电容器保护.doc

并联电容器组保护 1.1并联电容器的作用：补偿无功功率的不足，提高母线电压质量，降低电压损耗，达到系统稳定运行的母的1.2并联电容器的接线形式：星形（包括双星形）、三角形注意：（1）相同容量的电容器接成三角形时，发出的无功功率是星形连接的3倍，但没相电容器上承受的电压是星形连接的√3倍，绝缘的要求相应提高2）在较大容量的电容器组中，电压中的小量高次谐波，在电容器中产生较大的高次谐波电流，容易造成电容器的过负荷，因此，在电容器组中串接一只电抗器可以限制高次谐波电流1.3电容器组的故障和不正常运行情况如下：（1）电容器组与断路器之间连接线以及电容器组内部接线的相间短路和接地故障2）电容器组的故障，指的是电容器组内部极间短路以及电容器组中多台电容器故障。

3）电容器组的过负荷4）电容器组过电压5）电容器组低电压1.4 保护原理1.4.1 限时电流速断保护主要反映电容器组与断路器之间连接线以及电容器组内部接线的相间短路和接地故障限时电流速断保护的原理如图4-1所示， F01为保护动作类型代码过电流保护过电流保护的原理如图4-2所示， F02为保护动作类型代码1.4.2 过电压保护设立过电压保护的目的是防止母线电压过高时损坏电容器，而切除电容器的同时可以改变无功潮流从而降低母线电压过电压保护经合位闭锁过电压保护采用线电压而非相电压，以防单相接地时过电压保护误动，线电压由软件计算得到过电压保护的原理如图4-3所示1.4.3 欠电压保护设立欠电压保护的目的是防止在电源失去后、电容器放电未到0.1倍额定电压前电源重新投入，电容器上将产生高于1.1倍额定电压的合闸过电压，从而危及电容器的安全欠电压保护的动作时限应小于上级电源重合闸或备自投的动作时限欠电压保护采用线电压而非相电压，以防PT单相断线时欠电压保护误动，线电压由软件计算得到欠电压保护经合位闭锁、有流闭锁欠电压保护的原理如图4-4所示1.4.4 零序电压（不平衡电压）保护该保护的判别对象是不平衡电压或接成开口三角形式的差电压，原理如图4-5所示。

电压互感器的一次绕组兼做电容器组的放电线圈14.7电容器自动投切电容器自动投切功能属于电压无功自动控制范畴，通过电容器的自动投切来改变局部无功潮流以达到调节电压的目的当电压很低（线电压<70V）时，闭锁此项功能过压自切经合位闭锁欠压自投经跳位闭锁、自切动作闭锁和PT断线闭锁过压自切原理见图4-7a，欠压自投原理见图4-7b1.4.8 PT断线保护PT断线发出告警的同时闭锁电容器低压自投，其原理见图4-81.4.9 电容器内部故障保护并联电容器组由许多单台电容器串、并联组成对于单台电容器，由于内部绝缘损坏而发生极间短路，由专用的熔断器进行保护，熔断器的额定电流可取1.5－2倍电容器额定电流1.4.10 差电压保护差电压保护原理如图4-11所示，其中DUa、DUb和DUc为各相差压3—17 1.1中性点不接地系统单相接地时电容电流分布及特点  单电源多线路中性点不接地系统单相接地时电压电流分析图a）系统图  （b）非故障线路1电流与母线电压相量图  （c）故障线路电流电压相量图       在小电流接地系统中，若其中一条出线发生单相接地故障，全系统都会出现零序电压，在这个电压的作用下，系统中会出现零序电流。

1）在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网的线电压，电网出现零序电压，它的大小等于电网正常工作时的相电压，但电网的线电压仍是三相对称的2）对于非故障线路而言，零序电流3I0就是该线路的电容电流，方向从母线流向线路；（3）对于故障线路而言，中性点不接地系统中故障线路中的零序电流为非故障线路零序电流之和，方向从线路流向母线4）非故障线路的零序电流超前零序电压90度5）故障线路的零序电流滞后零序电压90度，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180度6）接地故障处的电流大小等于所有线路（故障线路和非故障线路）的接地电容电流的总和，并滞后零序电压90度从以上分析我们不难得出两点结论：（1）接地线路的零序电流应该是所有线路中值最大的；（2）接地线路的零序电流方向明显不同于其它未接地线路，相位相差180°这两个结论可以作为接地选线装置的原理依据，我们称之为“相对原理、双重判据”选线原理 　　⑴ 绝缘监察装置绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表。

接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器系统正常时，三相电压正常，三相电压之和为零，开口三角形的二次线圈电压为零，绝缘监察继电器不动作当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号其优点是投资小，接线简单、操作及维护方便其缺点是只发出系统接地的无选择预告信号，不能准确判断发生接地的故障线路，运行人员需要通过推拉分割电网的试验方法才能进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电 　　⑵ 零序电流原理在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和通常故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大得多，利用这一原则，可以采用电流元件区分出接地故障线路 　　⑶ 零序功率原理在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，非故障线路的零序电流超前零序电压90°，故障线路的零序电流滞后零序电压90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°根据这一原则，可以利用零序方向元件区分出接地故障线路1.2消弧线圈的作用随着国民经济的不断发展，配网规模日渐扩大，电缆出线日渐增多，系统对地电容电流急剧增加，接地弧光不易自动熄灭，容易产生间隙弧光过电压，进而造成相间短路，使事故扩大。

