淺談電力電容器保護(hù)技術(shù)

賈偉英

摘 要：電力電容設(shè)備流經(jīng)的電壓均衡、穩(wěn)定對提升電力功率因數(shù)以及減少線路的磨損等步驟具有較好的作用，但是又比較容易受到來自電壓以及電流的危害，所以點(diǎn)電力電容設(shè)備的保護(hù)對電力電容設(shè)備本身的使用壽命以及提升自身功能效率甚至對電力系統(tǒng)的整體正常工作都有著重要的意義，文章就從保護(hù)電力電容設(shè)備措施的電壓、電流、不平衡保護(hù)等方面進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：電力電容器；過電壓；不平衡保護(hù)

1 電流保護(hù)

保護(hù)電容設(shè)備的電流主要有兩點(diǎn)：電流速度切斷時(shí)的保護(hù)以及流經(jīng)電流時(shí)的保護(hù)。電容設(shè)備的套管以及引線的短路事故都需要保護(hù)，所以裝置了流經(jīng)電流時(shí)的保護(hù)，其也可以當(dāng)做電容設(shè)備內(nèi)部事故的后備保障。在電容設(shè)備的短路設(shè)備回路電流互感設(shè)備兩側(cè)裝置流經(jīng)電流保護(hù)設(shè)備。一般情況下分為過流和速度切斷兩部分，速度切斷的動(dòng)態(tài)電流流量在最小的情況下引線相間短路，要大于2來進(jìn)行修整保護(hù)的靈敏度。

當(dāng)電容設(shè)備引出接觸的母線、放電電壓設(shè)備、電流互相感應(yīng)設(shè)備以及串聯(lián)電抗設(shè)備等再回路運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)相間短路，或者電容設(shè)備自身全部零配件或者一部分零配件被擊穿后發(fā)生相間短路，電路設(shè)備體系自身就會(huì)形成很大的短路電流，短路電流會(huì)對電力電容設(shè)備產(chǎn)生無法彌補(bǔ)的損害，所以為了預(yù)防這種情況發(fā)生，應(yīng)該在電容設(shè)備的內(nèi)部裝置過電流和速度斷電保護(hù)。

電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流按在最小運(yùn)行方式下引線相間短路，起保護(hù)靈敏度大于2來整定，利用動(dòng)作時(shí)帶有0.1～0.2s的延時(shí)來躲過電容器的充電涌流，進(jìn)而對電力電容系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，其通常以在三相電容器端在最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)具有足夠靈敏度來整定動(dòng)作電流為標(biāo)準(zhǔn)。

除速斷保護(hù)之外，電容器的過電流保護(hù)是速斷保護(hù)的后備，同時(shí)兼做電容器組的過負(fù)荷保護(hù)，其動(dòng)作電流應(yīng)該考慮以下三點(diǎn)：

①容器組的電容有±10%的偏差，使負(fù)荷電流增大；②電容器長期工作環(huán)境電流為額定電流的1.3倍；③合閘涌流沖擊下不發(fā)生誤動(dòng)。

另一方面，電容器過電流保護(hù)最好采用反時(shí)限特性，并與電容器的過電保護(hù)相配合，建議兩段電流保護(hù)均采用三相式接線以獲得較高的靈敏度。

2 低電壓保護(hù)

當(dāng)電容設(shè)備在正常的工作使用中，突然發(fā)生斷電現(xiàn)象或者沒有電壓，可能會(huì)導(dǎo)致電容設(shè)備體系發(fā)生兩種不好的后續(xù)反應(yīng)，致使電容設(shè)備體系發(fā)生損害。如，當(dāng)電力體系在斷電后恢復(fù)供電，電容設(shè)備如果沒有立即切除，可能會(huì)導(dǎo)致變電設(shè)備帶電設(shè)備合閘，發(fā)出諧振過電壓，導(dǎo)致變電設(shè)備或者電容設(shè)備的損害。除了這種情況之外，電路體系在斷電開始供電的剛開始，變壓設(shè)備還沒有全都帶有負(fù)荷工作，母線電壓又比較高，這種現(xiàn)象也會(huì)容易引發(fā)電容設(shè)備形成過電壓，所以從每個(gè)現(xiàn)象來看，都需要在電力電容設(shè)備上裝置過電壓保護(hù)設(shè)備。

一般情況下。電力電容器低電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓可以取值為

Uop=（0.5-0.6）Un/nb，

其中，Un表示系統(tǒng)額定電壓，nb表示電壓互感器變比。

當(dāng)Uop取值在0.5Un/nb及以下時(shí)，互感器二次一相熔絲熔斷也不會(huì)使低電壓保護(hù)誤動(dòng)作，為避免同級電壓出現(xiàn)短路時(shí)低電壓保護(hù)誤切電容機(jī)組。應(yīng)以時(shí)限躲過。

3 過電壓保護(hù)

過電壓保護(hù)：外部工頻的電壓提升是通過電壓繼電設(shè)備來反應(yīng)的，電壓繼電設(shè)備一般裝置在放電用電電壓互感設(shè)備或者放電線圈的二次側(cè)。在一條母線上如果連接了幾個(gè)電容設(shè)備時(shí)，可以在母線電壓互感設(shè)備的二次側(cè)裝置電壓繼電設(shè)備，幾個(gè)電容設(shè)備共同使用一套過電壓保護(hù)設(shè)備。電容體系形成的過電壓，可以只考慮對稱的過電壓。電壓繼電器返回的系數(shù)不能再零點(diǎn)九八以下。現(xiàn)在我國電力體系中廣泛的應(yīng)用電腦保護(hù)措施，其返回的系數(shù)都在零點(diǎn)九八以上。過電壓配件的電壓是額定電壓的一點(diǎn)一倍到一點(diǎn)三倍，并且工作時(shí)間不能高于電容設(shè)備許可的時(shí)間。

