鄧立群

（內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000）

1 電力系統(tǒng)電容器概述

在電力系統(tǒng)中，無功功率的平衡將影響到整個系統(tǒng)的電壓波動，已成為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要因素。并聯(lián)電容器可以給用電設(shè)備提供無功，減少無功在輸電線路和變配電設(shè)備中的傳輸，有效地提高電力系統(tǒng)供電效率，電容器能否安全可靠地運行對整個電力系統(tǒng)意義重大。在實際應(yīng)用中，電容器故障發(fā)生率很高，合理配置電容器的保護(hù)裝置，是保證電力系統(tǒng)的安全運行的前提。

2 電容器的保護(hù)

目前針對電容器組的保護(hù)主要有兩個方面，一是電容器內(nèi)部的熔絲保護(hù)，二是電容器組的繼電保護(hù)。

2.1 電容器內(nèi)部的熔絲保護(hù)

電容器內(nèi)部的熔絲保護(hù)，又分為內(nèi)部熔絲保護(hù)和外部熔絲保護(hù)。集合型電容器裝有內(nèi)熔絲，故一般采用內(nèi)熔絲保護(hù)；由單只電容器構(gòu)成的分散型電容器組，其出線端多采用外熔絲保護(hù)。

2.2 電容器組保護(hù)原理

根據(jù)電容器組的故障和不正常運行狀態(tài)，電容器組的繼電保護(hù)應(yīng)設(shè)置過電流（過負(fù)荷）、過電壓、欠電壓保護(hù)；對于多串段組成的電容器組大都采用不平衡電壓保護(hù)和不平衡電流保護(hù)來反映各串段的過電壓（或欠電壓）情況。

2.2.1 電流保護(hù)

電容器裝設(shè)有定時限電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)，在電容器或電容器與絕緣子、斷路器、套管之間發(fā)生相間或?qū)Φ囟搪饭收蠒r及時切除電容器。定時限電流速斷保護(hù)動作值整定為3～5倍額定電流；為了躲過電容器投入過程中的涌流，保證保護(hù)的選擇性，動作時間設(shè)為0.1～0.2 s；以電容器端部引線故障校驗靈敏度，且靈敏系數(shù)不應(yīng)小于2。

2.2.2 電容器過電壓保護(hù)

過電壓保護(hù)是為了防止電容器因為運行電壓大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求而使電容器組遭損壞。引起電容器過電壓的原因有兩種，一種是外部過電壓，即系統(tǒng)中設(shè)備故障或開關(guān)投切時，引起系統(tǒng)諧振，電容器組過電壓。二種是內(nèi)部過電壓，即供電電壓正常，電容器組內(nèi)部切除部分電容器、故障或其他原因引起電容器組不平衡時，運行中的電容器電壓分配異常，而產(chǎn)生過電壓。實際工程中，本保護(hù)主要針對外部過電壓。

2.2.3 低電壓保護(hù)

低電壓保護(hù)是防止在電容器組所接母線電壓失去后，母線重新恢復(fù)供電時產(chǎn)生操作過電壓或諧振過電壓損壞電容器。在電容器母線失壓時，將電容器從電網(wǎng)中切除。動作值按照保證在所接母線失壓后保護(hù)可靠動作，且母線電壓恢復(fù)后保護(hù)能夠可靠返回的原則，整定為（0.2～0.5）額定電壓。動作時限為保證其選擇性按照大于本側(cè)出線后備保護(hù)動作時限，設(shè)定為0.2～0.5 s。

2.2.4 零序電壓保護(hù)

零序電壓保護(hù)的零序電壓來自開口三角形接線的電壓互感器二次側(cè)，也叫開口三角形保護(hù)，其接線圖如圖1所示。

圖1 開口三角形電壓保護(hù)

當(dāng)電容器組正常運行時，三相電源電壓對稱、三相電容值相等，故電壓互感器三相電壓之和為零，開口三角形輸出電壓為零。若電容器運行過程中某相有電容器被切除或擊穿后，三相電容器不再是對稱運行，電壓互感器二次側(cè)電壓之和不再為零，在開口三角處輸出不平衡電壓3U0，如果不平衡電壓大于保護(hù)整定值時，則保護(hù)動作跳閘。其動作值一般整定為2～5 V，動作時間為0.1～0.2 s。

