一種用于電容器早期故障在線檢測系統的實現方法

作者/湯敏，吉林省電力勘測設計院宋有生、劉彥文、李海、楊文光、李艷梅，國網吉林省電力有限公司四平供電公司

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一種用于電容器早期故障在線檢測系統的實現方法

作者/湯敏，吉林省電力勘測設計院
宋有生、劉彥文、李海、楊文光、李艷梅，國網吉林省電力有限公司四平供電公司

文章摘要：為了研究一種用于電容器早期故障在線檢測系統的實現方法，通過對并聯電容器安裝電流傳感器在線監測電容器電流值得到電容器電容量的變化情況，提前判斷電容器狀態，準確定位缺陷電容器。經過仿真試驗確認，取得了良好的測量效果，確認了方法的可行性。

關鍵詞：電容器；故障；電流；可行

前言

并聯電容器裝置是電力系統的主要無功補償設備，其安全運行對于整個電力系統的穩定、正常供電起著非常重要的作用。目前供電局所轄變電站電力電容器數量龐大，在運維工作中無法對單只電容器電容量進行有效監測，常規電力電容器智能化程度幾乎為零，當內熔絲電容器內部1-2個熔絲熔斷時，電容器能夠繼續運行；當發生3只以上熔絲熔斷的故障時，只能靠保護裝置動作被動切除。當電容器發生故障時，只能通過電容器保護裝置動作獲取電容器整組信息，不能有效定位到每只電容器及變化過程趨勢信息，做到提前預判。一般情況下，當保護裝置動作時，電容器故障往往已經比較嚴重，且無法動態監測電容器缺陷發展過程。檢測前無法準確判斷故障電容器的損壞程度，工作量繁重，需要付出較大的人力、財力和時間，影響設備正常運行。

1.原理分析

■1.1故障判定的依據

通過對并聯電容器安裝電流傳感器在線監測電容器電流值得到電容器電容量的變化情況，提前判斷電容器狀態，準確定位缺陷電容器。

現行并聯電容器相關標準中規定334kvar以上容量的電容器，當電容量減少超過1%-3%時，應認真檢查，發現問題應退出運行；334kvar容量的電容器，當電容量減少超過5%時，應退出運行；200kvar及以下容量的電容器，當電容量減少超過10%時，應退出運行。

■1.2電容器電容量與其流過電流值的關系

對于圖1中12并4串電容器組，當其中某一支電容器電容量發生變化后，由于系統電壓作用于整組電容器之上，因此組中各電容器流過電流值將與電容量之間相關，電容量不同，則流過電流值也會不同，因此電容器電容量的變化將從流過電容器的電流中得到反映，基于此可從電容器電流的監測來判斷電容器的運行狀態。

圖1　無功補償并聯電容器組主接線圖

2 .實驗結果與討論

應用MATLAB中得Simulink軟件，對上述情況進行仿真。對12并4串電容器組建立電路模型，如圖2所示。

圖2　12并4串電容器組仿真模型

改變組中故障電容器電容值，計算得到各故障情況下電容值與電流值的變化關系。各電容器電流值仿真結果如表1所示，變化趨勢如圖4所示。

圖3　電容器仿真波形

表1　四種故障情況各電容器電流有效值仿真結果（A）

圖4　各電容器電流值變化趨勢

表1結果顯示，12并4串電容器組中，電容器流過電流值與電容量成線性關系，當一只電容值變化3%，其流過電流值也相應變化約為3%，同一串段中，故障電容器與正常電容器電流變化趨勢相反。故障電容器電流變化趨勢最明顯，因此可以借助電流值的變化情況來判斷電容器的電容值變化情況。

在同一串段中，并聯在一起的12只電容器承受相同的電壓，隨著運行電壓的波動或者溫度的變化，如果各電容器的狀態沒有發生變化或者變化情況相同，則流過的電流將有相同的變化趨勢。若其中一只由于絕緣損壞導致電容值逐漸減小，那么故障電容器電容量的變小將導致其電流值變小，且變化趨勢將與其它電容器的變化趨勢相反，這樣與歷史數據進行綜合趨勢分析，建立趨勢變化圖，從趨勢圖中可反映出各電容器的健康狀況。

3.結論

通過以上原理分析和實驗數據分析，可以看出，各電容器流過電流值將與電容量之間相關，電容量不同，則流過電流值也會不同，因此電容器電容量的變化將從流過電容器的電流中得到反映，基于此可從電容器電流的監測來判斷電容器的運行狀態。通過電容器的電流變化趨勢圖確實可以反映電容器是否處于早期故障狀態。在實際產品實現中，測量流過電容器的電流易于實現，同時通過無線的方式可以實現對電容器早期故障的遠程監控。

【參考文獻】

＊1 李新海，鄒正華，徐春新，劉永強.電容器故障在線監控系統的設計與實現.《微計算機信息》，2011.

＊2 劉艷，劉瑞云，陶維亮，倪學鋒，王先培.電力電容器故障檢測系統的設計與實現.《電氣應用》，2011.