为了防止这种事故，电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定；3~10 kV架空线路构成的系统和所有35 kV、66 kV电网，当单相接地故障电流大于10 A时，中性点应装设消弧线圈，3~10 kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于30 A时，中性点应装设消弧线圈根据这一规定，潮州供电分公司对系统进行改造，采取中性点经消弧线圈接地的运行方式，但是造成了采用零序电流原理、零序功率方向原理的接地选线装置的选线正确率急剧下降其原因是中性点经消弧线圈接地系统单相接地时，电容电流分布的情况与中性点不接地系统不一样了，如图1所示 　　由图1可知，中性点接入消弧线圈后，发生单相接地时，非故障线路电容电流的大小和方向与中性点不接地系统是一样的；但对故障线路而言，接地点增加了一个电感分量的电流ILo从接地点流回的总电流为： 　　 　　 　　由于与的相位相差180埃 将随消弧圈的补偿程度而变，因此，故障线路零序电流的大小及方向也随之改变 　　当全补偿时，即，接地电流接近于零，故障线路零序电流等于线路本身的电容电流，方向由母线流向线路，零序功率方向与非故障线路完全相同。

　　全补偿时，wL = 1/3wC∑，正是工频串联谐振的条件，如果由于系统三相对地电容不对称或者断路器三相不同期合闸时出现零序电压，串接于L及3C∑之间，串联谐振将导致电源中性点对地低压升高及系统过电压，因而不采用这种补偿方式 　　当欠补偿时，wL＞1/3wC∑ 即分两种情况： 　　如果补偿以后的接地电流大于本身线路电容电流，且方向由线路流向母线，故障线路零序电流将减少 　　如果补偿以后的接地电流小于本身线路电容电流，故障线路零序电流不但大小变化，且方向也变为由母线流向线路 　　上述情况表明，在欠补偿方式下，故障线路零序电流(功率)的方向是不固定的同时，考虑到因运行方式变化，系统电容电流IC∑减少时，有可能又出现串联谐振因此，这种补偿方式很少采用 　　当过补偿时，wL ＜ 1/3wC∑ 即，这种补偿方式没有发生过电压的危险，因而得到了广泛的应用，采用过补偿后，通过故障线路保护安装处的电流为补偿以后的感性电流，它与零序电压的相位关系和非故障线路电容电流与零序电压的相位关系相同，数值也和非故障线路的容性电流相差无几，因此不接地系统中常用的零序电流选线原理和零序功率方向选线原理已不能采用。

1.3 中性点经消弧线圈接地系统选线难题及方法 1.3.1选线存在的难题为降低单相接地电容电流过大造成的各种危害，在配电网的中性点装设消弧线圈由消弧线圈的电感电流补偿单相接地电容电流当发生单相接地故障时，故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路，两者方向相反，或者说两者反相小电流系统单相接地时产生的零序电流是系统电容电流，数值甚小，经中性点接入消弧线圈补偿后，其数值更小这就使选线的难度加大 1.3.2解决方法当发生单相接地故障时，由于故障点、线路设备的非线性影响，在故障电流中存在着谐波信号，其中以5次谐波为主经消弧线圈接地系统是按照基波计算的，消弧线圈相当于处于开路状态可忽略消弧线圈对5次谐波产生的补偿效果利用5次谐波电容电流作为选线依据，就可以解决经消弧线圈接地系统的选线问题1.3.3实际应用        近年来，电力系统出现了多种小电流接地选线原理，对应各种原理许多厂家也开发了不少装置，大致有以下几种        零序电流比幅法利用的是流过故障元件的零序电流在数值上等于所有非故障元件的对地电容电流之和，即故障线路上的零序电流最大，所以只要通过比较零序电流幅值大小就可以找出故障线路。

但这种方法不能排除TA不平衡的影响，受线路长短、系统运行方式及过渡电阻大小的影响，且系统中可能存在某条线路的电容电流大于其它所有线路电容电流之和的情况，装置易发生误动，不适用于经消弧线圈接地的系统        零序电流相对相位法是利用故障线路零序电流与非故障线路零序电流流动方向相反的特点，分别从线路流向母线或由母线流向线路，就可以找出故障线路但这种方法路较短，零序电压、零序电流值较小时，相位判断困难，不能适用于谐振接地时完全补偿、过补偿运行方式        所述相对原理、双重判据法的原理，解决了零序电流较小、各种装置LH误差、测量误差、电力电缆潜流、消弧线圈、电容充放电过程等影响，能正确判别故障线路3 结论        以上提出了适用于中性点不接地、经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时检出接地故障的一种方法——相对原理、双重。