1000kV特高压电容器组双桥差接线原理及运行维护分析

黄翔

摘 要：在1000kV输电系统中，特高压电容器组的接线是非常重要的环节之一，只有选择适合的接线方法，才能充分发挥电容器组的作用。本文将对1000kV特高压电容器组双桥差接线原理进行分析，探讨双桥差接线方法的优势，并对电容器组的运行维护进行分析，探讨运行维护注意事项。

关键词：电容器；双桥差接线；运行维护

中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0175-01

1 引言

在l000kV特高压输电系统中，应用的大部分技术都已经达到世界先进水平，110kV双桥差接线并联电容器组就是其中之一。这种电容器组不仅具有国内最高的电压等级，而且拥有最大的单级容量，在这项技术的开发过程中，解决了大容量的电容器组可能带来的许多问题，并且使电容器组不平衡保护技术达到了世界先进水平。110kV双桥差接线并联电容器组创新了接线方式，对电容器组的稳定性与运行维护提出了更高的要求。

2 特大容量电容器组接线方法的选择

在选择特大容量电容器组接线方法时，需要解决以下问题：电容器内部故障保护方案、不平衡保护方案和对称位置故障保护拒动的解决方案。

2.1 电容器内部故障保护方案

电容器一般有三种内部故障保护方案：外熔断器、无熔丝和内熔丝。外熔断器由于灭弧结构简单、运行稳定性差、寿命短，已在500kV输变电系统的大型电容器组中停止使用。无熔丝电容器组的内部故障保护依赖于特殊的单台电容器结构和灵敏的不平衡继电保护，而由于单台电容器的额定电压往往要大于20kV，导致整体电容器串联台数少，每串段并联台数大大增加，甚至超过允许的并联台数，也不符合特大容量电容器组的安全要求。而内熔丝电容器，为了满足内熔丝的开断需求，单台电容器需要更多内部元件并联，对串联段数的要求则更少，进而电容器的额定电压更低，一般为5～6kV。内熔丝电容器应用于整组电容器组时，由于单台电容器的额定电压低，则整组中电容器的串联台数就多，每段并联台数大为减少。因此，内熔丝电容器技术既先进于外熔丝，额定电压又优于无熔丝，是特大容量电容器组的最佳选择。

2.2 不平衡保护方案

在电容器组中，经常采用的保护方式有开口三角不平衡电压保护、相差不平衡电压保护、双星形不平衡电流保护和桥差不平衡电流保护。在这些保护方式中，开口三角电压与中性线不平衡电压保护由于变比倍数高，与内熔丝电容器组的高倍数分辨率产生很大反差，已从理论上直接排除。同时，在放电线圈方面，我们并没有足够的应用经验，可能会影响特大容量电容器组的正常运行，降低运行稳定性，因此单星形开口三角接线和单星形差压接线都不能应用于特大容量电容器组。双星形不平衡电流和桥差不平衡电流保护虽均不存在放电线圈问题，但在相同故障状态下，桥差不平衡电流保护可以检测到的故障信号为双星形不平衡电流保护的2倍，其灵敏度也是双星不平衡电流保护的2倍，且相比双星不平衡电流保护更不容易误动。综上所述，单星形桥差接线是特大容量电容器组的合理选择。

2.3 对称位置故障保护拒动的解决方案

对于电容器数量较多的电容器组而言，其对称位置的电容器有较大的几率出现故障，即桥臂中对称位置上的一台或几台电容器出现故障，就可能造成桥臂恢复平衡或不平衡电流过低。但由于电容器组的不平衡保护只设置了出口跳闸，理论上对电容器组中对称位置上的故障存在拒动。针对这个问题，目前在500kV输电系统的大型电容器组中广泛采用了两段式不平衡保护，即在跳闸之前增设一级报警，一旦出现熔丝熔断情况，及时发出警报，为运行维護提供便利条件，以解决桥式差电流接线方式下，对称位置电容器损坏造成的保护拒动问题。

3 双桥差电容器组运行维护注意事项

3.1 特高压电容器组配置

以某特高压电容器组为例，此电容器组的低压端配置4组电容器，每组电容器的容量为210Mvar，每组容量为840Mvar。电容器组的接线方式为单星型双桥接线。而应用双桥差接线后，能够解决大型电容器组的运行问题，并对电容器组的运行维护提出了更高的要求。

3.2 桥差电流

电容器中的两个桥差电流与电容器温度类似，需要引起运行人员的关注。桥差不平衡电流互感器的变比是2：1，应用两段式电容器，其报警值设置为0.34A，而动作跳闸值则为0.66A。在对电容器组进行投切时，需要对投切时桥差电流进行记录，保证能够掌握电容器的初始状态。如果电容器出现故障，同样能够明确故障发生前的运行状态，方便对故障进行分析。

3.3 其他运行注意事项

根据双桥差电容器组的特点与电容器的运行特点，在双桥差电容器组的运行过程中，需要注意以下事项：第一，根据调度负荷的曲线对电容器进行切投。在进行电容器的切投操作时，需要保证110kV母线电压必须保证在126kV以下，避免电容器出现断路，造成容量不足。在电容器的运行状态下，必须记录好运行记录，同时还要保证母线电压与装置相电流在额定范围内。第二，通过电流表与无功表对装置的容量与负荷进行观察，确保三相平衡并在允许的范围内。与此同时，还可以应用信号继电器与指示灯对保护动作进行观察，在保护装置跳闸后，未找出故障原因前不允许再次合闸，防止电容器在故障状态运行引发爆炸。第三，观察两组桥差电流值并做好相关记录，如果出现桥差电流异常，需要尽快进行排查。第四，做好温度的测量与记录，以保证电容器的温度处于正常范围内，防止应保护误动导致火灾发生。第五，对电容器组中单台电容器的容量进行定期测量，并与前期的记录进行对比。如果电容量的减少超过3%，需要进行认真检查，一旦发现问题必须退出运行。如果需要更滑电容器，必须保证外型尺寸与额定电压等参数满足要求，并确保电容器配平。

4 结语

总而言之，1000kV特高压电容器组双桥差接线方案，不但在国际上是一个领先的创举，而且是保障特大容量电容器组安全、可靠运行的必然选择。为了能够充分了解电容器的运行状态，在出现故障时准确的找出故障原因，运行维护人员必须重视双桥差电容器组的接线原理和运维方法。

参考文献

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