电容器异常跳闸的分析与处理

晏国明

摘 要：在电力系统运行过程中，时常会发生故障，为保证非故障系统及设备的正常运行，各级保护装置会立即断开故障设备，保证系统的稳定，但有些故障并非设备本身引起，而是受到系统的扰动引起。故笔者对本单位发生的电容器异常跳闸的事故进行了详细的分析，对故障的原因与处理措施进行了总结，以供参考。

关键词：电容器；保护跳闸；原因分析；处理对策

电容器是一种静止的无功补偿装置，它的主要作用是向电力系统提供无功功率，减少系统能量损耗，改善电压质量，提高功率因数，对提高电能质量有着举足轻重的作用，是保障电力系统经济安全运行的重要设备。

在长期运行工作中，因为运行环境、人为因素以及设计方面的问题，电容器故障屡有发生，严重影响了电网设备的稳定运行。但在电容器实际运行过程中发生的故障发现，并非所有的事故跳闸都是由电容器本身故障引起，如不能认真分析故障原因，对电网设备及电容器本身都会埋下安全隐患。

1 事故过程

中原油田供电服务中心所属220kV变电站带的4座35kV变电所，在10kV侧分别装有多台BWF-11/3900kvar和1200kvar容量的电容器组，所带负荷性质均为高压压缩机、配电变压器，2015年内多次发生在运行的电容器组过流保护动作跳闸情况，（过流值整定为1.6倍额定电流，时限0.5S），动作值为1.7-1.8倍的额定电流，运行人员检查电容器组未发现异常，检修人员初步怀疑电容器内部有故障，经对跳闸的电容器安装的CT极性、变比及保护回路和定值反复进行检测，并未发现问题，保护传动试验也正常，重新投入运行时一切正常，经调取故障录波发现，故障录波显示电流波形存在有大量的谐波分量，经与同系统的其他4座站结合，同时间存在站内投运35kV主变压器或站用变的操作，分析为谐波造成电容器过流保护动作跳闸。

2 原因分析

通过分析故障录波，发现故障电流存在谐波分量，主要以三次谐波为主，经过保护人员查找资料深入分析，在大容量变压器合闸时会产生励磁涌流，而励磁涌流中，包含着很高的谐波分量，其中以二、三次谐波为主。由于此变电站的无功补偿装置，配置电抗率为6%的串联电抗器，6%的电抗率虽然能对5次及以上谐波有抑制作用，但在3次谐波下使串联电抗器与补偿电容器的阻抗成容性，出现谐波电流放大现象，所以当上级变电站变压器合闸产生大量谐波时，该站无法有效消除系统产生的谐波，上级变电站主变投运时产生的励磁涌流中的谐波波及该站10kV网络，由于网络的高次谐波施加于电容器组后，由于谐波频率高，使电容器的容抗减小，通过电容器组的电流增大，即在基波电流的基础上，又增加了谐波分量，基波与谐波幅值叠加后，出现尖峰值较高的电流，使电流波形发生严重的畸变，特别是当系统的谐波频率达到某一特定值时，电容器可能会与系统发生并联谐振或导致该次谐波电流放大到几倍甚至数十倍，因此当电容器运行电流超过保护整定电流时，其保护将动作跳闸。

3 分析结果

通过以上分析，可以得出结论，电力电容器非故障状态下过流保护动作跳闸的主要原因是系统内投入了较大容量的变压器，造成了系统内电压的突变和大量的谐波分量。这是引起事故的根本原因，从保护动作情况看与电容器自身故障造成的相同，但从触发根源上有很大的区别，保护人员不仔细地分析故障录波无法确切地发现故障根源。

4 应对措施

4.1 为避免电容器受上级电网扰动影响而造成保护动作跳闸，经查继电保护有关资料，可以通过提高过流保护的时限而躲过扰动的影响，但因该处所属变电站已是电网末端，各级保护时限较小，再增加过流保护时限会造成各级保护无法配合，因此我们决定将电容器过电流保护定值调整到额定电流的2～2.5倍，使其能躲过因系统电压波动而引起的过电流。

4.2 在一般情况下，电力系统的高次谐波电流主要是3、5、7……奇次分量，因此我们主要考虑奇次谐波对电容器的影响，在10kV母线上安装滤波器以吸收网络中各次谐波电流，改善电压质量。

4.3 为限制谐波对电容器的侵害，考虑电抗器与电容器相串联，其感抗值的选择应该在可能产生任何谐波下均使电容器回路的总电抗对谐波为感抗而不是容抗，从而消除谐波产生的影响。

参考文献：

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