电容器组不平衡电压保护动作原因分析论文_张清妍

摘要：本文首先阐述了变电站中电容器的作用以及不平衡电压动作的原因，之后结合现场实际案例，对一起10kV电容器组不平衡电压动作故障的原因进行了分析。

关键词：变电站；电容器；不平衡电压；故障；原因分析

1电容器在变电站中的作用

电力系统中的负载绝大多数为感性负载，系统中的感性电流较大，影响系统电压的品质因数。另外，由于系统各级之间的电压降，当负荷较大时，系统末端的电压会降至较低的水平，无法满足末端负荷得电压水平要求。因此，需要在电力系统中加装电容器，对系统中的感性电流进行补偿，改善电力系统的品质因数，并且由于容升的原因，可以进一步提升电力系统末端的电压水平，提高系统的供电能力。

在变电站中，10kV系统无功补偿采用的是并联电容器组。补偿方式可分为三类：集中补偿、就地补偿以及分散补偿，接线方式可分为两类：星形且中性点不接地接线方式和三角形接线方式。在变电站的实际建设中，往往采用两组或者四组相同接线方式的电容器组，加装备自投，可以同时投运，也可以单独投运，为电力系统提供补偿。

2电容器组不平衡电压保护动作原因

2.1电容器组三相电容量变化不一致

依三相星形连接且中性点不接地运行方式的电容器组为例，由于长时间运行、制造工艺不佳、绝缘材质较差、受潮等原因，电容器组中的某只电容器或者某几只电容器会发生电容量增大或者减小的问题，此时电容器组的三相臂容抗将发生变化。电容器组的线电压数值和频率均与系统电压一致，保持不变。

（1）

I——电容器中流过的相电流；ω——系统频率；C——单相电容器组的电容量；U——系统相电压

根据公式（1）可知，当单相电容器组的电容量发生变化时，电容器中流过的相电流也将发生变化，I和C成正比例关系。

对于同一相电容器组而言，其为多只电容器串联结构，流过其中的电流数值相同，频率与系统频率相同。

（2）

I单只——单只电容器中流过的电流；ω——系统频率；C单只——单只电容器组的电容量；U单只——单只电容器两侧电压

根据公式（2）可知，当某只电容器的电容量发生变化时，单只电容器上的电压分布就会发生变化，对于单相电容器组而言，U单只和C单只成反比例关系。

因此，当电容器组的三相电容量发生变化不一致时，就会产生不平衡电压，引起保护动作。

2.2电容器组不平衡电压保护整定值错误

整定电压值按单台电容器(或电容器内小电容元件)切除、击穿后，故障相其余单台电容器所承受的电压(或电容器内小电容元件)不长期超过额定电压1.1倍的原则确定整定值，并且可靠躲过电容器组正常运行时的最大不平衡电压，其动作时间为0.1～0.2s。当不平衡电压保护整定值偏小或者保护出口时间整定偏小时，均会引起电容器组不平衡电压保护动作。

（1）不平衡电压保护整定值偏小

在实际运行过程中，电容器组的三相电容量并不是完全一样的，会存在一定的误差，而且电力系统的三相电压数值也不是完全一样，因此，正常运行情况下电容器组也会存在一定的不平衡电压。当电容器组不平衡电压保护整定值偏小时，有可能无法躲过正常运行时不平衡电压，发生电容器组不平衡电压保护动作。

（2）保护出口时间整定偏小

每一次电容器组的投切都会产生内部过电压，造成三相电压不平衡，称为“浪涌”现象。为了抑制“浪涌”现象，降低断路器投切电容器产生的过电压，通常会在补偿装置中加装电抗器。当保护出口时间整定偏小时，由于无法躲过投切电容器组造成的不平衡电压时间，使得电容器组不平衡电压保护动作。

2.3三相放电线圈性能不一致

放电线圈是并联在系统中，其一次侧与电容器的抽头相连接，用于测量某一部分电容器的电压。当放电线圈一次或者二次线圈发生断线或者短路的情况下，其变比会发生变化，此时放电线圈的二次电压也会发生变化，当三相放电线圈的二次电压变化不一致时，便会产生不平衡电压，引起保护动作。

3案例分析

2019年11月4日，某变电站10kV1号电容器组不平衡电压保护动作。现场检查10kV1号电容器开关已断开，电容器室内A相其中一只高压熔丝断裂，后台机上事项信息显示“10kV1号电容器CSC221A不平衡动作，发出保护动作信号”。

保护人员首先对10kV1号电容器的保护定值进行检查，如表1所示。

表1 10kV1号电容器的保护定值

经检查，保护装置设定值正确，随后由单位试验人员对电容器进行检查试验，对熔丝断裂的电容器进行测试，名牌值为8.7μF，测试值为12μF，不符合标准，随后对其进行了更换，试验结果如表2所示。

表2 10kV1号电容器三相电容量试验结果

10kV1号电容器更换后三相电容量试验结果合格，对其他一次设备进行测试，试验结果全部合格，得出结论，本次电容器不平衡电压保护动作的原因是A相中的一只电容器内部发生极间短路。随后，运行人员将该组电容器投入运行，保护未动作。

4结束语

在变电站中，电容器组三相电容量变化不一致，是导致电容器组不平衡电压保护动作最重要的原因之一，也是最常见的原因。当电容器组发生跳闸，不应进行重合闸，必须查明确切的原因，排除故障。另外，运行人员也应加强对电容器的红外检测，及时发现潜在隐患，减少电力事故的发生。

参考文献

[1]滕焕秀.35kV电容器组不完全击穿保护动作跳闸计算分析[J].电工技术,2017(2).

[2]陈桂徐．10kV并联电容器组不平衡电压频繁动作故障排查与分析[J].科技创新与应用，2017（15）：190.

[3]赵丽君,张爱军.大容量并联电容器组不平衡保护方式的选择[J].电工技术,2012(1):14-15.

论文作者:张清妍

论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/21

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