4 不平衡保護(hù)技術(shù)

在一組電容器中，由于故障切除或者一部分電容器發(fā)生短路后，剩余的電容器承受的電壓大小和電容器組的接線方式、每組并聯(lián)的臺(tái)數(shù)、串聯(lián)的段數(shù)等因素有關(guān)。內(nèi)過電壓保護(hù)的接線方式很多，對室內(nèi)過電壓保護(hù)的目的是防止電容器阻中因個(gè)別電容器故障切除后，健全電容器上的電壓超過額定電壓的1.1倍，如不及時(shí)處理這一情況并斷開電容器組，就會(huì)造成其他電容器的損壞，對系統(tǒng)產(chǎn)生進(jìn)一步的危害。

在一個(gè)電容設(shè)備的串聯(lián)線路上都裝置上電壓互感設(shè)備，能夠監(jiān)測到電容設(shè)備從兩段出現(xiàn)的工頻過電壓，但是這個(gè)技術(shù)一般都需要電壓繼電設(shè)備以及很多臺(tái)電壓互感設(shè)備一起功過，保護(hù)的過程也相當(dāng)麻煩，而且費(fèi)用很高，所以在實(shí)際工作中一般都使用不平衡保護(hù)措施來替代。這項(xiàng)措施的工作原理是監(jiān)視一個(gè)電容設(shè)備在正常部位和損害部位之間的電壓和電流等方面的不同，把這種不同當(dāng)做開始保護(hù)的信號，當(dāng)他的數(shù)值比整定值高的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行保護(hù)切除有故障的電容設(shè)備。

電容設(shè)備鏈接線路的方式不一樣，造成不平衡保護(hù)的方式也是不一樣的，其中主要有零序電壓、差壓、零序電流保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)線路在正常工作中或者接地系統(tǒng)沒有麻煩的時(shí)候，三相電壓或者電流的向量只存在少量的不平衡電流或者沒有；而當(dāng)接地線路遇到麻煩時(shí)或者線路運(yùn)行不正常的時(shí)候，零序電流和電壓二次回路中都會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的電壓和電流，促使保護(hù)設(shè)備工作并且發(fā)出故障信號。

目前在城市電路系統(tǒng)或者主要變電站中，大部分采用的不平衡電壓保護(hù)，是將電容器組的三相電壓互感器二次頭尾相接（A相非極性端連接B相極性端，B相非極性端連接C相極性端），并從A相極性端和C相非極性端引出二次線形成差電壓回路，將此電壓接^保護(hù)裝置來判別，使之動(dòng)作并發(fā)出信號或者切除故障回路。

不平衡保護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)包括了七個(gè)方面：

（1）和熔斷設(shè)備一起配合保護(hù)，可以確保在整套的電容設(shè)備組合發(fā)現(xiàn)故障電容設(shè)備切除之前就已經(jīng)檢測并且切除，確保電容設(shè)備體系的正常工作。（2）要具備適當(dāng)?shù)撵`活度，因?yàn)榍谐藛为?dú)的電容設(shè)備而造成其他的電容設(shè)備的過電壓小于百分之五時(shí)，就要發(fā)出警告信號。當(dāng)過電壓超過標(biāo)準(zhǔn)電壓的一點(diǎn)一倍時(shí)，就應(yīng)該自動(dòng)跳閘或者關(guān)閉。（3）其工作延長時(shí)間要短一些，這樣方便降低因?yàn)殡娙菰O(shè)備誘發(fā)燃燒事故引發(fā)的破壞，預(yù)防其他的電容設(shè)備的過電壓時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間長。動(dòng)作延時(shí)必須要時(shí)間短，預(yù)防在斷相故障或者單項(xiàng)故障時(shí)，不平衡保護(hù)的電壓或者電流互感設(shè)備以及繼電設(shè)備受到過電壓的影響而發(fā)生損害。（4）保持最合適的不平衡保護(hù)的時(shí)間，避免發(fā)生涌流、外電路的地線接觸不良、避雷、近處設(shè)施的投切、斷路器運(yùn)作不統(tǒng)一等問題下有某時(shí)間不平衡，出現(xiàn)不平衡保護(hù)措施做不好，一般狀態(tài)下，電容設(shè)備可以使用不平衡保護(hù)有0.5秒的延遲。（5）諧波過濾設(shè)備必需被安裝在不平衡保護(hù)回路上，減少諧波電壓出現(xiàn)的影響，電容器設(shè)備有時(shí)會(huì)出現(xiàn)暫態(tài)過電壓，這必需采用有效的保護(hù)防護(hù)方法。（6）不平衡保護(hù)的特點(diǎn)就是具有閉鎖特性，在進(jìn)行跳閘程序的時(shí)候也會(huì)關(guān)閉電容器設(shè)施的自動(dòng)投入，有效的阻止了損壞的電容器設(shè)施進(jìn)行再次運(yùn)行。（7）因系統(tǒng)與電容器設(shè)施的公差導(dǎo)致的固有不平衡不能超過不平衡保護(hù)的值。

目前整個(gè)電力中電力電容設(shè)備是占有一定地位的。在以后的電力工程的發(fā)展歷程中，對這方面的保護(hù)措施有著不可磨滅的作用，不過現(xiàn)在中國這方面的保護(hù)技術(shù)比較落后，不比西方國家的技術(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了我們的需求。這就需要我們不斷的研究與發(fā)現(xiàn)，從電流電壓保護(hù)措施出發(fā)，將不平衡保護(hù)多種新型技術(shù)為基礎(chǔ)，這樣電力電容設(shè)備的保護(hù)措施能向著更好的方面發(fā)展。

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