高壓并聯電容器裝置的保護整定問題探析

郭彩麗

摘要：作為整個電網中的關鍵設備，電容器是否能夠保持順利的運行，直接關系著整個電網所處的運行狀況。從目前來看，系統保護整定通常涉及到電壓保護以及電流保護，二者共同構成了電容器裝置的重要保護措施。針對不同類型的電容器裝置而言，應當選擇與之相適應的保護整定措施。

關鍵詞：高壓并聯電容器裝置；保護整定問題；具體措施

在無功補償的各種裝置中，高壓并聯的電容器構成了其中的重要構件，處于運行狀態的高壓系統如果出現了電容器的損壞，則很可能干擾到后期的運行。由此可見，對于保護整定的相關問題進行全面探究，此項措施有助于探明裝置故障的根源所在，然后運用適當的措施來解除故障。

一、并聯電容器的主要結構分析

從基本結構來講，并聯電容器由箱殼、芯子、絕緣套管等組成。其中芯子由多個電容器小元件通過先并后串組裝而成。如果電容器內部并聯原件足夠多時，電容器內部每個小元件都可以加一條內熔絲，內熔絲和元件之間串聯連接，內熔絲安裝于電容器元件之間或者安裝在元件的側面。在電容器的內部，某些元件如果突然被擊穿，完好的電容器元件對故障元件放電，與之相串聯的熔絲將會熔斷。

運用彎折焊接的方式來焊接不銹鋼板，進而完成整個箱殼的制作，箱殼本身應當具備優良的耐爆性。在必要的時候，可以把出線套管焊接在箱蓋的上方，然后把接線頭連接在套管的位置上。此外，還需要做好瓷套、箱蓋與接線頭之間的密封連接，運用壓接式的連接方式應當能夠避免緩慢滲漏，有效保護了套管的部位。

二、高壓并聯電容器的一次主接線

在各種類型的接線方式中，針對高壓并聯形式的電容器通?？梢赃x擇雙星形或者單星形的兩類接線模式。一般來講，對于接線方式如果要進行選擇，則有必要參考電容器本身的耐爆性能、電壓等級以及補償容量，因地制宜選擇合適的主接線方式[3]。此外，還要關注雙星形或者單星形的兩類典型接線形式。從現狀來看，接線方式包含了較多種類，與之有關的保護方式也可以分成很多類型。常見的有開口三角電壓保護、電壓差動保護、橋式差電流保護等。一般容量較小的單星接線裝置都可采用開口三角電壓保護，電壓差動保護通常適用于電容器外部串聯數為兩串以上的偶數串的單星接線的裝置。雙星形的接線方式電容器裝置選擇中性點不平衡電流保護的措施。

例如：某高壓并聯裝置設有串聯形式的電抗器與電容器組，系統母線側連接于隔離開關、斷路器以及互感器。在兩側電容器的位置上，隔離開關設計為接地的方式，對于避雷器應當將其安裝在進線側。單相連接法通常適用于電容器組，在上側橋臂與下側橋臂的位置上可以設置電流互感器，據此測出各個時間段流經裝置的橋式電流差值[4]。在必要的時候，還可以借助放電線圈來測查電壓放電與斷路器閉合之間的關系，以此來減少過電壓并且保障人員安全。

三、并聯電容器采用串聯電抗器

通常來講，電容器組與電抗器都應當串接在一起。具體在運行時，可以視情況來選擇諧波抑制的措施，避免諧波出現突然放大的狀態；同時，上述措施也有助于與電容器受到的影響。電容器一旦投入了正常運行，那么充電狀態中的電容器將會引發相對較高的涌流。然而如果運用電抗器串聯的方式，那么對于潛在的系統涌流就能進行抑制。因此可見，串聯電抗器運用于并聯電容器的關鍵就在于慎防誤動作的出現，針對整個電容器都能提供全方位的保障。

在高壓并聯的整個系統中，通常都需要配合設置電容器與電抗器，二者呈現串聯的形式。具體在設計時，應當把電抗率與額定電壓視作最關鍵的電抗器參數。在這其中，額定感抗以及額定容抗二者的比值就相當于串聯電抗器本身的電抗率。如果要選擇合適的型號，那么還需參照特定的技術條件加以確定。

