樂山電力股份有限公司電力調(diào)度中心 宋義東

并聯(lián)電容器保護(hù)配置的研究及其可靠性

樂山電力股份有限公司電力調(diào)度中心 宋義東

本文隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的提高，人們對(duì)于高壓電網(wǎng)的各項(xiàng)要求也正越來越高，尤其是關(guān)于其安全性以及運(yùn)行的效率問題。在我國，如今高壓電網(wǎng)運(yùn)行的主要設(shè)備便是并聯(lián)電容器，因此在電網(wǎng)行業(yè)有關(guān)于并聯(lián)電容器的保護(hù)問題是重中之重，在其保護(hù)配置方面也從未停止過研究的腳步，保護(hù)配置的可靠與否也是值得探討的方面。本文將從并聯(lián)電容器器運(yùn)行時(shí)的保護(hù)配置出發(fā)，研究其意義以及對(duì)其可靠性做出一定的闡述。

并聯(lián)電容器；保護(hù)配置；可靠性

0 引言

在當(dāng)今電網(wǎng)發(fā)展勁頭迅猛的時(shí)代，并聯(lián)電容器本身有著許多優(yōu)點(diǎn)，尤其是在提高輸電線路的送電能力方面，除此之外，并聯(lián)電容器還可以使得電能質(zhì)量得到很大提高與改善，將電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的損耗降至最低，帶來極高的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，由于其上述種種優(yōu)點(diǎn)的存在，其在變電站廣受歡迎。然而在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及其快速的今天，電網(wǎng)的規(guī)模也隨之日益擴(kuò)大，以及其容量也正不斷增加，因此在電力系統(tǒng)中并聯(lián)電容器也正越來越受到使用者的青睞。所謂使用的越多，隨之而來的問題也會(huì)日漸浮出水面。比如說在平常使用的過程中，并聯(lián)電容器很有可能發(fā)生故障，比如發(fā)生火災(zāi)或爆炸，而且故障發(fā)生的次數(shù)也較多，這些潛在的危險(xiǎn)很有可能造成電網(wǎng)時(shí)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性 。因此加強(qiáng)并聯(lián)電容器的保護(hù)配置的研究很有必要，并且如何提高其配置的可靠性也應(yīng)當(dāng)成為研究焦點(diǎn)之一。本文將以并聯(lián)電容器的保護(hù)配置為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)其展開詳細(xì)的分析與探討，并且對(duì)于如何提高其可靠性給出一定的建議。

1 如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器內(nèi)部故障

為了避免并聯(lián)電容器在運(yùn)行時(shí)發(fā)生難以預(yù)料的狀況故障，就需要定時(shí)定期對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的檢查以及維護(hù)，使其一直處于完整良好的狀態(tài)。首先要定時(shí)巡視檢查并聯(lián)電容器的開關(guān)，確保其正常穩(wěn)定地工作，同時(shí)也要注意觀察其開關(guān)的油位以及油色，根據(jù)動(dòng)作次數(shù)臨檢。一旦并聯(lián)電容器出現(xiàn)損壞，需要及時(shí)修復(fù)，如果修復(fù)不了的時(shí)候，則應(yīng)當(dāng)更換。有關(guān)如何發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電容器的內(nèi)部故障，比較有效的方法便是根據(jù)預(yù)試規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，檢查電容值的變化是否產(chǎn)生了偏差。如果電容器是用外熔斷器來進(jìn)行保護(hù)的話，如果出現(xiàn)電容量增大的情況，就應(yīng)當(dāng)立即停止運(yùn)行，避免其危險(xiǎn)性擴(kuò)大進(jìn)而發(fā)展成大面積的故障。

2 并聯(lián)電容器的保護(hù)配置

并聯(lián)電容器之所以受到國內(nèi)外高壓電網(wǎng)的廣泛運(yùn)用有一個(gè)原因便是其存在著上述的許多優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)的發(fā)展，市場需求量的日益增加，有關(guān)并聯(lián)電容器的使用量需求也正逐漸增加，因此需要加大對(duì)其保護(hù)配置的關(guān)注度。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)的安全性遭到破壞，就會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電容器發(fā)生一定的事故，此時(shí)不僅會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的正常運(yùn)行遭到一定的阻礙，更嚴(yán)重的是會(huì)給社會(huì)帶來一定的安全隱患。因此在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，利用保護(hù)配置來解決其有可能給電網(wǎng)帶來的安全問題很有必要。而保護(hù)裝置也不是千篇一律的，需要綜合現(xiàn)場的不同情況來分別進(jìn)行不同的選擇，并聯(lián)電容器的內(nèi)部故障保護(hù)主要有兩種類型，包括繼電保護(hù)裝置和電容器的熔絲保護(hù)，這其中內(nèi)部熔絲和外部熔斷器被視為電容器內(nèi)部故障的第一道保護(hù)屏障，繼電保護(hù)則為第二道保護(hù)。下面就將從這兩道保護(hù)配置來分別加以說明及闡述。

