并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)存在

1、并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)存在問題及改進(jìn)方案探討單位：北京電力公司房山供電公司 姓名：王寶慶摘要：本文簡要介紹了并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)裝置的作用及原理，分析了并聯(lián)電容器設(shè)置低電壓保護(hù)的原因，重點論述了目前電力系統(tǒng)傳統(tǒng)型電容器低電壓保護(hù)裝置在整定時間上的矛盾及接線方式上的缺陷兩個問題，結(jié)合目前電力系統(tǒng)并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)現(xiàn)狀提出了具體的解決方案。關(guān)鍵詞：低電壓保護(hù) 接線 改進(jìn)方案 1 概述1.1 并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)作用及原理。電容器低電壓保護(hù)的作用是在系統(tǒng)失電后重新賦能前將電容器可靠切除，保證電容器在系統(tǒng)重新賦能時不被損壞。電容器低電壓保護(hù)的動作電壓取自所在系統(tǒng)的電壓互感器，當(dāng)所在系統(tǒng)失電時母線電壓降

2、為零，接在電壓互感器上的電壓繼電器啟動，經(jīng)過一定時限去掉開電容器的斷路器。1.2 并聯(lián)電容器設(shè)置低電壓保護(hù)的原因。系統(tǒng)在失電后，大量負(fù)荷靠自身保護(hù)與電網(wǎng)可靠隔離，此時系統(tǒng)重新賦能可能會造成輕載。在輕載時系統(tǒng)電壓升高會被電容器所加強，則有可能變壓器鐵芯飽和。在這種情況下將產(chǎn)生異常的諧波，其中某次諧波可能使電容器與變壓器之間產(chǎn)生諧振。為了防止諧振和電容器單元過電壓應(yīng)在系統(tǒng)失電后將電容器切除。系統(tǒng)失電后重新賦能時，電力變壓器的激磁涌流中包含大量諧波，而電容器可能在其中的某次諧波下與網(wǎng)絡(luò)諧振，為了防止諧振應(yīng)在系統(tǒng)失電后將電容器切除。系統(tǒng)失電后重新賦能時，電容器端子間剩余電壓與系統(tǒng)電壓疊加會造成電容器本

3、身過電壓。電容器在系統(tǒng)失電瞬間端子間電壓最高，其原因是電容電流超前電容電壓90度，電容器開關(guān)是在交流電流過零瞬間滅弧而此時電容器端子間電壓為交流電壓峰值電壓。需要約5s的時間通過放電線圈或放電電阻將電容器剩余電壓降低到合格范圍以內(nèi)。系統(tǒng)失電后重新賦能，電容器端子間剩余電壓與系統(tǒng)電壓疊加會造成電容器本身過電壓。為了防止電容器單元過電壓應(yīng)在系統(tǒng)失電后將電容器切除。2 問題的提出2.1 目前并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)裝置整定中存在的問題2.1.1 并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)動作時間DL/T58495 3110kv電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運行整定規(guī)程（以下簡稱規(guī)程）.4條規(guī)定：“低電壓保護(hù)的低電壓定值應(yīng)能在電容器所接母線

4、失壓后可靠動作，而在母線電壓恢復(fù)正常后可靠返回，一般整定為0.30.6倍額定電壓。保護(hù)的動作時間應(yīng)與本側(cè)出線后備保護(hù)時間配合”。規(guī)程規(guī)定的“保護(hù)動作時間應(yīng)與本側(cè)出線后備保護(hù)時間配合”，主要是考慮本側(cè)出線發(fā)生故障時，系統(tǒng)電壓經(jīng)常會達(dá)到電容器低電壓保護(hù)的電壓定值。需要利用時間級差躲過由于本側(cè)出線故障引起的電容器低電壓保護(hù)誤動。目前電力系統(tǒng)10kv出線后備保護(hù)整定時間一般為1s，根據(jù)以上整定原則，電容器低電壓保護(hù)要與之配合，整定時間一般不低于1.3s。2.1.2 備用電源投入時間規(guī)程.2條規(guī)定：“備用電源投入時間。一般不帶延時，如跳開工作電源需聯(lián)切部分負(fù)荷，則投入時間可整定為0.10.5s”。根據(jù)以

5、上整定原則，目前10kv分段開關(guān)自投時間一般整定為0.3s,加之開關(guān)及裝置動作固有時間自投成功時間不足1s。2.1.3 并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)動作時間和備用電源投入時間不配合在上述整定原則下，當(dāng)本側(cè)主變發(fā)生故障時，保護(hù)裝置動作（例如主變差動保護(hù)或者重瓦斯保護(hù)動作）時間為0s，此時10kv主進(jìn)開關(guān)掉閘，10kv母聯(lián)開關(guān)一般在0.3S自投動作。而此時電容器并沒有達(dá)到低電壓保護(hù)動作時間（一般為1.3S），因此低電壓保護(hù)裝置不會動作，電容器不能掉閘，即，低電壓保護(hù)裝置不能起到在系統(tǒng)失電重新賦能前切除電容器的保護(hù)作用(見附圖1)。附圖1從以上論述可以看出，電容器低電壓保護(hù)裝置在整定時間上同時滿足以上規(guī)程兩

