浅谈电力电容器保护技术

贾伟英

摘 要：电力电容设备流经的电压均衡、稳定对提升电力功率因数以及减少线路的磨损等步骤具有较好的作用，但是又比较容易受到来自电压以及电流的危害，所以点电力电容设备的保护对电力电容设备本身的使用寿命以及提升自身功能效率甚至对电力系统的整体正常工作都有着重要的意义，文章就从保护电力电容设备措施的电压、电流、不平衡保护等方面进行研究。

关键词：电力电容器；过电压；不平衡保护

1 电流保护

保护电容设备的电流主要有两点：电流速度切断时的保护以及流经电流时的保护。电容设备的套管以及引线的短路事故都需要保护，所以装置了流经电流时的保护，其也可以当做电容设备内部事故的后备保障。在电容设备的短路设备回路电流互感设备两侧装置流经电流保护设备。一般情况下分为过流和速度切断两部分，速度切断的动态电流流量在最小的情况下引线相间短路，要大于2来进行修整保护的灵敏度。

当电容设备引出接触的母线、放电电压设备、电流互相感应设备以及串联电抗设备等再回路运行时出现相间短路，或者电容设备自身全部零配件或者一部分零配件被击穿后发生相间短路，电路设备体系自身就会形成很大的短路电流，短路电流会对电力电容设备产生无法弥补的损害，所以为了预防这种情况发生，应该在电容设备的内部装置过电流和速度断电保护。

电流速断保护的动作电流按在最小运行方式下引线相间短路，起保护灵敏度大于2来整定，利用动作时带有0.1～0.2s的延时来躲过电容器的充电涌流，进而对电力电容系统进行保护，其通常以在三相电容器端在最小运行方式下发生两相短路时，保护具有足够灵敏度来整定动作电流为标准。

除速断保护之外，电容器的过电流保护是速断保护的后备，同时兼做电容器组的过负荷保护，其动作电流应该考虑以下三点：

①容器组的电容有±10%的偏差，使负荷电流增大；②电容器长期工作环境电流为额定电流的1.3倍；③合闸涌流冲击下不发生误动。

另一方面，电容器过电流保护最好采用反时限特性，并与电容器的过电保护相配合，建议两段电流保护均采用三相式接线以获得较高的灵敏度。

2 低电压保护

当电容设备在正常的工作使用中，突然发生断电现象或者没有电压，可能会导致电容设备体系发生两种不好的后续反应，致使电容设备体系发生损害。如，当电力体系在断电后恢复供电，电容设备如果没有立即切除，可能会导致变电设备带电设备合闸，发出谐振过电压，导致变电设备或者电容设备的损害。除了这种情况之外，电路体系在断电开始供电的刚开始，变压设备还没有全都带有负荷工作，母线电压又比较高，这种现象也会容易引发电容设备形成过电压，所以从每个现象来看，都需要在电力电容设备上装置过电压保护设备。

一般情况下。电力电容器低电压保护的动作电压可以取值为

Uop=（0.5-0.6）Un/nb，

其中，Un表示系统额定电压，nb表示电压互感器变比。

当Uop取值在0.5Un/nb及以下时，互感器二次一相熔丝熔断也不会使低电压保护误动作，为避免同级电压出现短路时低电压保护误切电容机组。应以时限躲过。

3 过电压保护

过电压保护：外部工频的电压提升是通过电压继电设备来反应的，电压继电设备一般装置在放电用电电压互感设备或者放电线圈的二次侧。在一条母线上如果连接了几个电容设备时，可以在母线电压互感设备的二次侧装置电压继电设备，几个电容设备共同使用一套过电压保护设备。电容体系形成的过电压，可以只考虑对称的过电压。电压继电器返回的系数不能再零点九八以下。现在我国电力体系中广泛的应用电脑保护措施，其返回的系数都在零点九八以上。过电压配件的电压是额定电压的一点一倍到一点三倍，并且工作时间不能高于电容设备许可的时间。