2.1 繼電保護(hù)方式

就目前我國的電網(wǎng)運(yùn)行工作看來，國家頒發(fā)的文件中工作重點(diǎn)之一便是繼電保護(hù)，其屬于安全Ⅰ區(qū)的范圍，因此如果要對(duì)其進(jìn)行控制便需要利用專用通道。根據(jù)目前發(fā)展的情況而言，在我國主要采取以下四種保護(hù)方式：首先第一種便是開口三角電壓保護(hù)，其次采用較多的是橋式差電流保護(hù)，第三種是相電壓差動(dòng)保護(hù)，最后一種則是中點(diǎn)性電流保護(hù)。上述四種保護(hù)方式雖然在并聯(lián)電容器運(yùn)行的過程中發(fā)生故障時(shí)能夠在一定程度上進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，然而其保護(hù)范圍也是有限的，如果出現(xiàn)了超出既定的保護(hù)值的狀況，便難以進(jìn)行及時(shí)有效的保護(hù)，更無法解決已經(jīng)發(fā)生的故障以及確定其發(fā)生的位置，會(huì)給維修工作帶來一定的阻礙。接下來就對(duì)以上所說的繼電保護(hù)方式的具體保護(hù)配置加以說明，具體分為以下幾種：

2.1.1 開口三角電壓保護(hù)，一般來說此種保護(hù)配置所針對(duì)的往往是單星型接線的電容器組，在國內(nèi)，其在中小型電容器組中廣受歡迎，主要是因?yàn)樵谶\(yùn)行過程中，由于放電電壓互感器的存在，其會(huì)產(chǎn)生不平衡電壓，這樣會(huì)二次接成開口三角，這種開口三角會(huì)將每相電容器存在的電壓差別精確反應(yīng)出來，除此之外，其優(yōu)點(diǎn)還在于安裝較為方便，過程簡單，更重要的是其工作中的靈敏度高。

2.1.2 橋式差電流保護(hù)，在高壓并聯(lián)電容器裝置中往往可裝設(shè)速斷保護(hù)和過流保護(hù)，這些保護(hù)動(dòng)作主要為跳閘。首先進(jìn)行分析的是速斷保護(hù)，如果運(yùn)行方式是最小的話，電容器組端部引線一旦出現(xiàn)兩相短路的情況，此時(shí)保護(hù)的靈敏系數(shù)很重要，必須要符合一定的系數(shù)要求；有關(guān)動(dòng)作的時(shí)間也有一定的限制，至少應(yīng)大于電容器合閘涌流時(shí)間。接下來是過流保護(hù)，其需要注意的地方主要在于動(dòng)作電流值，要求是必須與電容器組允許的長期最大過電流相比較更大。

2.1.3 相電壓差動(dòng)保護(hù)，高壓并聯(lián)電容器裝置在實(shí)際操作中需要裝設(shè)母線過電壓保護(hù)，由于其運(yùn)行時(shí)面臨的電壓較高，不僅如此，其容量也很大、串段比較多，這些種種問題都很容易導(dǎo)致放電線圈在運(yùn)行過程中出現(xiàn)意外，從而造成損壞。

3 熔絲保護(hù)方式

對(duì)于并聯(lián)電容器來說，其內(nèi)部的每個(gè)電容器單元都裝有內(nèi)熔絲，并且其內(nèi)部每個(gè)元件都串有一根熔絲，如果出現(xiàn)某個(gè)原件被擊穿的情況，此時(shí)跟其并聯(lián)的較為完整的原件隨即便會(huì)對(duì)其放電，此時(shí)便會(huì)造成熔絲在極其短的幾秒鐘內(nèi)迅速熔斷，進(jìn)而切除故障元件，這樣電容器便能繼續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行了。基于上述原因，必須要加強(qiáng)有關(guān)于外熔斷器的巡查以及監(jiān)視，其要點(diǎn)主要包含以下幾點(diǎn)：首先有關(guān)于外熔斷器的安裝角度，應(yīng)當(dāng)根據(jù)廠家的要求，符合其最基本的標(biāo)準(zhǔn)；其次需要檢查其彈簧，檢查其有沒有發(fā)生銹蝕的情況；最后也要注意指示牌的位置，要擺放的符合標(biāo)準(zhǔn)。熔絲一旦熔斷后，其間隙必須要具有一定的抗壓能力，首先至少要能夠承受住被他隔離的原件上有可能出現(xiàn)的穩(wěn)定電壓，以及在其正常運(yùn)行時(shí)的短時(shí)過渡過電壓。在熔絲的有限的壽命期限內(nèi)，應(yīng)當(dāng)具備一種能力，即可以承受得住和電容器電流最大允許值一樣大甚至大于其最大允許值的電流，這個(gè)值接著再除以其并聯(lián)熔絲通路數(shù)量；除此之外，還有其內(nèi)部另外的不同的元件損壞還有當(dāng)出現(xiàn)外部短路的情況時(shí)的放電電流值。

