电容器组不平衡电压保护动作原因分析 张清妍
一次10kV并联电容器不平衡电压保护跳闸事件研究
一次10kV并联电容器不平衡电压保护跳闸事件研究发表时间：2019-01-08T17:20:28.293Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：段韶峰韩金尅黄远鹏[导读] 摘要：在投入某110kV变电站10kV#1电容器组时，出现多次合闸不成功，不平衡保护跳闸的情况。
(广东电网有限责任公司梅州供电局广东省梅州市 514000)摘要：在投入某110kV变电站10kV#1电容器组时，出现多次合闸不成功，不平衡保护跳闸的情况。
针对这个问题，开展了高压试验，电容器、电抗器、放电线圈等设备参数都无异常。
根据试验结果，采用ATP软件进行了仿真计算。
方针结果说明，由于A相电容偏小，在合闸时的暂态过程中，出现了较大的不平衡电压。
该不平衡电压正是多次跳闸的原因。
关键词：并联电容器；三相不平衡电压；开口三角形电压保护；ATP0 引言在投入本单位某110kV变电站10kV#1电容器组时，出现多次合闸不成功的情况。
原因为该电容器不平衡电压保护跳闸。
针对这种情况，对电容器组开展了高压试验，测试了开关、电容器、电抗器、放电线圈、避雷器，其试验结果均在合格范围之内。
于是根据电路参数进行了仿真计算。
计算结果表明，造成这一结果的原因为A相电容器电容值偏小（尽管仍在合格范围内）。
希望本文的分析计算对类似事件有一定的启发作用。
1 事件初步分析不平衡电压保护，也称为开口三角电压保护。
电容器组中，三相放电线圈二次侧首尾连接而成为一个开口三角形，该开口三角形两个终端的电压即为开口三角电压。
根据电力标准《DL/T 584-2007 3kV~110kV电网继电保护装置运行整定规程》[1]：“6.2.13.5 单星形接线电容器组的开口三角电压保护电压定值按部分单台电容器(或单台电容器内小电容元件)切除或击穿后，故障相其余单台电容器所承受的电压(或单台电容器内小电容元件〉不长期超过1.1倍额定电压的原则整定，同时，还应可靠躲过电容器组正常运行时的不平衡电压。
三相电压不平衡导致电容器组跳闸原因分析
三相电压不平衡导致电容器组跳闸原因分析【摘要】本文通过对220kV某变电站10kV电容器由于三相电压不平衡导致跳闸原因分析，找出引起电压不平衡的因素，为以后查找电容器组故障原因积累经验。
【关键词】不平衡电压；绝缘电阻；直流电阻；电容量；电抗前言为了补偿系统无功，变电站基本上都会在10kV系统中装设电容器组。
在设备运行过程中，经常会发生电容器组跳闸现象，引起电容器组跳闸的主要原因是由于电压不平衡造成保护动作，使断路器跳闸。
通常我们都会认为电压不平衡是电容器组电容量三相不平衡引起的，但实际上断路器三相不同期、放电线圈绕组直流电阻三相不平衡、电抗器三相电抗值不平衡、绝缘老化都会引起三相电压不平衡，使电容器组跳闸。
一、现场试验情况2014年7月9日，某变电站10kV电容器首次对跳闸，对其进行电容量测量，测量结果为A相173.1μF、B相173.4μF、C相173.3μF。
从测试数据看电容值没有问题，就对紫1#电容器组进行投运，此时保护定值设为3V，投上后电容器组马上就跳掉了。
随后又将保护定值改到5V，再次将电容器组投上后，过了几分钟电容器再次跳掉。
我们初步认为导致电容器组跳闸的可能会是电容器单元其他设备，不是电容器本身。
2014年7月11日，再次对跳闸电容器单元进行全面试验，分别对电容器电容量、绝缘项目，开关特性、直阻、绝缘项目，电抗器电感、电抗、绝缘项目，电缆绝缘项目，测试结果都正常。
在对放电线圈一次绕组直流电阻测试时，发现A相1216Ω、B相1413Ω、C相1411Ω。
从测试数据上看，A、B、C三相绕组直阻不平衡率约为15%。
对其绝缘电阻测试时，发现A相绝缘较低，约10.92 MΩ，B、C两相均在320 MΩ左右。
