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摘要：本文针对某110kV变电站10kV 2#电容器组因不平衡电压保护动作导致跳闸，分析不平衡电压保护动作原理，依次对集合式并联电容器、电抗器、放电线圈、避雷器等进行诊断性试验，最终通过试验及数据分析判断故障原因为放电线圈故障导致三相开口三角电压不平衡，从而引起电容器组不平衡电压保护动作跳闸。
一、故障情况
2017年1月，某110kV变电站10kV 2#电容器组因不平衡电压保护动作跳闸，保护动作电压整定值为15V，保护装置显示不平衡电压为18.15V。10kV 2#电容器组一次接线原理图如图1所示，电容器组采用单星形接线方式，放电线圈二次端子采用开口三角电压保护。
图1 10kV 2#电容器组一次接线原理图
二、不平衡电压保护动作原理及故障分析
10kV 2#电容器组中电容器为集合式并联电容器，该电容器采用六个瓷套引出，针对内部故障，不平衡保护必然采用开口三角电压保护方式。它的原理是分别检测电容器的端电压，再在二次端接成开口三角形得出零序电压，从而发现三相是否平衡而得出设备是否有故障。因放电线圈（等同于电压互感器）一次端的两个端口是直接接在电容器两端的，因此它检测的电压只由设备的两端电压决定[1]。
根据电容器组一次接线原理图和保护动作原理初步分析，可能是集合式并联电容器、避雷器、电抗器或放电线圈出现内部故障引起一次电压变化，从而导致放电线圈检测到的开口三角零序电压超过整定值，最终不平衡电压保护动作跳闸。
三、故障诊断
集合式并联电容器额定一次电压为 kV，容量2100kVar，2005年2月投运。通过对集合式并联电容器诊断试验，并与上次试验数据比较，如表1所示，根据Q/GDW 1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》标准判断[2]，电容量误差范围：-5%~+10%，且任意两线端的最大电容量与最小电容量之比值，应不超过1.05。电抗器诊断试验数据如表2所示，通过数据分析比对，集合式并联电容器及电抗器试验数据符合状态检修规程要求，试验合格，初步排除并联电容器及电抗器故障引起的跳闸。
10kV 2#电容器组避雷器绝缘电阻、直流参考泄漏电流等诊断性试验数据如表3所示，通过两次试验数据分析比对，避雷器绝缘电阻合格，直流参考电压及泄漏电流试验数据符合状态检修试验规程要求，进一步排除避雷器原因引起的故障跳闸。
试验人员在排除一次设备故障、二次端子接地、接线端子接触不良等可能造成电容器组不平衡电压保护动作因素后，对该电容器组进行交流耐压试验，试验通过，对该电容器组进行试投运，保护装置仍显示不平衡电压保护动作跳闸。
试验人员最后对该电容器组放电线圈进行变比试验，依次在放电线圈一次侧加压，试验电压11000V，二次侧电压表测量电压，如表5所示。试验数据显示，A、B相放电线圈实际测量变比与额定变比一致，变比误差在允许范围内，C相放电线圈二次测量电压偏高，与额定变比误差达到15.47%，且根据变比测得的三相放电线圈二次电压得到不平衡电压为18.0V，与保护装置显示的不平衡动作电压18.15V基本一致，分析故障原因为C相放电线圈内部绕组故障导致三相放电线圈二次电压不平衡，最终导致不平衡电压保护动作跳闸。
四、故障总结
在对C相放电线圈进行更换后，该电容器组成功投运，也间接证实不平衡电压保护动作故障为C相放电线圈故障导致。综上所述，10kV 2#电容器组不平衡电压保护动作跳闸原因为该电容器组C相放电线圈内部绕组故障引起的三相开口三角电压不平衡，最终导致跳闸。
在故障原因分析中，试验人员从不平衡电压保护动作原理入手，对涉及到的相关一次设备依次进行诊断性试验，通过试验数据分析比对，逐一排查集合式并联电容器、电抗器、避雷器、放电线圈等一次设备，最终将故障原因定位在放电线圈内部绕组故障。
五、结语
在众多电容器组不平衡电压保护动作故障中，大多数故障为并联电容器三相电容量不平衡引起一次电压变化，从而导致开口三角电压不平衡。本次放电线圈故障引起的不平衡电压保护动作故障较为少见。在对电容器组不平衡电压保护动作原因分析中，应从基本入手，对可能引起二次开口三角电压变化的一次设备、二次接线端子逐一排查，逐步分析故障原因，从而找出故障点。
参考文献:
[1]董如春.集合式电容器不平衡保护的应用和分析[D].合肥：合肥工业大学,2009.
[2]国家电网公司.输变电设备状态检修试验规程[S].北京,2014
[3]中华人民共和国工业和信息化部.高压并联电容器用放电线圈[S].北京,2014
作者简介：马俊，男，汉族，西南交通大学硕士研究生毕业，供职于国网广安供电公司，从事高压试验、油务化验等工作。
论文作者:马俊,何非非,罗高,吴应林,舒远瑶
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
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