Sm電容器零序電壓保護(hù)盲區(qū)淺論

1、sm電容器零序電壓保護(hù)盲區(qū)淺論摘要：隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電能質(zhì)量要求越來(lái)越高，無(wú)功補(bǔ)償需 求越來(lái)越大，而并聯(lián)電容器是目前最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的無(wú)功補(bǔ)償裝置。因此，為 了保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，電容器保護(hù)的合理配置就非常重要。但是，在作者 工作的范圍內(nèi)，零序電壓保護(hù)的不動(dòng)作就發(fā)生了兩次，作者特此分析了零 序電壓保護(hù)不動(dòng)作的原因，以供各位電力工作者參考。關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償裝置;并聯(lián)電容器;零序電壓保護(hù)中圖分類號(hào)：tm53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a引言身為一個(gè)一線的電力工作者，遇到的電力問(wèn)題種類繁多，但是能在短 期內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題，必定有著它的關(guān)鍵原因。找出其原因，以減少類似 問(wèn)題的發(fā)生，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定有很重耍的意義。1、

2、電容器保護(hù)現(xiàn)狀1.1作者工作單位當(dāng)前存在的電容器接線方式主要有單星形不接地及 雙星形不接地，其中1. 1. 1單星形主要用于35kv. llokv及舊220kv變電站的10kv側(cè)電容接線方式， 因?yàn)檠a(bǔ)償容量要求不高，單星形連接就可滿足需求，同時(shí)為使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化, 因此都采用此接法。1. 12雙星形主要用于500kv變電站的35kv側(cè)或新建220kv變電站的10kv側(cè)電容 接線方式。所謂雙星形接線，是將電容器分為兩個(gè)電容相等的星形接線電 容器組，并聯(lián)到電網(wǎng)母線，兩組電容器的屮性點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)一臺(tái)低變比的電 流互感器連接起來(lái)。因?yàn)?20kv及500kv變電站需要補(bǔ)償容量較人，如采 用單星形連接，則單個(gè)電

3、容器的容量需增大，以現(xiàn)在的工藝，增大電容器 容量成本較高；采用雙星形連接則可在選用適當(dāng)容量的電容器后滿足補(bǔ)償 需求，故500kv及新建220kv變電站都采用雙星形接法。1. 2電容器保護(hù)的配置電容器組的接線與保護(hù)是相互關(guān)聯(lián)的，確定了接線方式，也就能確定 保護(hù)類型。除了通用的過(guò)流、過(guò)壓、欠壓保護(hù)，作者單位的電容器組單星 形接線采用零序電壓保護(hù)，雙星形接線采用不平衡電流保護(hù)。1.2. 1零序電壓保護(hù)主要用于單星形接線，當(dāng)單星形連接的電容器一相損壞時(shí)，屮性點(diǎn)電 壓及其它兩相的電壓均會(huì)升高損壞電容器，因此采用零序電壓保護(hù)亦稱不 平衡電壓保護(hù)。在各相電容器上，放電線圈的一次側(cè)與電容器并聯(lián)，二次側(cè)接成開(kāi)口

4、 三角形，開(kāi)口三角處輸出的電壓為零序電壓，當(dāng)電容器發(fā)生故障導(dǎo)致電壓 不平衡產(chǎn)生零序電壓時(shí)，如果零序電壓達(dá)到整定值，延時(shí)一定時(shí)間就跳開(kāi) 開(kāi)關(guān)。注意，當(dāng)母線側(cè)單相接地時(shí)，比如a相單相接地時(shí)，母線上接地a相 對(duì)地為0,此時(shí)非接地相對(duì)地電壓升為線電壓，電容星形中性點(diǎn)的電壓變?yōu)?ua,這樣對(duì)于各相電容來(lái)說(shuō),承受的仍然是相電壓，所以u(píng)a+ub+uc二0,不平 衡電壓保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。1.2.2 11流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)的任務(wù)，主要是保護(hù)電容器組內(nèi)部短路及電容器組與斷路 器之間引線的相間短路。為避免合閘涌流引起保護(hù)的誤動(dòng)作，過(guò)電流保護(hù) 應(yīng)有一定的時(shí)限。1. 2. 3過(guò)壓保護(hù)電容器在過(guò)高的電壓下運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部游離增大

5、，可能發(fā)生局部放電, 使介質(zhì)損耗增大，局部過(guò)熱，并可能發(fā)展到絕緣被擊穿。因此應(yīng)保持電容 器組在不超過(guò)最高容許的電壓下運(yùn)行。過(guò)電壓保護(hù)的整定值一般取電容器 額定電壓的1. n. 2倍。作者工作地過(guò)壓保護(hù)整定為115%。1.2.4欠壓保護(hù)：從電容器本身的特點(diǎn)看，電容器并不會(huì)因失壓而損壞。但運(yùn)行中的電 容器突然失壓會(huì)產(chǎn)生兩種后果：如失壓后電容器組仍在母線上，當(dāng)電源恢 復(fù)，母線電壓也迅速恢復(fù)時(shí)，電容器上的殘壓還未降到0. 1倍額定電壓以 下，就有可能使電容器承受高于1.1倍的額定電壓而損壞；當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí), 電容器不切除，可能造成變壓器帶電容器合閘，產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，使變壓 器或電容器損壞。為此電容器組應(yīng)