通过对试验数据分析，我们就能确定由于放电线圈一次绕组存在匝间短路造成三相电压不平衡，从而引起紫1#电容器跳闸。
二、影响电压不平衡的因素1、电容器三相电容值偏差较大引起电压不平衡Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》规定电容器组的电容量与额定值的相对偏差应符合此要求：3Mvar以下的电容器组：-5%～10%；3Mvar 到30Mvar电容器组：0%～10%；30Mvar以上电容器组：0%～5%；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。
一起35kV某变电站电容器组不平衡电压保护频繁跳闸故障分析
一起35kV某变电站电容器组不平衡电压保护频繁跳闸故障分析发布时间：2021-11-18T05:47:26.084Z 来源：《当代电力文化》2021年6月18期作者：黄选华，杨珊，赖光林，蒋羽鹏[导读] 本文对某35kV变电站10kV电容器组不平衡电压保护频繁动作跳闸故障原因进行分析黄选华，杨珊，赖光林，蒋羽鹏云南电网有限责任公司昆明供电局，云南，昆明，650011摘要：本文对某35kV变电站10kV电容器组不平衡电压保护频繁动作跳闸故障原因进行分析，找出故障原因，并提出解决办法，为今后电容器不平衡电压保护故障分析提供参考。
【关键词】电容器?不平衡电压?分析某日17时07分34秒，35kV某变电站10kV1号电容器组保护CSC-221A/N“不平衡电压动作”，跳开041开关。
同样的该变电站另一台电容器组也发生类似的不平衡电压保护频繁动作跳闸事件，经检查，电容器组外观完好，未发现明显异常。
由于两台电容器均为同样的问题，为更好的排查故障原因，现以10kV1号电容器组为例来进行分析。
1不平衡电压动作原因分析电容器不平衡电压保护反应的是电容器内部故障的保护[1]，因此我们对电容器不平衡电压保护动作原因进行以下几种判断：（1）三相电容器量不均衡、试验不合格（2）三相放电线圈试验不合格（3）电容器组不平衡电压保护定值整定有误[2]（4）电容器组接线错误针对以上原因我们使用排除法对故障进行查找判断，试验人员对10kV1号电容器组进行了以下试验：1.1试验分析表1 10kV1号电容器组电力电容器测试记录表表2 10kV1号电容器组放电线圈试验记录表绝缘电阻及电容量测试试验数据如表1所示，该电容器组三相绝缘电阻及电容量均满足要求，排除三相电容量不均衡、试验不合格的可能。
随后又对放电线圈进行试验，如表2所示，绝缘电阻及直流电阻测试均合格，同时对该间隔所有设备进行试验检查，均未发现问题，排除由于设备试验不合格导致故障的可能。
双星型电容器组中性线不平衡电流电压保护分析
双星型电容器组中性线不平衡电流电压保护分析发布时间：2021-01-15T03:52:09.505Z 来源：《云南电业》2020年8期作者：巩俊强李洋王其林[导读] 通过建立数学模型，对中性线不平衡电流和电压进行分析计算，并用仿真验证。
（深圳供电局有限公司广东深圳 518001）摘要：双星型电容器组是并联电容器组的常见接线方式，本文主要针对某变电站双10kV星型电容器组中实际发生过的保护拒动进行分析——某相第一组星型电容器烧毁而保护不动作的现象。
，通过建立数学模型，对中性线不平衡电流和电压进行分析计算，并用仿真验证。
关键词：双星型；中性线不平衡电流电压；数学模型；仿真变电站低压侧通常装设并联电容器组，以补偿无功功率不足的影响，提高母线电压质量，降低电能损耗，达到系统稳定运行的目的[1]，本文研究的并联电容器组为10kV双星型电容器组。
一、双星型电容器组介绍本文所分析的某站双星型电容器组由串联电抗器和并联电容器组成：1、串联电抗器为干式空心电抗器，单相容量160kV AR，电抗率6%，标准感抗值为；2、并联电容器为油式框架式电容器，三相总容量8016kV AR，每相8台，分为两组，每组4个，单台容量334kV AR，单台标准电容值26.36微法。