四、高壓并聯電容器的保護以及整定

（一）高壓并聯電容器的保護分析

1.內熔絲保護

內熔絲應當布置在電容器元件的內部，一旦察覺到某些故障，則要運用內熔絲作為關鍵的保護設施。之所以要安裝內熔絲，目的在于精確隔離或者切斷突然出現故障的電容器元件，以便于保護其他完好的電容器元件，在一定的范圍內維持正常的元件運轉。安裝內熔絲的流程并不復雜，內熔絲本身也具有優良的可選性與較短的熔斷時間，因此有助于在最大限度內避免擴大化的電容器故障。生產廠家可以視情況安裝內熔絲作為所需的保護設施，一旦出現了故障，則可以啟用故障隔離。然而實質上，內熔絲并不能用來實現開關跳閘。因此如果要實現跳閘，那么還需配合其他類型的外部保護。

2.電流保護

從基本類型角度來講，針對電流保護應當將其分成速斷保護以及過電流保護的兩種類型。電流保護應當符合敏銳度的基本要求，對此可以選擇三相式的系統接線方式。

具體來講，速斷保護應當適用于外部性的某些故障，典型為套管的相間短路或者電容器組發生的引線故障。作為系統中的主保護，電容器端如果突然發生了某種引線故障，那么對此應當測出精確的電流定值，以便于確定靈敏系數。

與之相比，過電流保護通常涉及到特定的電容器條件。系統在運行時，穩態過電流以及額定電流至少應當保持在1.3倍的有效值，而不能低于上述的數值限度。針對電容器應當予以全方位的有效保護，對此需要將其控制在1.5倍至兩倍之間的額定電流，并且將其視作保護定值。此外，各個保護動作至少相隔1秒左右。通過運用上述的措施，就能完成全過程的電流保護。如果將其折算成20℃，那么就能表述基準值，上述過程涉及到如下的換算公式：C20=CX*[（-4*10-4）*1-（x-20）]。保護整定運用的靈敏系數至少應當為2，或者達到3倍至5倍的額定電流。在過渡狀態下，充電涌流很可能將會影響到電容器，因此最好將其控制于0.1秒至0.2秒之間的整定動作時限。

3.電壓保護

電壓保護具體可以分成欠壓保護以及過電壓保護。在這其中，過電壓保護的宗旨在于保證整個裝置所處的安全狀態，避免運行中的電容器組出現過高的電壓。這是由于，電容器在很多狀況下都可能表現為過電壓，上述情況包含了諧波諧振以及輕負荷運行等。如果在電網中接入了電容器裝置，那么將會引發強度較高的諧波諧振，進而造成了過電壓。除此以外，某些電容器如果表現為內部性的裝置故障，則也可能改變電容器組本身的容抗。因此可見，過電壓將會直接引發迅速升高的端電壓。

除了過電壓保護以外，欠電壓保護本身也構成了保護整定的關鍵部分。在特殊情況下，突然斷電后的系統又會迅速恢復正常的送電，然而并沒有同步切斷其中的電容器。受到上述狀況的影響，帶電容器以及變壓器將會出現合閘，進而造成了過電壓諧振的產生。如果遇到上述的故障，則可能損壞電容器以及系統變壓器。電容器組在失去電壓時，如果母線與電容器組仍然連接在一起，那么殘留在電容器中的電壓將會損壞電容器本身。一旦恢復了電源供電，那么處在合閘狀態的電容器將會發生燒毀。從現狀來看，可以把額定電壓的0.2倍至0.5倍設計為整定值。

4.橋差不平衡電流保護

如果裝置內部的電容器元件突然產生了故障，那么與之相連的內熔絲將會突然出現熔斷。在此過程中，針對故障元件有必要迅速進行隔離。然而與此同時，系統也將出現不平衡的橋臂電流差。除了故障元件之外，其他元件受到分壓差異的影響，也將承受相對較高的過電壓。此外，故障元件本身的容量很可能改變，進而增大了不平衡電流。

依照現行標準，針對額定電壓至少應當將其控制在1.3倍以內的過電壓倍數。如果設計了橋式差流保護，那么整定值至少相當于1.25倍左右的過電壓數值，以此來保護那些沒有陷入故障的系統元件。如果標準值低于不平衡電流值，則會啟用保護裝置；經過較短的延時之后，系統將會跳閘。

