有关变电站电容器保护的部分阐述
宁夏嘉泽新能源股份有限公司 李辉
作者简介
李辉，1990 年 3 月，宁夏嘉泽新能源股份有限公司生产运维部副主任，主要研究电力系统分析、继电保护及自动化相关工作。
【摘 要】本文介绍了现有变电站内大部分电容器保护的一些项目，保护逻辑，通过对保护装置实际调试过程中遇到的一些问题进行总结分析，最终整理出对电容器部分保护的注意事项以及相关保 护的接线方法。
【关键词】电容器保护 放电线圈 电容器 极性
一、电容器组简介
一般在变电站的低压侧通常会装设并联电容器组，以补偿无功功率的不足，来提高母线电压质量，降低电能损耗，达到系统稳定运行的目的。
并联电容器可以接成星形接法，也可接三角形接法，需要指出，相同容量的电容器接成三角形时，发出的无功功率是星形连接的3倍，但每相电容器上承受的电压是星形连接时的倍(绝缘要求相应提高)。
在较大容量的电容器组中，电压中的小量高次谐波，在电容器中产生较大的高次谐波电流，容易造成电容器的过负荷，为此可在每相电容器组中串联一只电抗器以限制高次谐波电流。
二、电容器故障和电容器保护
电容器组的一般故障和不正常运行情况如下：
1、断路器之间连接线以及电容器组内部连线上的相间短路故障和接触故障保护
电容器组与断路器之间连接线以及电容器组内部连线上的相间短路故障和接触故障，应装设带短时限的过流保护，动作于跳闸。
2、内部故障保护
并联电容器组由许多单台电容器串、并联组成。对于单台电容器，由于内部绝缘损坏而发生极间短路时，由专用的熔断器进行保护。熔断器的额定电流可取1.5—2倍电容器额定电流。由于电容器具有一定的过载能力，一台电容器故障由专用的熔断器切除后对整个电容器组并无多大的影响。
3、多台电容器切除后的过电压保护
当多台电容器内部故障有专用熔断器切除后，继续运行的电容器将出现不允许的过载或过电压。
目前，系统中运行的电容器组常用的保护为：不平衡电压保护、差压保护。保护原理随接线方式的不同而不同。
(1)电容器组为单星形接线式常用不平衡电压保护
图1 不平衡电压保护接线方式
当电容器一次接线方式为如图1所示接线方式时，则二次接线随之采用不平衡电压保护方式， 即零序电压保护，电容器的放电线圈的二次接线为开口三角接线，当三相电压其中有一相的电容器组内部故障有专用熔断器切除后，则三相电压不平，因而产生零序电压，即不平衡电压，当不平衡电压达到保护装置不平衡电压定值时，保护装置保护动作，断开断路器，切除该组电容器。
当以图1接线方式接线时，对放电线圈的极性试验应当以放电线圈A侧为正，X侧为负，二次线圈以a侧为正，x侧为负，打出来的极性为正极性，即为正确。
(2)电容器组为单相星形接线且每相由两组电容器串联组成时常用差压保护
图2 差压保护接线方式
如图2所示即为电容器差压保护接线方式。正常运行时组两串联段上电压相等，差压为零。当某相电容器组内部故障由专用熔断器熔断切除后，两串联段上电压不相等，该相出现差压，达到差压保护定值后，保护动作，断开断路器，切除该组电容器。特别注意的是，当电容器以该种接线时，放电线圈的二次绕组因是每一相的第一组绕组的x1第二组绕组的x2短接，切记不可将第一组绕组的x1与第二绕组的a2短接，如果接错，则每相电压不平，保护会动作。验证接线有没有接错，可以用极性测试验证，极性测试表如下：
表1 差压保护放电线圈极性表
注：表中全部以—前为正、—后为负进行极性测试，测试结果+为正极性，—为负极性，0为没有变化。
4、电容器组过电压保护
电容器组的过电压保护是指在在供电电压正常情况下，电容器组内部故障N台电容器切除后，是电容器上电压分布不均匀，保护切除电容器组是该段上剩余电容器不收过电压损坏。电容器组只能允许在1.1倍额定电压下长期运行，当供电母线稳态电压升高时，过电压保护动作。过电压保护逻辑如下：
图3 过电压保护逻辑
如图3所示，当断路器合为或装置检测有流时，若Uab或者Ubc或者Uac的电压大于过电压定值时，过电压保护动作。
5、电容器组低电压保护
当供电电压消失时，电容器组失去电源开始放电，其上电压逐渐降低。若参与电压未放电到0.1倍额定电压就回复供电，则电容器组上将承受高于1.1倍额定电压的合闸过电压，导致电容器组的损坏，因而需装设低电压保护。低电压保护所用电压接于高压母线电压互感器的二次侧。保护逻辑图如下：
图4 电容器低电压保护逻辑
由图4可见，当断路器合位时，只有当三相电压同时降低到低电压动作定值时，保护才可动作;同时，为了防止PT二次空开误跳造成PT二次失压引起电容器低电压保护误动，保护经有流闭锁，当供电电压消失后，参照电流闭锁定值，判断电容器有无电流，如果有流，则判为PT二次空开误跳，电容器保护不应该动作，于是断路器跳闸闭锁;如果无电流，则认为电容器保护应该动作，跳开断路器。
三、结论
当变电站中有电容器时，电容器的保护具体选择应以现场实际情况而定，电容器组的多台电容器切除后的过电压保护选择不平衡电压保护或者差压保护应由现场电容器一次接线决定，切在相应的保护投入时应认真核对极性，防止极性的错误导致保护装置动作。
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