并联电容器组不平衡保护在供电系统中的应用

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1、并联电容器组不平衡保护在供电系统中的应用-机械制造论文并联电容器组不平衡保护在供电系统中的应用陈勤娇吴昊（国网上海市北供电公司，上海200072）摘要：介绍了供电系统中电容器保护装置的典型配置，通过对比说明了两种不平衡保护的优缺点。关键词：供电系统；并联电容器组；不平衡保护0引言随着电网的蓬勃发展，社会对电力能源的逐步依赖给供电系统带来了新的考验，而传统较小容量的变压器已不能满足日益增长的负荷需求，因此新建变电站的主变容量较以往有所增大，变压器的扩容也使得其对电网的无功补偿有了新的要求。1电容器保护概述1.1电容器保护原理电容器是一种重要的无功补偿设备，作用在于减少电网中输送

2、的无功功率，有效降低有功电量的损失，达到改善电压质量的目的，在电力系统中被广泛采用。目前供电系统中普遍安装了高压并联电容器组，通过电压无功控制系统（VQC）或定时投切输送容性无功功率，以补偿用电设备的感性无功功率，从而提高功率因数，达到节约电能和降低线损的目的。但同时，作为电力设备，电容器发生故障时危害也是不容忽视的，如渗漏油、外壳变形膨胀等，都会影响系统的正常运行，当某电容器发生内部元件或外壳绝缘击穿时，会使其他正常运行的电容器对该故障电容器释放非常大的能量，可能造成电容器爆炸乃至引起火灾。除此之外，电容器自身制造工艺不良、日常运行电压过高、谐波分量大、发生操作过电压等也会

3、导致电容器爆炸。因此，为其量身定做合理的保护装置，可以有效避免电网由于电容器损坏而发生重大事故。1.2电容器保护种类按照电容器发生故障的原因，电容器保护可分为两大类：一种是异常运行状况，如过电压、低电压运行对电容器本身的安全运行造成危害，针对该类故障，配备了过电压保护（以往常用放电PT二次相电压，现常用系统母线电压为采样值）和低压保护；另一种则是电容器装置自身的内部故障，包括并联电容器组与断路器之间的短路故障，由此装设了相过流保护、零序电流保护以及不平衡电流（电压）保护。在这里，我们着重讨论供电系统中并联电容器组的不平衡电流（电压）保护。2并联电容器组中性点不平衡保护的应用现

4、状现上海地区的供电系统中，35kV降压变电站中电容器装置普遍的配置是：（相/零序）过电流保护、中性横差（即不平衡电流）保护、过电压（放电PT）保护；而新建的110kV降压变电站中，电容器装置的保护配置则为：（相/零序）过电流保护、零序电压（即不平衡电压）保护、过电压（母线PT线电压）保护。有明显区别的是过去广泛使用的是不平衡电流保护，而现今新的保护配置采用的是不平衡电压保护，针对这一变化，我们从保护的原理出发作深入研究。2.1不平衡电流保护原理为防止电容器爆炸，电容器组的接线方式通常采用星形接线，因为当电容器组发生电容器击穿短路时，由于故障电流受到了非故障相容抗的限制，使得来

5、自系统的工频电流大大减少，只有来自同相健全电容器的涌放电流，并无其他两相的，因此很少会发生油箱爆炸事故。当电容器组中电容器台数较多时，可将其分为两组，连接成两组星形接线，在两组星形的中性点连线上装设横差保护（即中性点不平衡电流保护）。在系统正常运行时，电路中电容器的三相容抗对称，两个星形的中性点电位相等，且没有电流通过。而当电路中任一相的电容器发生击穿故障时，两个星形中性点将会流过不平衡电流，达到整定值后，通过中性横差保护出口切除电容器断路器。在以往的大多数35kV降压变电站中，电容器保护装置都采用了这一保护方式。2.2不平衡电压保护原理通常在每一相电容器组的两端会装设放电P

6、T的线圈，这样既能正确反映电容器两端的端电压以及内部故障后产生的不平衡电压，在电容器组与母线断开时放电PT又能作为一条通路将电容器中的剩余电荷尽快释放掉，从而保护人身和设备的安全。不平衡电压保护的原理就是当把电压互感器作为电容器组的放电电阻时，PT的一次线圈与该电容器并联成为放电线圈，其二次线圈中的一套则接成开口三角接线，在开口处连接一只较低整定值的电压继电器。在系统正常运行时，所采得的三相电压较为平衡，开口处电压则为0，当某一相电容器发生故障时，三相电压不平衡，开口处就会出现零序电压，不平衡电压保护就是利用这个零序电压值来启动继电器并接通跳闸回路，切除整组电容器，从而起到保

7、护电容器组的目的，因此该保护也被称为零序电压保护。目前，在新建的110kV降压变电站中普遍用不平衡电压保护来代替不平衡电流保护。2.3不平衡电流保护与不平衡电压保护的应用范围在2008年国家电网公司修订的Q/GDW212—2008《电力系统无功补偿配置技术原则》中：“7.1.2当35～110kV变电站为电源接入点时，按主变压器容量的15%～20%配置。”“7.2110（66）kV变电站的单台主变压器容量为40MVA及以上时，每台主变压器配置不少于两组的容性无功补偿装置。”根据以上规定，本公司所管辖的变电