（二）高壓并聯電容器的整定分析

1.單臺電容量

電容器裝置即便處在正常運行中，那么電容量也可能出現異常的細微變化。一旦察覺到上述狀況，則可以判定電容器已經受到了熔絲帶來的影響，進而引發了設備故障。在上述狀況下，雖然整個裝置仍舊保持常態運行，然而其中的較多設備都將會遭受影響。由此可見，針對單臺電容量有必要密切關注各個時間段的電容量，對此應當限制于5%-3%的波動范圍內。

系統如果設有專用性的保護方式，那么單臺設備就應當包含警告值以及基準值的兩類保護整定值。具體來講，通過實測得出的基準值可以進行特定的折算處理，將其換算成20℃的數值，在這其中通常都會涉及到電容量與溫度之間的反比關系。而針對警告值而言，運算的基礎在于接線方式與熔絲形式，在此前提下就能獲得精確度較高的整定值。從目前的現狀來看，技術人員有必要密切結合系統所處的真實狀況來劃分各個層次的警告等級。如果故障本身較為嚴重，那么針對斷路器就要予以斷開處理。

2.放電線圈

在高壓并聯形式的電容器中，電容器以及放電線圈二者構成了并聯關系，其中也涉及到絕緣框。技術人員把放電線圈安裝于系統的特定位置上，針對某些快速放電的系統設備能夠予以實時性的控制。然而在運行時，多數電容器裝置并沒有保護放電線圈，上述狀況集中體現于橋差保護，例如常見的層間短路以及匝間短路。針對整個系統如果沒有予以實時性的檢測，那么放電線圈就可能突然出現炸裂現象。近些年以來，各地變電站頻繁出現了線圈炸裂等故障，對此不應當予以忽視。

在特殊狀況下，二次繞組還會存在于放電線圈的內部，對此可以運用于檢測系統電壓。這是由于，放電線圈或者電容器如果突然陷于故障，與之相應的二次繞組也將突顯變化。針對上述狀況如果能夠予以精確檢測，就能精確判定各個時間段的設備運行實效性。如果選擇了專用方式來保護放電線圈，那么也要將其分成警告值以及基準值的關鍵部分。通常情況下，應當限制于1.5%左右的警告值。如果系統本身超過了2%的二次繞組電壓，那么應當予以告警。系統需要保留各個時間段的信息以及數據，進而提供了后期測量的參照。

3.三相不平衡

除了上述情況之外，單臺電容器本身也可以用來實現專用保護。具體來講，可以先檢測電容量，據此判斷電容器所處的運行狀況。在上述的判定過程中，三相不平衡是否達到了特定程度，可以視作輔助性的判斷要素。每隔特定的時間段，針對三相不平衡涉及到的各項信息就要予以上傳，在這其中涉及到很多關鍵性的參考量，進而精確判斷實時性的設備運行效益。遇到特殊情況時，如果察覺到了異常，則有必要開展全方位的精確檢測，運用全面檢測的措施來避免事故。技術人員有必要存儲數據，在此前提下查找故障的根源。

五、結語

經過上述分析可知，針對高壓并聯類型的電容器來講，保護整定應當構成其中的核心與關鍵。對于電容器系統有必要設計適當的整定值，據此實現相應的保護配置。因此可以得知，上述措施有助于減少各個時間段的運行成本，同時也提升了運行實效。截至目前，與高壓并聯電容器有關的保護整定仍然欠缺完善性，對此亟待加以改進。

參考文獻：

[1]陳禹志.高壓并聯電容器補償成套裝置的二次保護[J].機電信息，2014（36）：61+63.

[2]張建軍，孫紅華，王鈺，等.高壓并聯電容器組保護配置及整定值問題探討[J]. 電力電容器與無功補償，2014（06）：42-45+51.

[3]李振，龐素紅.高壓并聯電容器裝置的保護整定[J].電力電容器與無功補償，2015（01）：7-10.

[4]楊昌興，王明毫.并聯電容器裝置設計及應用的若干議題[J].電力電容器與無功補償，2015（03）：1-9+13.