電容器二次接線引發(fā)故障的分析

費(fèi)曉峰

摘 要：電力電容器能夠改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。為了保證高壓并聯(lián)電容器組的安全運(yùn)行，通常會(huì)采取內(nèi)熔絲（或外熔斷器）保護(hù)和繼電保護(hù)的方式，然而二次接線錯(cuò)誤，反而會(huì)引起裝置的故障及損壞。

關(guān)鍵詞：電容器；二次接線；故障；分析；警示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.147

1 引言

電力電容器能夠改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。電容器是高場(chǎng)強(qiáng)設(shè)備，往往電容器裝置又是多臺(tái)數(shù)百千乏電容器組合使用，在運(yùn)行中，電容器元件和單臺(tái)電容器發(fā)生故障是不可避免的，雖然如此，但決不允許單臺(tái)電容器故障引發(fā)電容器外殼爆裂起火事故，因此電容器裝置必須設(shè)置專門的、有效的電容器內(nèi)部故障保護(hù)[1]。

為了保證高壓并聯(lián)電容器組的安全運(yùn)行，通常會(huì)采取內(nèi)熔絲（或外熔斷器）保護(hù)和繼電保護(hù)的方式。其中，繼電保護(hù)是電容器內(nèi)部故障的主保護(hù)，也是電容器組內(nèi)部故障的主保護(hù)。在我國(guó)，對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)星形接線的電容器，繼電保護(hù)可分為不平衡電壓保護(hù)和不平衡電流保護(hù)兩大類。不平衡電壓保護(hù)還分為開口三角電壓保護(hù)（以下簡(jiǎn)稱“開口三角保護(hù)“）和相電壓差動(dòng)保護(hù)（以下簡(jiǎn)稱“差壓保護(hù)“），本人在工作中發(fā)現(xiàn)，一些用戶將不平衡電壓保護(hù)等同為開口三角保護(hù)，而把差壓保護(hù)這種繼電保護(hù)方式給遺漏了，實(shí)現(xiàn)不平衡電壓保護(hù)的重要設(shè)備為放電線圈，不同繼電保護(hù)方式選用的放電線圈是不同的，它們都是專用設(shè)備，不可混用。電力系統(tǒng)中，二次側(cè)是低壓，相對(duì)是比較安全的，但是二次接線錯(cuò)誤，卻能損壞一次設(shè)備。

2 實(shí)例描述

2014年1月，我公司所供2組電容器裝置“山西美錦變“發(fā)生故障，經(jīng)檢查現(xiàn)場(chǎng)第一組電容器一臺(tái)放電線圈（A相）損壞，電容值正常，過(guò)電壓動(dòng)作保護(hù)動(dòng)作；第二組兩臺(tái)電容器（B相）和兩臺(tái)放電線圈（B、C相各一臺(tái)）損壞，低電壓動(dòng)作保護(hù)動(dòng)作。

本工程電容器裝置的接線方式為單星形接線，單臺(tái)電容器為內(nèi)熔絲保護(hù)，繼電保護(hù)方式為差壓保護(hù)。差壓保護(hù)用放電線圈，一次側(cè)有3個(gè)接線端子，分別為：A1（進(jìn)線）、A2（1/2電壓）、X（出線）；二次側(cè)有4個(gè)接線端子，分別為：一個(gè)二次線圈的a1（進(jìn)線）、x1（出線），和另一個(gè)二次線圈的a2（進(jìn)線）、x2（出線）。經(jīng)檢查，現(xiàn)場(chǎng)電容器組一次接線完全正確，而放電線圈二次側(cè)接線錯(cuò)誤（a1與a2短接，x1與x2短接），正確接法應(yīng)為x1與x2短接后接地，a1和a2接保護(hù)，并且是三相放電線圈a1和a2分別接保護(hù)，保護(hù)裝置有三個(gè)，開口三角保護(hù)的保護(hù)裝置只有一個(gè)。

