电力系统中并联电容器的保护

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1、电力系统中并联电容器的保护并联电力电容器可以提高功率因数、降低线路和输变电设备的损耗、改善受 端电压质量以及提高输送功率。故电力电容器被广泛地应用于电力系统。电容器 安全可靠地运行对电力系统意义重大，为保护电容器现在都配备了完善的保护。 1电容器的保护 1.1串联电抗器电容器组每相都串接有一个电抗器。配电系统在运行时，不可避免系统中谐 波的出现。对于高次谐波，电容器的阻抗是相当小的，电抗器的阻抗则变大。所以， 电抗器的存在极大地削弱了谐波，降低了烧毁电容器的机率，从而保证了电容器 的安全运行。同时，电容器在投入时会产生较大的涌流，会引起二次保护装置的误 动作。而串联的电抗器可以大大地抑制涌流，

2、既保护了电容器，也防止了保护的误 动作1.2熔断器保护熔断器的装设，是为了在某些元件过热、游离造成局部击穿时,熔断器能切断 并隔离故障元件,保证其他完好元件的继续正常运行。熔断器安装简单，选择性好, 故障后可以直接找到故障电容器;其熔断时间一般只需几毫秒，加上燃弧时间，在 20 ms即一个周波内即可切断短路电流，防止电容器故障扩大化。同时，熔断器燃 弧时，其电弧与电容器击穿点的电弧串联,按照电弧电阻来分配短路时的能量，可 以降低电容器内部释放的能量，防止电容器箱壳的爆裂。故障时，熔断器保护并不 能作用于开关跳闸,所以一般都与不平衡保护配合使用。但在其不可靠切除故障 电流时，会引起故障扩大化.熔

3、断器的熔丝额定电流选择，不应小于电容器额定 电流的1.43倍，并不宜大于额定电流的1.55倍。1.3过流保护过电流保护的任务，主要是保护电容器引线上的相间短路故障或在电容器组 过负荷运行时使开关跳闸。电容器过负荷的原因，一是运行电压高于电容器的额 定电压，另一种情况是谐波引起的过电流。一般在微机中都装设有限时电流速断 保护和过电流保护，在电容器发生相间短路或对地短路时及时切除电容器。对于 限时电流速断保护，运行规程要求，电容器正常投切时，能耐受涌流，但在系统发 生短路情况时，又能迅速地脱离系统。大容量的电容器组在投切过程中，虽然有串 联电抗器的抑制，但涌流仍然较大,可达到额定电流的8倍10倍,

4、涌流振荡衰减 时间为4 ms,即1 /5周波，所以，在电流整定值足够大时,可以不用考虑延时。但电 流定值较小时，就应通过延时0. 1 s0. 2 s来保证保护动作的选择性。电力电 容器技术条件要求：电容器能在有效值为1. 3 Ie （ Ie为电容器额定电流）的稳 态过电流情况下运行，对于电容值有最大正偏差的电容器，过电流允许达到1. 43 Ie。所以，为了保护电容器不受损坏，保证系统的正常稳定的运行,当电流大于整 定值（1. 5 Ie2 Ie ）时经过0. 5 s左右的延时,保护出口作用于开关跳闸。 1.4过电压保护（电压取自放电TV）和低电压保护（母线TV）首先说明的是过电压保护电压取自放电

5、TV,而低电压保护电压取自母线TV。 电容器在过高的电压下运行时，其内部游离增大，可能发生局部放电，使介质损 耗增大，局部过热，并可能发展到绝缘被击穿。因此应保持电容器组在不超过最 高容许的电压下运行。安装过电压保护就是为了这个目的。过电压保护的整定值 一般取电容器额定电压的1.11.2倍。系统谐振时，电容器所在母线电压升高，使 电容器承受过电压，即外部过电压。在系统中部分电容被故障切除时，电容器之间 的电压分配也出现异常，也会出现过电压，即内部过电压。按内部过电压整定，灵 敏度偏高，所以实际运行中，本保护主要针对的就是外部过电压。低电压保护主要是防止空载变压器与电容器同时合闸时工频过电压和振

6、荡 过电压对电容器的危害。这种情况可能出现变电站事故跳闸、变电站停电、各配 电线切除。电容器如果还接在母线上，将使电压升高。变压器和电容器构成的振 荡回路也可能产生振荡过电压，危及设备绝缘。因此安装低电压保护，当母线电 压降到额定值的60%左右时即动作将电容器切除，同时，为了防止在两相短路时误 动作，其动作时间比电源重合闸时间或备用电源自投时间小一时间级差,一般小 于0. 5 s。1.5不平衡电流保护这种保护方式是利用故障相容抗变化后，电流变化与正常相电流间形成差电 流，来启动过电流继电器，以达到保护电容器组的目的。双星形接法一般采用差 流保护保护所用的低变比TA串接于双星型接线的两组电流器的

7、中性线上，在正常 情况下，三相阻抗平衡，中性点间电压差为零，没有电流流过中性线。如果某一 台或几台电容器发生故障，故障相的电压下降，中性点出现电压，中性线有不平衡电流10流过，保护采集到不平衡电流后即动作掉闸。这种保护方式比较简单, 系统电压不平衡，一相接地故障、高次谐波电流及合闸涌流，都不会引起保护误 动，所以在国内外得到广泛应用。电容器双星型接法1.6差压保护及零序电压保护电容器的差压保护就是电压差动保护，接线方式如图1原理就象电路分析中 串联电阻的分压原理。是通过检测同相电容器两串联段之间的电压，并作比较。 当设备正常时，两段的容抗相等，各自电压相等，因此两者的压差为零。当某段 出理故障时，由于容抗的变化而使各自分压不再相等而产生压差，当压差超过允 许值时，保护动作。从原理上可知因两段是串联在电路上的，因此当电容器是正 常的情况下，电网电压对护保影响是有限的（暂态过压除外）。非有效接地系统， 单相接地时只影响相对地的电压，相及相间电压并没有改变，因此对保护是没有 影响的。单星形接线的电容器组目前国内广泛采用零序电压保护。对于没有放电电阻 的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口 处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处电压 为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U0,保护装置采集到差电压后即 动作掉闸。