35 kV电容器组分相差压保护动作原因分析及改进建议

舒越，张连聪，杨汉松，张际明，刘明辉，朱江，苏阳，杨华昆，李亚权，李胜朋，李秀明，周新锐

（云南电网有限责任公司保山供电局，云南 保山 678000）

0 前言

投入电容器组是电网实现无功补偿的主要手段，电容器组的投退对电压调整和降低线损起着非常重要的作用。对电容器组保护进行科学、合理、正确的整定，和开展有效的预防性试验，不仅能保证电容器组的健康运行，还能保证电网经济稳定运行。220 kV XX 变电站35 kV Ⅱ-3C 电容器组分别于2019 年9 月29 日，2019 年12 月11 日两次发生A 相差压保护动作，动作电压分别为1.583 V、0.757 V，保护定值为0.5 V。介绍了一次设备、保护装置的试验和检查，对差压保护动作原因进行了分析，并提出了改进建议。

1 分相差压保护

1.1 保护原理

电容器组分相差压保护，简称差压保护。通过放电线圈采集单相电容器两串联段之间的电压，并在放电线圈二次侧进行比较。设备正常运行时，两串联段电容值相同，放电线圈采集的电压相同，没有电压差。当其中一段出现故障时，电容值发生变化，放电线圈上面的电压也发生变化，二次侧产生电压差。当电压差大于等于保护整定值时，保护动作。下面根据电容器组实际接线和原理图进行说明，见图1。

图1 电容器组实际接线和原理图

电容器组的单相由串联电抗器、电容器、避雷器、放电线圈组成。电容器共有8 支，分为C1、C2 两个串联段，按图2 方式分布。分为正常运行中两串电容平均分配相电压，即在C1、C2 上的一次电压相等。放线圈接在电容器组单元上，作用相当于电压互感器，一次有两个绕组分别为A1-A2、A2-X 对应两个二次绕组a1-x1、a2-x2，两个绕组分别取C1、C2 上的电压。差压保护就是采集C1、C2 两个串联段上的电压差。设备正常时，两段电容值偏差很小可近似于相等，两放电线圈一次承受的电压相同，差压为零（理想情况）。当任意一串出现故障或电容值发生变化，将产生差压。保护装置在压差达到整定值时保护出口跳断路器，即保护出口动作。

1.2 保护接线

每相电容器组分为两段，每段接一放电线圈，两放电线圈的变比相同，二次线圈反极性串联后接入保护装置，形成差压保护。

该接线方式不受三相不平衡和单相接地故障影响，故障时分相动作。但是存在保护死区，即两串联段发生对称性故障时（每串联段同时发生故障且故障数量相同）保护不起作用。

2 差压保护动作原因分析

2.1 一次设备检查

对220 kV XX 变电站35 kV Ⅱ-3C 电容器组进行了全面检查，并按照《电力设备检修试验规程》要求开展了预防性试验，试验结果满足规程要求。220 kV XX 变电站35 kV Ⅱ-3C电容器组投入运行时，再次发生A 相差压保护动作，再次对一次设备进行全面检查和试验。

2.2 二次设备检查

检修试验人员对220 kV XX 变电站35 kV Ⅱ-3C 电容器组保护测控装置进行检查，保护测控装置内正定值与保护定值单一致，均为0.5 V，保护测控装置能够准确动作，二次电缆绝缘良好。

2.3 数据分析

根据差压保护的原理进行C1、C2两段串联电容的分压情况进行计算。电容分压公式为：

由上述公式计算得到数据可知，A 相二次压差出现铭牌值（出厂值）与现场实测值偏差情况，通过实测值进行计算，二次压差为0.525 V，超过了差压保护定值（0.5 V）。

2.4 保护定值计算

根据产品说明书上提供的保护定值推荐计算公式及产品技术参数对差压保护定值进行核算，计算公式及技术参数如下：

式中：ΔUC—不平衡电压；UEX—电容器组额定电压；K—切除元件数；KV—完好元件过电压倍数；M—每相并联数；N—每相串联数；m—元件并联数；n—元件串联数。

将上述参数代入公式（3）、（4），得到推荐保护定值为3.92 V（二次值）。经与上海思源电器股份有限公司技术人员沟通确认，通过公式（3）、（4）公式计算出的保护定值可以满足单相电容器组中8 只电容单元的任意1只发生故障或电容量的变化量超过国标和规程要求的5%时启动差压保护的要求。

通过实际计算分析，220 kV XX 变电站35 kV Ⅱ-3C 电容器组连续两次发生A 相差压保护动作的原因为电容器组两串联段的电容量变化满足规程要求，不满足保护定值允许的偏差，造成保护误动作。

3 结束语

在长时间运行后，电容量出现一定量的变化，单个电容单元和电容器组总电容量都满足规程要求，而串联电容段电容量不满足保护定值要求造成保护误动作的可能性。

为35 kV 电容器组分相差压保护动作原因分析提供了一种新的思路。

在35 kV 电容器组分相差压保护定值整定时，应根据产品说明书要求计算保护定值，避免出现因保护定值不恰当造成保护误动作或设备故障时不能准确动作的情况。

检修预试过程中，检修预试人员应加强对两串联段电容值的测量和计算，避免此类事情的再次发生。