并联电容器组保护装置频繁动作的调查分析.doc

并联电容器组保护装置频繁动作的调查分析摘要:针对近年来电网中并联电容器运行时经常出现保护动作跳闸的现象，深入现场进行调查，并借助于便携式波形记录仪，对电容器正常运行及投切时的电气量的变化过程进行测试，发现了电容器一次结线及相关二次回路、保护整定等方面的问题，提出了规范一二次结线，调整保护整定原则，完善检测手段等改进建议，有利于提高电容器组的投运率和延长其使用寿命。关键词：电容器组继电保护波形分析整定原则1引言在电网中为了支撑负荷侧电压，提高长距离输电线路的传输容量，负荷中心一般都大量安装无功补偿设备，通常在变电站低压母线上装设并联电容器[1、2]。为了限制合闸涌流，滤除部分高次谐波，在电容器靠电源侧或中性点侧串接电抗器，其接线方式大多采用单星形接线（不地接）。近年来，电容器组保护动作跳闸频发，通过外观检查和对电容器本体的测试发现有极少部分是电容器内部真正有故障，而大部分是本体没有问题，保护装置本身也没有问题，常常花费了大量的精力去查找、试验、分析，结果不尽人意。笔者从电容器结构、保护配置、原理入手，结合现场调查和试验进行了分析和研究。2电容器组结线由于大部分变电站都采用综合自动化模式，实现无人值班，为了节约占地面积，减少运行维护，普遍采用集合式电容器组，再串联电抗，并接放电线圈（TV2），母线电压互感器（TV1）结线简图如图1，还有一种结线就是电抗器串于电容器之后（即靠中性点侧）。文献[9]规定，干式空芯电抗器宜放置在电容器组的电源侧，普通型铁芯电抗器宜放置在电容器组的中性点侧。图1典型集合式电容器组结线简图3保护原理及配置3.1电流速断保护。作为电容器组外部短路故障的保护。电容器组在投切过程中，即使有串联电抗器，其涌流仍然很大，可达到额定电流的8-10倍，振荡衰减时间为1/5周波（4ms），如果将定值设定为3-5IE，应将保护出口时间设为0.1-0.2s[3]。显然时间取0s是不合理的，尤其是电容器组普遍采用了微机保护，响应时及短（＜20ms）。3.2过电压保护。是在系统过电压情况下使电容器组能迅速脱离电源。一般取母线（TV1）线电压。Upz=Kv（1-XL/Xc）UE………………………(1)UE为电容器组额定线电压，Kv为过电压倍数，取1.1[4]。如电容器额定电压为11/,电抗率为6%，则UDZ=114V。需要强调的是不要混淆电容器额定相电压（UEX）和电网（母线）额定相电压（Ue）两个不同的概念。电容器运行时，它们之间的关系如图2所示，图2电容器相电压与母线电压及电感电压的关系很显然，电容和电感电压的矢量和等于电源电势，即电容器上电压＞电源电势[5]。由于串入电抗器后，引起电容器运行电压的升高，此时电容器电压按下式计算。Uc=………………（2）式中Uc为电容器端子运行电压，Us为母线电压，s为每相的串联段数，K为电抗率，考虑到电网中的运行环境（谐波、投入后引起电网电压升高）等因素。U.=………………（3）串联电抗器的额定电压ULN=U..K[8]………………（4）当USN=10kv，s=1,k=4.5%时，U.=10.995/kvULN=0.286kv随着放电线圈制造工艺的进步，放电线圈已达到0.5级的高精度，且放电线圈直接并联在电容器两端，可以从放电线圈二次侧取过电压保护定值的电压，其定值计算很简单，选择放电线圈二次电压的1.1倍即可[3]。3.3单星型接线电容器组零序电压保护。其电压一般取放电线圈（TV2）二次构成的开口三角电压（3U0）。主要作为电容器内部故障的保护。这种保护方式的优点是不受系统接地故障和系统电压不平衡的影响，也不受三次谐波的影响[6]。正常运行时不平衡电压的估算，按文献[7]的推导：开口三角电压U△bp=Ks（△Zab+△Uab）………………（5）式中Ks=式（5）可以看成由两部分组成：前一部分为系统影响因数Ks，包括系统电压的影响、系统谐波电压含量的影响、系统电压不平衡的影响；后一部分是电容器三相阻抗偏差及测量单元误差的影响因素。按式（5）计算结果，U△bpmax为4.19V[7]。而按文献[4]的整定原则和公式计算出的开口三角保护定值很小，一般为2-3V。以太子庙304电容器组为例计算如下：型号：BFMH11/-7200-3W，集合式，每相3并4串（单元），单元为40并。K=………………（6）UCH=………………（7）按照公式（6）、（7）计算得K==18.8，取19UCH==4.56（V）UDZ==3.6（V）正常情况下保护容易出现误动，可以采用适当降低灵敏系数Klm，取下限1；提高过电压系数kv，取上限1.15，以提高定值，降低保护