6、條規(guī)定是存在一定矛盾的。2.2 目前傳統(tǒng)型保護(hù)裝置本身接線方式存在的缺陷據(jù)筆者了解，目前北京電力公司系統(tǒng)中，傳統(tǒng)型并聯(lián)電容器低電壓保護(hù)的啟動電壓是取自本條母線電壓互感器的，但是由于沒有電流閉鎖回路，這種接線方式隱藏一定的缺陷。2.1.1 當(dāng)電壓互感器出現(xiàn)異常，如電壓互感器內(nèi)部短路，電壓降低會造成電容器低電壓保護(hù)誤動。2.2.2 當(dāng)電壓互感器檢修時，需要退出電容器低電壓保護(hù)，否則同樣會造成電容器低電壓保護(hù)誤動，但是低電壓保護(hù)退出后，此時電容器失去低電壓保護(hù)。從以上論述可以看出，目前的傳統(tǒng)型電容器低電壓保護(hù)裝置在接線方式上存在一定的缺陷。3 解決方案根據(jù)并聯(lián)電容器設(shè)置低電壓保護(hù)的目的，針對上述在整

7、定計算中存在的問題和目前保護(hù)裝置接線方式上的缺陷，為了保證系統(tǒng)在失電后迅速恢復(fù)供電，電容器應(yīng)在系統(tǒng)失電后重新賦能前可靠切除，提出兩套具體解決方案。3.1 解決方案一：保留現(xiàn)有電容器低電壓保護(hù)裝置及保護(hù)定值。增加本側(cè)變壓器保護(hù)聯(lián)掉電容器開關(guān)回路。本解決方案的優(yōu)缺點：優(yōu)點：不改變電容器電壓保護(hù)裝置現(xiàn)狀，不用重新整定和調(diào)試低電壓保護(hù)定值。缺點：a. 本側(cè)母線電壓互感器檢修如果不退出電容器低電壓保護(hù)，會造成電容器低電壓保護(hù)誤動，退出電容器低電壓保護(hù)后，電容器本身就失去低電壓保護(hù)。b. 本側(cè)母線電壓互感器出現(xiàn)異?？赡茉斐呻娙萜鞯碗妷罕Ｗo(hù)誤動。c. 該保護(hù)方式用于開閉站接線方式不方便接線。3.2 解決方案

8、二：保留現(xiàn)有電容器低電壓保護(hù)裝置，增加低電壓電流閉鎖保護(hù)回路(改造回路見附圖2)。附圖2電容器低電壓保護(hù)掉閘啟動回路串聯(lián)電容器開關(guān)本體CT啟動的電流繼電器常閉接點。該保護(hù)電壓定值可保持原定值，電流定值可設(shè)定為小于等于電容器額定電流的10%，時間定值可整定為0s。其工作原理：只有本側(cè)系統(tǒng)失壓同時電容器無流（即系統(tǒng)確實失電）該保護(hù)才可靠動作，0s掉閘。本解決方案的優(yōu)缺點：優(yōu)點：a. 因為本側(cè)出線故障，雖然系統(tǒng)電壓能夠達(dá)到電容器低電壓保護(hù)的電壓定值，但是由于電容器開關(guān)本體CT有流不會引起電容器低電壓保護(hù)誤動，所以可以不用考慮與本側(cè)出線后備保護(hù)時間配合。b. 本側(cè)母線電壓互感器檢修電容器不會失去低電壓

9、保護(hù)。c. 本側(cè)母線電壓互感器出現(xiàn)異常不會造成電容器低電壓保護(hù)誤動。d. 該保護(hù)方式同樣適用于開閉站接線方式。缺點：增加電流繼電器等設(shè)備和回路，增加回路接點數(shù)。4 結(jié)論對以上兩種解決方案的優(yōu)缺點進(jìn)行比較分析可以看出，解決方案一雖然能夠使電容器低電壓保護(hù)裝置整定時間滿足了規(guī)程要求，但是不能解決保護(hù)裝置本身接線方式上的缺陷。解決方案二能夠有效解決電力系統(tǒng)傳統(tǒng)型電容器低電壓保護(hù)裝置在整定時間上的矛盾及接線方式上的缺陷兩個問題。鑒于以上分析綜合考慮，筆者更傾向于采納解決方案二。另外，目前電容器微機保護(hù)裝置已經(jīng)實現(xiàn)低電壓電流閉鎖功能。如RCS-9631、RCS-9631A、RCS-9632、RCS-9633、RCS-9633A、CSP-200EA系列、CSP-200E系列。但是據(jù)筆者了解，北京地區(qū)已安裝的電容器微機保護(hù)的此項功能并沒有投入運行，低電壓掉閘時間也是按照與本側(cè)出線后備保護(hù)時間配合原則整定的。根據(jù)本文上述論述分析，鑒于電容器微機保護(hù)裝置已經(jīng)實現(xiàn)的低電壓電流閉鎖功能已經(jīng)解決了上述兩方面的問題，筆者建議將目前電容器微機保護(hù)裝置的低電壓電流閉鎖功能投入使用。且由于有