4 不平衡保护技术

在一组电容器中，由于故障切除或者一部分电容器发生短路后，剩余的电容器承受的电压大小和电容器组的接线方式、每组并联的台数、串联的段数等因素有关。内过电压保护的接线方式很多，对室内过电压保护的目的是防止电容器阻中因个别电容器故障切除后，健全电容器上的电压超过额定电压的1.1倍，如不及时处理这一情况并断开电容器组，就会造成其他电容器的损坏，对系统产生进一步的危害。

在一个电容设备的串联线路上都装置上电压互感设备，能够监测到电容设备从两段出现的工频过电压，但是这个技术一般都需要电压继电设备以及很多台电压互感设备一起功过，保护的过程也相当麻烦，而且费用很高，所以在实际工作中一般都使用不平衡保护措施来替代。这项措施的工作原理是监视一个电容设备在正常部位和损害部位之间的电压和电流等方面的不同，把这种不同当做开始保护的信号，当他的数值比整定值高的时候，会自动进行保护切除有故障的电容设备。

电容设备链接线路的方式不一样，造成不平衡保护的方式也是不一样的，其中主要有零序电压、差压、零序电流保护。当系统线路在正常工作中或者接地系统没有麻烦的时候，三相电压或者电流的向量只存在少量的不平衡电流或者没有；而当接地线路遇到麻烦时或者线路运行不正常的时候，零序电流和电压二次回路中都会发现大量的电压和电流，促使保护设备工作并且发出故障信号。

目前在城市电路系统或者主要变电站中，大部分采用的不平衡电压保护，是将电容器组的三相电压互感器二次头尾相接（A相非极性端连接B相极性端，B相非极性端连接C相极性端），并从A相极性端和C相非极性端引出二次线形成差电压回路，将此电压接^保护装置来判别，使之动作并发出信号或者切除故障回路。

不平衡保护技术的要点包括了七个方面：

（1）和熔断设备一起配合保护，可以确保在整套的电容设备组合发现故障电容设备切除之前就已经检测并且切除，确保电容设备体系的正常工作。（2）要具备适当的灵活度，因为切除了单独的电容设备而造成其他的电容设备的过电压小于百分之五时，就要发出警告信号。当过电压超过标准电压的一点一倍时，就应该自动跳闸或者关闭。（3）其工作延长时间要短一些，这样方便降低因为电容设备诱发燃烧事故引发的破坏，预防其他的电容设备的过电压时间比标准时间长。动作延时必须要时间短，预防在断相故障或者单项故障时，不平衡保护的电压或者电流互感设备以及继电设备受到过电压的影响而发生损害。（4）保持最合适的不平衡保护的时间，避免发生涌流、外电路的地线接触不良、避雷、近处设施的投切、断路器运作不统一等问题下有某时间不平衡，出现不平衡保护措施做不好，一般状态下，电容设备可以使用不平衡保护有0.5秒的延迟。（5）谐波过滤设备必需被安装在不平衡保护回路上，减少谐波电压出现的影响，电容器设备有时会出现暂态过电压，这必需采用有效的保护防护方法。（6）不平衡保护的特点就是具有闭锁特性，在进行跳闸程序的时候也会关闭电容器设施的自动投入，有效的阻止了损坏的电容器设施进行再次运行。（7）因系统与电容器设施的公差导致的固有不平衡不能超过不平衡保护的值。

目前整个电力中电力电容设备是占有一定地位的。在以后的电力工程的发展历程中，对这方面的保护措施有着不可磨灭的作用，不过现在中国这方面的保护技术比较落后，不比西方国家的技术，远远满足不了我们的需求。这就需要我们不断的研究与发现，从电流电压保护措施出发，将不平衡保护多种新型技术为基础，这样电力电容设备的保护措施能向着更好的方面发展。

参考文献

[1]束雄董.电容系统保护综连[M].上海同济大学出版社，2006.

[2]涂全波.现代线路保护实践教程[M].成都电子科技大学出版社，2003

[3]汪芳.查尔斯.柯里亚.电气工程中的细节[M].北京.中国教育出版社，2009.

[4]刘冠军等.电容器教学论[M].高等教育出版社，2007.

[5]李艘笃.现代城市电力维护系统改革的几点思考.昌吉学院学报.2008.