高压并联电容器装置的保护整定问题探析获奖科研报告

高压并联电容器装置的保护整定问题探析获奖科研报告【关键词】高压并联电容器;保护整定;继电器

引言：

从宏观层面来看，并联电容器是目前高压电网中常用的一种无功补偿装置。随着高压电网覆盖范围逐步扩展，并联电容器使用数量也在快速增加，如何对并联电容器进行科学有效的保护与整定，已经成为电力行业的热门课题。

一、并联电容器保护方案

（一）电流保护

电流保护应分为快断保护和过流保护两种。电流保护必须满足基本的敏锐度需求，这种背景下电力工作人员更倾向使用三相系统接线。对于某些外部故障，例如套管之间的短路或电容器组导线的故障，快速断路保护已经可以满足工作需求，作为高压电力网络中的主要保护，如果电容器末端突然发生某种故障，必需测量一个精确的电流整定值，通过这种方式设定精确的灵敏度参数。系统运行过程中，稳态过电流和额定电流必须保持至少为有效值的1.3倍，且不能小于上述数值限制。电容器必须在各个方向上得到有效保护，为此必须将它们控制在标称电流的1.5倍至2倍之间，并将其视为保护值。若将该数值转换为20℃，则能够得到电流保护基参数[1]。该转换公式为：C20=CX·[（-4·10-4）·1-（x-20）]。保护配置中使用灵敏度参数必须高于额定电流2倍或3～5倍。在瞬态状态当中，充电输入电流会对电容器产生影响。这种背景下，电力工作人员需要将其管控在0.1s～0.2s设定动作时限内。

（二）电压保护

从类型方面来看，电压保护可分为欠压保护和过压保护两种。过压保护目的是保证并联电容器装置时刻处于稳定运行状态当中，防止并联电容器工作时出现电压过高问题。这是因为在许多条件下，包括谐波谐振和轻负载操作，电容器可能会出现浪涌。若电力人员将并联电容器设备连接至电网之中，则会提升谐波谐振强度，可能会造成过电压问题。此外，如果并联电容器显示为内部设备故障，其也会更改设备内部容抗，由此可以看出，过电压会直接导致端电压升高。

实际工作中，系统在外部因素影响下可能会发生断电故障，之后电力系统会在最短时间内恢复输电，但此时安装在电网内部的并联电容器不会同步切断。此时，电容装置与变压器将关闭，引起浪涌谐振。若出现上述故障会损坏系统内部的电容器和变压器。当该设备失压时，母线和电容器仍处于连接状态，电容器两端的剩余电压会对该设备造成破坏。此时若电网恢复供电，处于闭合的装备就被烧坏。这种背景下，电力工作人员可设计额定电压的0.2～0.5倍作为整定值。

二、高压并联电容器整定方案

（一）放电线圈

由于电容器与放电线圈形成并联状态，还涉及绝缘框。相关工作人员将放电线圈布置在高压电力网络指定位置，可以实时控制快速放电系统中的某些设备。但是实际运行过程中，一部分电容器并没有对放电线圈进行保护，上述条件主要针对桥式差动保护。如果整个系统没有实时测试，放电线圈可能会突然爆炸。近年来，各变电站线圈断线等故障频发，不容忽视。

特殊状态下，次级绕组仍会安装在放电线圈内，可用于感测系统电压。其原因在于若放电线圈或电容器突然发生故障，相应的次级绕组也会发生显著改变。若可以准确地检测到上述情况，就可以准确判断每个阶段内设备运行有效性。若使用特殊方法保护放电线圈，则应将其划分为警告值和参考值的临界部分。通常状态下应该将其限制在大约1.5%警告值。若系统超过次级绕组电压的2%，则应发出警报[2]。

（二）三項不平衡

单个电容器也可用于专用保护。实际工作过程中相关工作人员需要检测设备电容，通过这种方式判断电容装置工作状态。评价过程中若三相不平衡已经达到一定程度，考虑作为辅助评价项目。在每个特定时段内必须加载与三相不平衡相关的信息，涉及很多关键参数，借助这种方式准确判断设备实时运行状态。若发现异常，要进行全方位的精准检测，运用综合检测手段，防止出现事故。相关工作人员需要在此状态下对数据进行记录，并找到故障的根本原因。

（三）单台电容量

设备工作时，若电容有一些轻微变化则表示设备内部安装的保险丝对电容造成影响，设备可能被损害。此时设备尽管还能够运行，但是对设备寿命以及稳定性会产生较大影响，所以要充分了解设备运行中电容变化情况。国内相关文件明确标明电容偏差应在3%～5%之间。对于特殊保护模式，单机保护整定值包括参考值和警告值。对于前者。装置上标注实际测量值在正常情况下可换算为+20C，即为参考值。

若系统配备了专用保护方法，则单个设备应包含两种类型的保护设置值：警告值和参考值。具体来说，借助实际测量得到的参考值可以换算成20℃的值，一般暗示电容与温度成反比关系。对于报警值，根据接线方式和保险丝形状计算，借助这种方式获得高精度的设定值。这种背景下，相关工作人员需要密切匹配实际系统情况，对各个级别的警报级别进行分类。若故障较为严重，则应使断路器跳闸。

三、结束语

传统保护技术存在一定局限性，因此需要特殊保护整定方式。此方法可以对单个电容