4 放電線圈

首先基于高壓并聯(lián)電容器的自身特點(diǎn)，在正常的工作實(shí)踐中，放電線圈與電容器的關(guān)系都是并聯(lián)的，并且其放置的位置處于絕緣框上。放電線圈之所以得到設(shè)備的運(yùn)用，主要便是要對(duì)于設(shè)備的快速放電問題加以一定的控制，然而在實(shí)際的工作中，當(dāng)放電線圈處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其本身就缺少著一定的所必須的保護(hù)措施，因此在其工作過程中往往會(huì)出現(xiàn)一定的運(yùn)行問題。同時(shí)也因?yàn)槿鄙俦匾臋z測手段，放電線圈有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)爆炸事故，并且這些事故還較為常見，因此加強(qiáng)對(duì)其的及時(shí)檢測迫在眉睫。放電線圈存在的一個(gè)較為有效的方法便是二次繞組，主要在于其可以作為電壓檢測裝置，之所以能夠達(dá)到這一目的，主要是因?yàn)樵谠O(shè)備的運(yùn)行過程中，如果當(dāng)電容器出現(xiàn)故障或者放電線圈出現(xiàn)故障的情況時(shí)，此時(shí)二次繞組的電壓便會(huì)隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因此工作人員為了及時(shí)有效的掌握到設(shè)備運(yùn)行的狀況，就必須對(duì)二次繞組進(jìn)行定期的檢測。

5 結(jié)論

根據(jù)以上所進(jìn)行的分析及闡述看來，在實(shí)際工作中，有關(guān)于高壓并聯(lián)電容器的保護(hù)配置問題往往都是值得電網(wǎng)行業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)問題，然而傳統(tǒng)的保護(hù)配置已經(jīng)不能達(dá)到有效對(duì)其進(jìn)行保護(hù)的目的，在一定程度上也會(huì)對(duì)其社會(huì)的安全性造成威脅，因此需要研究有效的保護(hù)配置，根據(jù)上文論述的繼電保護(hù)、熔絲保護(hù)以及放電線圈等，這些方式在實(shí)現(xiàn)對(duì)于電容器進(jìn)行有效檢測的同時(shí)也能夠?qū)τ诜烹娋€圈是否穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行一定的監(jiān)測，這樣能夠判斷二者的運(yùn)行狀態(tài)是否穩(wěn)定，進(jìn)一步來對(duì)于設(shè)備是否出現(xiàn)故障進(jìn)行判斷，最終就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于并聯(lián)電容器的保護(hù)。與此同時(shí)，這些方式的額定電壓與傳統(tǒng)方式相比較低，換句話說，其在運(yùn)行時(shí)花費(fèi)的成本較少，因此其可靠性也是十分高并且安全的。

[1]劉水平,蘇開云,楊文榮等.向家壩-上?！?00kV特高壓直流工程用并聯(lián)電容器及裝置的研制[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2010,(1).

[2]田慶,原敏宏,王志平等.交流特高壓試驗(yàn)示范工程電容器保護(hù)配置、整定及應(yīng)用原則探討[J].高壓電器,2010,(3).

[3]張霖.10kV并聯(lián)電容器組不平衡電壓保護(hù)動(dòng)作分析及探討[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2010,(2).

[4]盛國釗,姜?jiǎng)賹?倪學(xué)鋒等.不對(duì)稱接線內(nèi)熔絲高壓并聯(lián)電容器組的不平衡保護(hù)計(jì)算[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2013,(6).

[5]肖遙,夏谷林,張楠等.H和∏接線高壓濾波電容器組不平衡電流保護(hù)的定值計(jì)算及比較[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,(S1).