6、安裝欠壓保護(hù)，作者工作地欠壓保護(hù)整 定為40%。1.2.5中性點(diǎn)不平衡保護(hù)：主要用于雙星形連接，在雙星形接線的中性線上串聯(lián)一個(gè)ct,利用故 障相容抗變化后，電流變化與正常相電流間形成差電流。這種保護(hù)方式簡(jiǎn) 單有效，不受系統(tǒng)不平衡或接地故障的影響，對(duì)諧波不敏感，可靠性高, 作者工作單位沒(méi)出現(xiàn)過(guò)一起中性點(diǎn)不平衡保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況。2、零序電壓保護(hù)盲區(qū)分析單星形接線的電容器組廣泛采用零序電壓保護(hù)，但是在作者工作的四 年（2009-2013）中就曾經(jīng)遇到或聽(tīng)聞過(guò)發(fā)生兩起。一起是開(kāi)關(guān)出線電纜 至電容器組接線鋁排處放電熔斷，保護(hù)無(wú)動(dòng)作；令一起是刀閘觸頭高溫熔 解，保護(hù)無(wú)動(dòng)作?，F(xiàn)舉例110kv變電站10k

7、v側(cè)并聯(lián)電容器組b相開(kāi)關(guān)出線電纜至電容 器組接線鋁排處放電熔斷分析。llokv某變電站10kv#l電容器組b相進(jìn)線電纜和電抗器之間，電纜頭 與鋁排接觸部分起火燒熔，產(chǎn)生較大火花和響聲，燃燒持續(xù)1分鐘左右。 現(xiàn)場(chǎng)電容器開(kāi)關(guān)沒(méi)有跳閘，保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作，后臺(tái)也沒(méi)有異常信號(hào)。在故障 發(fā)生后対設(shè)備的開(kāi)關(guān)、氧化鋅避雷器、放電線圈（放電pt）、電纜頭、串 聯(lián)電抗器、集合式電容器進(jìn)行高壓試驗(yàn)，結(jié)果均正常，對(duì)保護(hù)裝置、二次 回路檢查無(wú)發(fā)現(xiàn)界常，對(duì)保護(hù)進(jìn)行試驗(yàn)，保護(hù)能按整定值跳開(kāi)關(guān)。保護(hù)配置為零序電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)。 在此情況，可能動(dòng)作的保護(hù)只能是零序電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)，以下對(duì)此 兩種保護(hù)

8、進(jìn)行分析。2. 1零序電壓保護(hù)不動(dòng)作原因電容及放電線圈接線如圖1 （左）所示，開(kāi)口三介零序電壓接線如圖 1 （右）所示，電容是不接地的星形接線，零序電壓正常狀態(tài)下應(yīng)該為 ua+ub+uc二0（如圖2左所示）。中性b相斷開(kāi)后，此時(shí)中性點(diǎn)發(fā)生偏移，由n點(diǎn)偏移至0點(diǎn)（如圖2右所示），此時(shí)ub二0, ua二uaouac/2 , uc二uco二uca/2二-uao 二-uac/2,所以 ua+ub+uc二0,因此在 b 相完全斷開(kāi)后 的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下零序電壓不會(huì)動(dòng)作。而在b相放電過(guò)程屮由于無(wú)暫態(tài)量數(shù)據(jù)可分析，故以下為本人推測(cè)。在b相緩慢放電過(guò)程中(持續(xù)時(shí)間約1分鐘)，電纜接頭與鋁排之間的距 離與空氣的阻值成

9、正比，剛開(kāi)始的時(shí)候，電纜接頭與鋁排距離較短，空氣 分壓較少，ub降低的不明顯，此時(shí)雖然ua+ub+uch0,但零序電壓未達(dá)到 整定值(25v, 0.2s),故此時(shí)零序電壓保護(hù)不動(dòng)作；雖然隨著放電時(shí)間的 增長(zhǎng)，電纜接頭和鋁排間因鋁排融化導(dǎo)致距離越來(lái)越大，空氣阻值也隨著 增大，但是由于鋁排融化時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致零序電壓在緩慢的由n點(diǎn)向0點(diǎn) 偏移，雖然一直存在零序電壓，但是零序電壓受中性點(diǎn)偏移影響，一直未 達(dá)到整定值，導(dǎo)致了零序電壓保護(hù)一直未動(dòng)作。2. 2過(guò)流保護(hù)不動(dòng)作b相斷開(kāi)后，屮性點(diǎn)沒(méi)冇回路可走，相當(dāng)于將a相、c相電容串聯(lián)，由于a、c相電容相等為ca二cccac二ca/2, xcac=l/ (2nfcac) =2xca因?yàn)殡娙轂閥型連接，uac二m3uaiac=uac/xcac二0. 8661 4)因此過(guò)流保護(hù)在該情況下亦不會(huì)動(dòng)作。3、結(jié)語(yǔ)零序電壓保護(hù)在電容器組單相長(zhǎng)時(shí)間熔斷接線的過(guò)程中存在盲區(qū)，為 了減小盲區(qū)范圍，建議把電壓整定值盡量整定得低，事后存在問(wèn)題的零序電壓保護(hù)整定值由25v改為15vo為加強(qiáng)電容器組的運(yùn)行穩(wěn)定性，電容器組的巡視也要注意方法，兩次 出現(xiàn)的情況都是接觸不良導(dǎo)致發(fā)熱熔斷接觸部位，因此應(yīng)加強(qiáng)電容器組的 測(cè)溫巡視。由于電容器組投入運(yùn)行時(shí)間不固定，進(jìn)行測(cè)溫時(shí)要注意電容器 組運(yùn)行狀態(tài)。作者曾多次測(cè)溫巡視發(fā)現(xiàn)電容器