析电容器电压保护在电力系统中的应用

2013-04-23宁夏电力公司中卫供电局李永增

电子世界 2013年2期

宁夏电力公司中卫供电局李永增

1.引言

随着国民经济的发展，负荷日益增多，供电容量扩大，无功补偿工作必须相应跟上去。用电容器作为无功补偿时，投资少，损耗小，便于分散安装。变电所安装的高压并联补偿电容器（简称电容器），通常是一定数量的电容器单元按需要连接而成的电容器组合．为了根据负荷及电压的变化情况及时调整，必须依实际需要及许可条件，将总容量分为若干组。

电容器在交流电压作用下能"发"无功电力（电容电流），如果把电容器并接在负荷（如电动机）或供电设备（如变压器）上运行，那么，负荷或供电设备要"吸收"的无功电力，正好由电容器"发出"的无功电力供给，这就是并联补偿。并联补偿减少了线路能量损耗，可改善电压质量，提高功率因数，提高系统供电能力。如果把电容器串联在线路上，补偿线路电抗，改变线路参数）这就是串联补偿。串联补偿可以减少线路电压损失，提高线路末端电压水平，减少电网的功率损失和电能损失，提高输电能力。

电容器组内部故障我们常用不平衡电压和差压两种方式进行保护；由于电网外部故障设置的欠压和过压保护。本文介绍了不平衡电压、差压保护、欠压保护和过压保护在电网中对电容器保护的应用情况。

图1 不平衡电压保护原理框图

图2 一次放电电压互感器的二次绕组抽取方式图

图3 差电压保护原理框图

2.不平衡电压保护

电容器的不平衡电压保护，又称开口三角形保护，标准名称为零序电压保护。

电容器内部发生故障后，将引起电容器组三相电容不平衡。电容器组的各种主保护方式都是从这个基本点出发来确定的。

电容器不平衡电压保护主要针对单台电容器的内部故障，它主要反映电容器内部故障和正常段电压构成的内部故障保护，即开口三角电压保护。每相电容器设有一个放电电压互感器，该TV二次为三角形接法。正常运行时，三相电容器均衡，开口三角电压值几乎接近为0，保护不动作，当某一相电容器组单缸电容器出现内部故障，该相电容量发生变化，此时三相的电容量不平衡，产生的开口三角电压，只要3U0超过整定值时，保护就动作，切除故障电容器组。

单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。不平衡电压保护主要反映电容器组内部故障。保护用于不平衡电压或接成开口三角形的差电压保护。不平衡电压保护原理框图接线方式如图1。

一次放电电压互感器的二次绕组抽取方式图，其中670是极性端，671是非极性端。

图4 欠电压保护原理框图

图5 过电压保护原理框图

图6 不平衡电压保护

3.差电压保护

差电压保护主要反映电容器组中的电容器内部击穿故障。

差电压保护原理框图如图3。

4.欠电压保护

为防止系统故障后线路断开引起电容器组失去电源，而线路重合又使母线带电，使电容器组因电压累积而过电压损坏，设置欠电压保护。为避免PT三相断线引起欠电压误动，增加了有流闭锁条件，并且可以投退。欠电压保护原理框图接线方式如图4。

5.过电压保护

过电压可选择动作于跳闸或告警。为防止电容器未投时误发信号，过电压中加有断路器合位判据。过电压保护取母线电压。

过电压保护原理框图接线方式如图5。

6.电压保护二次回路设计常见问题

6.1 欠电压和过电压保护使用的是母线电压，在二次上过一级三相交流空开进入保护装置，在正常运行方式下，若空开损坏或二次回路PT断线，将造成欠电压保护误动，故在原理上设计电流闭锁，来防止这种误动；

6.2 不平衡电压保护是每一个放电电压互感器的二次绕组A611，A613；B611，B613；C611，C613组成开口三角，611是极性端，613是非极性端，如图6。

6.2.1 在设计时，L611过一级保险才进保护装置。正常运行情况下，L611对A613是没有电压的，所以在正常运行下，此保险将无法监视，若损坏，故障时不平衡电压保护将拒动，电容器将烧坏，对电网的电压合格率和电网的稳定情况将带来不稳定因素。去掉此保险即可。

6.2.2 在电网上运行的不平衡电压保护，还有在组成开口三角之前各支路串一级保险，这种情况若电容器正常运行，若其中一个保险或两个保险损坏，则造成不平衡电压保护误动，这种接线方式也是不可取的。

图7 放电电压互感器的二次绕组的抽取方式图

6.3 差电压保护，是每一个放电电压互感器的二次绕组A611，A613；B611，B613；C611，C613，每一相组成差电压，正常运行611对613是没有电压的，故障时将产生差压，接入保护装置差电压通道，达到差压定值时，保护动作，切除故障，保护电网和电容器。图7是放电电压互感器的二次绕组的抽取方式图。