2s

4.2 不平衡電壓保護(hù)

整組容量6000kvar，單臺(tái)容量2000kvar的集合式并聯(lián)電容器，額定電壓，每相組合150并5串，放電線圈二次側(cè)電壓為100V，開口三角保護(hù)電壓取自放電線圈，其不平衡電壓保護(hù)定值計(jì)算如下 (符號(hào)意義同上):

已知:m=150，n=5，kv=1.15

(1)最大允許切除的小元件數(shù)k

取k=22

(2)繼電器的動(dòng)作電壓

(3)動(dòng)作時(shí)間的整定

為了躲開關(guān)不同期合閘取0.1～0.2s

5 整定時(shí)需要注意的問題

1)電容器組的額定相電壓，不論是差壓保護(hù)還是不平衡電壓保護(hù)，公式中使用的都是電容器組的額定相電壓，而不是相間電壓，兩者之間相差倍。

2)放電線圈TV變比選錯(cuò)，二次值的計(jì)算，關(guān)鍵是選對(duì)TV變比，TV變比的大小決定于放電線圈。如4.1中，放電線圈型號(hào)為 FDR3C－( 4.8+7.2)/3－1W，應(yīng) 選 7.2/槡3 kV/100V=41.6，不應(yīng)選 4.8/100V=27.7，或4.2中的 12/100V=69.3，TV變比選小了，對(duì)設(shè)備的安全不利，選大了，保護(hù)容易誤動(dòng)。

3)集合式電容器過電壓倍數(shù)kv一般比分散式電容器高，計(jì)算時(shí)應(yīng)取規(guī)定范圍的高值。

4)整定不平衡電壓時(shí)，應(yīng)實(shí)測開口三角正常運(yùn)行的不平衡電壓，以滿足設(shè)備廠家的要求。

6 結(jié)論

綜上所述，不同廠家的設(shè)備，即使整組容量相同，由于其內(nèi)部串并聯(lián)關(guān)系不同，接法不同，采用的不平衡保護(hù)方式也不同。在沒有現(xiàn)場實(shí)測值的情況下，通常采用15V，0.2s的經(jīng)驗(yàn)值。這在電容器運(yùn)行中存在安全隱患，即有些情況，要么定值偏大起不到保護(hù)電容器作用;要么定值偏小，運(yùn)行中保護(hù)經(jīng)常誤動(dòng)，電容器不能正常投入。因此，除了參考廠家提供的差壓或不平衡電壓定值外，還必須弄清楚電容器內(nèi)部串并聯(lián)關(guān)系，對(duì)照規(guī)計(jì)算公式及適用條件進(jìn)行計(jì)算整定。

［1］DL/T584－2007.3kV～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程 ［S］.

［2］B50227—1995并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材 ［Z］.