2.2.5 電壓差動保護(hù)

電壓差動保護(hù)是測量每相中點電壓相對于該相線到中性點之間電壓的變化。其接線如圖2所示。

該保護(hù)適合于大容量的電容器組。因為大容量的電容器組一般采用雙星形線，保護(hù)對同一相兩個臂電容器之間的電壓比較。正常運行時，兩臂電壓平衡，電壓差幾乎為零。當(dāng)一臂中數(shù)臺電容器被切除后，兩臂電壓失去平衡，電壓差不為零，當(dāng)電壓差超過保護(hù)動作整定值時，保護(hù)動作與跳閘。

圖2 電壓差動保護(hù)

2.2.6 不平衡電流保護(hù)

不平衡電流保護(hù)是以電容器兩星形中點間的差流作為起動依據(jù)。正常情況下，電容器組對稱運行，中性點電位為零，電流互感器中電流幾乎為零。而在某一個星形接線中的電容器中出現(xiàn)擊穿或切除時，三相電容對稱性被破壞，中性點電位偏移，電流互感器中將有差電流出現(xiàn)，如果差電流大于整定值，起動保護(hù)跳閘。

2.2.7 橋差電流不平衡保護(hù)

橋差電流不平衡保護(hù)通常用于大容量電容器。將每相的電容器接成電容器對稱兩個臂，在兩臂中引入電流互感器。正常運行時，橋差電流幾乎為零，保護(hù)不動作；當(dāng)某臂中有電容器被切除，電橋失去平衡，當(dāng)橋差電流大于動作值時，保護(hù)動作切除故障相，該方法不受相間電壓不平衡的影響。

3 保護(hù)方法的改進(jìn)研究

主要對電容器保護(hù)的以下方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）系統(tǒng)諧波情況下過電壓保護(hù)；（2）不平衡電流保護(hù)方法。

3.1 諧波情況下過電壓保護(hù)

傳統(tǒng)電容器過電壓保護(hù)算法是通過采樣母線電壓序列值應(yīng)用傅氏算法等算出電壓峰值Um，然后由Um得出電壓有效值，由電壓有效值與過電壓保護(hù)動作值比較，判斷保護(hù)是否動作。

在諧波情況下電容器過電壓保護(hù)在算法和動作值整定上都有別于工頻條件，因為電壓峰值和有效值之間的關(guān)系不再是對應(yīng)的倍關(guān)系。我們用離散采樣的方法對諧波情況下的畸變電壓波形進(jìn)行分析，分別計算畸變波形的實測峰值Um和等效有效值、實際有效值。諧波條件下電容器過電壓保護(hù)跳閘時間及其選取的有效電壓值按照下面原則選取。

3.2 橋式差電流保護(hù)和不平衡電流保護(hù)方法的改進(jìn)

目前電容器組的微機繼電保護(hù)將過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、不平衡電流保護(hù)、橋差電流保護(hù)結(jié)合在一起使用。根據(jù)電容器微機保護(hù)的特性，在不平衡電流保護(hù)和橋差電流不平衡保護(hù)的故障識別中加入相電流的變化來進(jìn)行識別。這種方法可以根據(jù)故障相在發(fā)生故障時相電流的變化而判定有故障發(fā)生，從而克服不平衡電流保護(hù)和橋差電流不平衡保護(hù)的不足，該相電流可通過電容器的過流保護(hù)的三相電流互感器獲得。這里指的相電流是電容器組各相中的基波電流，它是電容器組各相的實際電流減去諧波電流的值。

4 結(jié)語

電容器組的繼電保護(hù)需要解決電容器組的過負(fù)荷以及引出線的短路、過電壓、欠電壓等的問題。當(dāng)系統(tǒng)電壓中含有諧波分量時，電容器組如發(fā)生諧波過電壓，且峰值電壓超過規(guī)定值，可通過對畸變電壓等效有效值和實際有效值進(jìn)行比較，對諧波條件下的過電壓保護(hù)進(jìn)行改進(jìn)。同時對橋式差電流保護(hù)和不平衡電流保護(hù)給出一種新的方法，對于原來對平衡性故障的拒動或誤動和不能夠識別故障相的情況進(jìn)行了改進(jìn)。電容器組的保護(hù)方式應(yīng)用，還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，從而進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

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