3 故障分析及處理

通過(guò)分析，第一組放電線圈實(shí)際二次接線為每臺(tái)放電線圈a1與a2短接（把這個(gè)接點(diǎn)稱為a）， 每臺(tái)放電線圈a端接地，x1與x2短接（把這個(gè)接點(diǎn)稱為x），然后再按開口三角保護(hù)的接法，三臺(tái)放電線圈（分別為TV1、TV2、TV3）相互接線，TV3的a接TV2的x，TV2的a接TV1的x，最后TV1的a和TV3的x接保護(hù)，由此可見，此接線方式的意圖確實(shí)是要接成開口三角保護(hù)，但是由于差壓保護(hù)，三臺(tái)放電線圈的二次側(cè)并無(wú)相互接線，所以每臺(tái)都是單獨(dú)接地的，但實(shí)際按開口三角接線，卻并未注意這個(gè)接地的細(xì)節(jié)，結(jié)果就是部分接線按我公司提供的差壓保護(hù)原理圖接線，部分接線按自己所需的開口三角保護(hù)原理接線，造成了多點(diǎn)接地，使得A相和B相二次線圈都形成短路，A相放電線圈損壞，保護(hù)動(dòng)作，未造成更嚴(yán)重的故障。第二組放電線圈實(shí)際二次接線與第一組類似，不同處在于每臺(tái)放電線圈x端接地，并將TV1的x接TV2的a，TV2的x接TV3的a，最后TV1的a和TV3的x接保護(hù)，同樣由于多點(diǎn)接地的緣故，使得B相和C相二次線圈都形成短路，B、C相放電線圈損壞。而在B相，B相放電線圈二次短路使得其二次側(cè)電流很大，反映到一次側(cè)的電流同樣很大，放電線圈一次線圈與電容器并聯(lián)，引起電容器損壞，此時(shí)保護(hù)動(dòng)作，制止引發(fā)進(jìn)一步故障。

放電線圈結(jié)構(gòu)上與電壓互感器相似：在放電功能上，在電容器裝置中，小容量電容放電用電壓互感器即可，大容量電容肯定要用放電線圈；在保護(hù)功能上，在運(yùn)行時(shí)放電線圈作為一個(gè)電壓互感器使用，其二次繞組根據(jù)繼電保護(hù)要求進(jìn)行接線，從而對(duì)電容器組的內(nèi)部故障提供保護(hù)。電壓互感器二次短路，會(huì)使二次線圈產(chǎn)生很大短路電流，燒損電壓互感器線圈，以至?xí)鹨弧⒍螕舸褂嘘P(guān)保護(hù)誤動(dòng)作，儀表無(wú)指示。因?yàn)殡妷夯ジ衅鞅旧碜杩购苄。淮蝹?cè)是恒壓電源，如果二次短路后，在恒壓電源作用下二次線圈中會(huì)產(chǎn)生很大短路電流，燒損互感器，使絕緣損害，一、二次擊穿。

后與用戶進(jìn)一步溝通得知，用戶實(shí)際所需繼電保護(hù)為開口三角保護(hù)，后委托設(shè)計(jì)院招標(biāo)，設(shè)計(jì)院要求的繼電保護(hù)為差壓保護(hù)，經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)后，我公司按差壓保護(hù)供貨，到貨后，安裝公司據(jù)用戶要求按開口三角保護(hù)進(jìn)行二次接線。開口三角保護(hù)與差壓保護(hù)的裝置所配的放電線圈各是專用的，外形上就有很大差別（開口三角保護(hù)用放電線圈一次側(cè)只有兩個(gè)接線端子，而差壓保護(hù)用放電線圈一次側(cè)有三個(gè)接線端子），若繼電保護(hù)概念清晰，那么此次事件完全能夠避免。

另外，差壓保護(hù)用放電線圈理論上可以接成開口三角保護(hù)，但是正如本文所舉實(shí)例，這樣做使得接線變得復(fù)雜，極易出錯(cuò)，可能導(dǎo)致裝置失去繼電保護(hù)作用，留下隱患，也可能直接導(dǎo)致設(shè)備損壞。而且由于放電線圈是專用的，即便接線正確，由于差壓保護(hù)用放電線圈本身的結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)二次線圈，可能存在兩個(gè)線圈電壓不等的情況，此時(shí)它們會(huì)形成回路，造成自身?yè)p耗，縮短使用壽命，在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方面考慮，也是不可取的。

我公司為用戶提供了本次的故障分析，用戶在考慮了我公司建議后，決定更換了使用開口三角保護(hù)用放電線圈，與實(shí)際繼電保護(hù)相對(duì)應(yīng)，之后裝置正常投運(yùn)。

4 總結(jié)

設(shè)置繼電保護(hù)的目的是為保護(hù)裝置、提高裝置運(yùn)行安全性寄延長(zhǎng)使用壽命，如果這個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)反而造成裝置的損壞，是非常可惜的。繼電保護(hù)的類型應(yīng)在設(shè)計(jì)階段確認(rèn)，不可在供貨后隨意更改。若發(fā)現(xiàn)供貨產(chǎn)品與自己所需有差異，應(yīng)與廠家確認(rèn)，不可擅自更改接線方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]電力行業(yè)電力電容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).并聯(lián)電容器裝置技術(shù)及應(yīng)用（1版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011：376.