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继电保护中电容器保护常用保护原理 电力电容器组不平衡保护综述 科技日益进步，经济持续发展，用户用电对电能的要求也日益 升高。不单是对电能数量的需求不断增长，其对电压质量要求也越来 越高，电容器保护测控装置不单要有足够的电能，还要有稳定的电能 ——即电压、频率、波形需符合要 ，才能保证用户的用电设备持续 量 保持最好的工作性能，从而保证工效效率。其中，电压质 是很重要 的一个方面，不单对用户生产、生活、工作有重大影响，对整个电网 的安全稳定经济运行也有着至关重要的作用。 与电压质量息息相关的就是无功电源，无功不足，会使得系统的 电压幅值降低，对整个电网来说，电压过低可能引起电压崩溃，进而 使系统瓦解，造成负荷大幅流失；对单个元件而言，电压的降低可能 使其无法运行在最佳工况，同时造成电能损耗增大，甚至可能损坏设 备，同时输电线路在同等条件下，电压越低传输的电能就越小。因此， 必须保证无功电源的供应。同时，为了确保电网经济运行与用户的用 电正常，又必须减小无功功率的流动，因此，无功补偿的基本原则是 就地补偿。即在变电站及用户负荷处，将一定量的电容器串联、并联 在一起，形成电容组，使其达到一定的容量、满足一定的电压要 ， 补偿系统无功、调节该节点电压。 1 电容器组接线方式的决定因素 电容器通常是将若干元件封装在一铁壳内，构成电容器单元，再 由各单元先并后联，封装在铁箱内组成的。 当电容器组所接入电网的电压等级、容量要求确定以后，接线方 式的选择则关系到了电容器组的安全性、可靠性以及经济性。决定接 线方式的主要因素包括以下几个方面。 1.1 受耐爆容量限制 电容器组在运行过程中，若其中某个电容器击穿短路，这个电容 器将承受来自其自身及其他并联10KV电容器保护组的放电。为防止 故障元件受放电能量过大冲击，导致电容元件爆炸，必须限制同一串 联段上的并联台数，即有所谓的最大并联台数问题。可以通过减少并 联数与增大串联段数的方法，来降低冲击故障电容器的放电能量。 1.2 接线方式与设备不配套的限制 20 90 21 世纪 年代末至 世纪初，由于工艺上的改进，使电力电 容器的介质，结构发生改变，普遍采用了全膜电容器。电容器的容量 越来越大，因此派生出了很多新的结构与接线方式。同时，在一段时 间内，由于缺乏较高的 66kV 电压等级的放电线圈，致使其66KV 电容器保护测控装置 选择及相应接线方式的应用受到限制，因此使相关接线方式适用范围 受到了限制。由于这种不配套的限制，导致该时期电容器运行故障明 显上升。经过阵痛之后，对配套设备的研究也跟上技术的研发进度， 因此，这种限制现在基本消除。 1.3 与应用的场合有关 在电力企业中，多采用星形接法，在工矿企业变电所中多采用三 角形接法。采用三角形接法时，能够过滤掉 次谐波电流，可以消除3 其对设备的影响，但其缺点是当电容器发生击穿短路时，其它相电容 器的放电电流会对故障电容器产生冲击。星形接线时，电容器故障情 况下受到其它两相容抗的限制，来自系统的工频短路电流最大不超过 其额定电流的 倍，且不受其它相电容器放电电流的影响，相对而言3 可靠性更高。 2 电容器组接线方式及其相应不平衡保护 电容器组的接线方式较多，相应也产生了不同的不平衡保护。一 般来说，同种不平衡保护接线下，既可采用电流式、也可采用电压式 保护，6KV 电容器保护测控装置其根本原理都是利用元件发生故障 时产生的不平衡量来作为保护判据。在此仅列举三种方式，其余接线 方式读者可再查找有关资料。 2.1 单星形接线采用零序电压保护 主要是利用电压互感器的开口三角电压形成不平衡电压，此时电 压互感器一次绕组还可兼作放电线圈，可防止反复投入电容器组时， 因残余电荷造成电容器组过电压。见图 单星形接线采用零序电压保1 护。 2.2 双星形主接线方式时采用中性线电流不平衡保护 对于双星形接线的电容器组，可采用中性线电流不平衡保护。当 同相的两电容器组中发生电容器故障时，流过两串电容器组的电流不 等，则中性线上必流过不平衡电流。见图 双星形主接线方式采用中2 性线电流不平衡保护。 2.3 单相为两组电容器组串联