电容器组不平衡保护动作原因分析

唐媑基/国网青海省电力公司海北供电公司

电容器组不平衡保护动作原因分析

唐媑基/国网青海省电力公司海北供电公司

电网的安全稳定运行是我国经济建设发展的基础保障，电能是工业生产以及人们日常生活中重要的能源，所以要加强电网的安全运行管理。在电网结构系统中，电容器组是重要的组成部分，常用于变电所中，在母线上做无功补偿，为变电运行提供了基础的保护。但是由于电容器组在运行的过程中，会受到高温、高压以及潮湿环境的影响，会加速绝缘的老化，致使电容器元件发生击穿等不安全现象，而电容器组不平衡保护是发生频率较高的故障，严重影响到电网运行的安全性和可靠性。文章对于电容器组不平衡产生的原因进行了分析，然后进一步阐述了保护动作的故障诊断，对于提高电容器组运行的安全性具有重要的意义。关键词：电容器组；不平衡保护；电容量；不平衡电压

引言：随着电力系统的升级改造，对于电网的运行程序以及各项电气设备都有所调整，在运行效率方面有所提高。电网的运行质量至关重要，直接关系到用户的生产生活状况以及电力企业的经济效益，所以要加强电网运行的安全性和稳定性。电容器组主要是为电力系统补偿无功功率的装置，具有提高功率因素，降低线路损耗，改善电能质量的功能，为保证电容补偿装置的安全稳定运行创造了有利的条件。但是在电容器组运行的过程中，会受到运行环境的影响而出现不平衡保护动作，直接影响到电网运行的安全性。所以要对电容器组不平衡保护动作的引发原因进行分析，然后有针对性的制定出防范措施，为电网的高效稳定运行的创造有利的条件。

一、电容量不平衡保护

电容量不平衡保护主要是对电容器内部的故障采取保护的一种措施，在发生故障时，能够及时的采取保护措施，隔离故障点，保证电容器的安全运行。在电容器的内部装置中，如果任何一个元件器被击穿护着熔断器熔断时，都会导致电压电流的幅值出现变电，但是幅度不会太大，所以不会引发电压电流保护动作跳闸。但是却可以引起电容器串联段上的电容器电压超过1.1倍的额定电压，在长期运行的情况下，会导致安全事故的发生，所以电容量不平衡保护此时会跳开断路器，隔离故障点，从而保护电容器。

电容量不平衡保护方式分别有：开口三角电压保护（用于单星形接线的电容器组）、相电压差动保护（用于串联段数为两段及以上的单星形电容器组）、桥式差电流保护（用于每相能接成四个桥臂的单星形电容器组）、中性点不平衡电流保护（用于双星形接线电容器组）。

二、不平衡电压的产生原因

在110kV和220kV电压等级的变电站中，电容器组不平衡保护多采用开口三角电压保护，以下以开口三角电压保护为例分析其动作原因。由于三相电路和电源的不完全对称，即使在电容器组正常运行时，其中性点电位亦会发生偏移，因而在接成开口三角的放电线圈二次侧就会出现零序电压，就是上述的开口三角电压，也就是不平衡电压，它的大小表示不平衡程度。

1.电容器组三相电容量不平衡会产生不平衡电压。

中性点不接地的星型接线电容器组，当三相之间电容值不平衡时，运行中会产生电压分布不均衡情况。电容值小的某一相或某一个串联段承受的电压高，电容值不平衡加大则电压分布不均衡也随之加大。假如相间电容量偏差达到6%额定电容（即异相电容量的最大值与最小值之比为1.06），不平衡电压将达到近6%电容器组额定相电压。

2.电网电压三相不对称平衡会产生不平衡电压。

假如三相电源电压幅值偏差士2%，相位与基准相差1°，不平衡电压能够达到6%电容器组额定相电压。可见电源影响不容忽视，至于电源电压中谐波含量也会产生影响，不过其影响比基波小得多。

3.三相放电线圈性能差异会产生不平衡电压。

如果三相放电线圈性能（含伏安特性）差异大，即使在一次系统平衡的情况下，也会在二次侧产生虚假的不平衡电压，甚至引起保护误动，这种现象曾有发生，因此，应注意放电线圈的选用和产品质量把关。

三、不平衡保护动作后的故障查找

1.接头发热对电容器组运行的影响。

接头发热是电容器组常见的故障之一，因为一旦电容器投入运行，就会在额定电流下满载运行，此时，如果接头不规范，就会出现发热的现象。因为电容器的母线为铝排，而电容器之间是考铜绞线连接，所以在铜铝导体连接时，应该采用铜铝过渡接头，在检查接头时，要看其是否采用了铜铝接头。此外，还应该检查电容器组用隔离开关、接地刀闸等设备接头是否有松动，接点是否接触良好，这些均会引起接头发热，使电容器组不能正常运行。

2.合闸时不平衡电压和时间配合不好。

电容器组断路器合闸过程中，会产生不同程度的过电压，这个过电压会使放电线圈的励磁特性曲线发生变化，在放电线圈的二次侧出现一个大于保护定值的零序电压值，若在保护定值延时范围内，零序电压衰减后的值仍大于保护定值，就会造成保护误动。这种情况下，应把保护定值略微调大一点。另外，在放电线圈定货技术协议中，应提高放电线圈的过电压能力。

3.电容器与电抗器配合不良。

在电容器产品制造过程中存在容差，电容器组安装时不可能调配完全均衡，即从理论上讲希望容差为零，使电压达到均衡分布，实际上无法办到。电气装置安装相关规定中对电容偏差有一定的要求，电容器的实测电容值与额定值的偏差不超过额定电容值的-5%～+10%。在安装施工中，如果将电容量正偏差的电容器均放在一相上，会造成电容器组三相电容量的不平衡，但此时符合规定的要求，若此时放电线圈三相变比或角差也有偏差，刚好电容器的正偏差和放电线圈的正偏差碰到一起，有可能造成跳闸。

4.电容器三相电容量不平衡或放电线圈变比不一致。

电容器三相电容量不平衡或放电线圈变比不一致是电容量不平衡保护保护动作的主要原因。一般情况下，电容器组的差压保护是从放电线圈二次线圈获取电压的。这样做的好处是当电容器发生内部故障后，三相电容量会出现不平衡，放电线圈二次电压就会出现超过定值的电压，使电容器组保护动作。

四、结束语

电容器组对于电网运行的安全性有重要的影响，一旦出现不平衡保护动作，会对电网的运行质量产生严重的影响，所以要对电容器组的不平衡保护动作严格控制。出现这种现象的原因可能是装置本身质量不达标或者安装不当造成的，这在运行初期会有所表现，所以在这个环节，可以加强采购、质量检验以及安装技术的控制。复杂的运行环境以及操作程序的不规范也是引发不平衡保护动作的原因，所以对运行环境要经常检查，并且制定电容器日常巡检制度，提高监控力度，及时发现问题及时解决。提高电容器组的保护水平，为电网的安全稳定运行提供有利的保障。

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