实际运行中其电路拓扑结构如图1所示：第二组星型中性点电压为：三、仿真验证将电容器故障的四种情况通过MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型，将电感，电容和电源电压值输入元件中，通过仿真具体结果如下所示：1.当N=1去掉一台电容器图3-1 仿真模型及电压、电流曲线同理，分别仿真N=2、N=3、N=4的情况。
四、总结将仿真数据与计算数据做成表格对比，结果如下表示所示：本文通过数学模型推导计算了双星型电容器组在电容器损坏时带来的不平衡电流和电压影响，并用仿真结果验证了计算的正确性。
通过与电容器组的定值对比分析，可以用来验证保护是否正确动作。
由于串联电抗器的作用在于消除谐波、抑制涌流，保护并联电容器组的安全运行，且其感抗与容抗相比[3]非常小，所以仅仅对其进行了仿真验证，结果表明，绝缘下降导致的电感降低对电容器组的不平衡电流和电压影响非常小。
电容器组不平衡电压保护动作原因分析
电容器组不平衡电压保护动作原因分析摘要：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。
电容补偿装置不平衡保护频繁误动原因分析及解决办法
电容补偿装置不平衡保护频繁误动原因分析及解决办法一、误动原因分析1、电容器组内部故障造成电容量不平衡三相电容量严重不平衡造成电压不平衡保护动作。
究其原因大致有两类：第一类是由于电容器组本身制造工艺、产品质量以及长时间运行绝缘下降的原因导致电容量超标；第二类是由于电容器组单元内部的内熔丝熔断切断故障元件导致电容量不平衡。
不管是集合式还是组架式电容补偿结构，电容器单元里的单个元件都带有内熔丝，虽然单个元件故障时被隔离所引起电压、电流的变化很小，但造成其他运行元件承受的电压加大。
当遇到电网波动或暂态不平衡时故障元件扩大，同时，故障元件被内熔丝不断隔离，电容量不平衡不断加大，最终超出定值。
2、不平衡保护整定值偏低一般情况下，电容器组不平衡保护动作原因有：1)电容器一次接线错误。
当系统电压出现波动和不平衡时，中性点电位偏移，而使零序电压增大；2)电压定值选择不合理。
定值整定太低，不能躲过正常运行的不平衡电压；3)保护出口时间整定太短。
躲不过电容器组投入时产生的不平衡电压时间。
根据DL／T 584-2007《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》中的不平衡保护的计算公式，每相装设单台集合式电容器、电容器内部小元件按先并后串且有熔丝连接的电容器组，三相差压的计算按下式进行。
其中，K为因故障切除的同一并联段中的电容器小元件数；m为单台集合式电容器内部各串联段并联的电容器小元件数；n为单台集合式电容器内部的串联段数；Uex为电容器组的额定相电压(一次值)；Kv为过压系数；Klm为灵敏系数；Uch为开口三角零序电压(一次值)；Kpt为放电线圈的PT变比；Udx为保护整定值。
根据整定值的计算公式可以看出，变量主要是Kpt、Kv 和Klm。
Kpt选小了，对设备的安全运行不利，选大了，保护容易误动。
Kpt选错是影响定值低的原因之一。
同时在规程范围内过压系数Kv取值不同，灵敏系数Klm的取值不同，会使得保护动作定值相差很大。
35kV电容器组差压保护动作问题分析
35kV电容器组差压保护动作问题分析[摘要]本文从某220kV变电所35kV#1电容器组投产冲击时，35kV差压保护动作跳闸分析电容器组存在的问题及处理过程进行简单的介绍，提出预防措施避免类似问题的发生，供大家参考。
【关键词】电容器;差压;电容量引言电容器作为无功补偿的重要设备之一，对控制系统电压符合设计规范要求提供保障。
电容器差压（流）保护由于二次接线错误而误动作时有发生。
现介绍某220kV变电所35kV#1电容器组投产冲击时，35kV差压保护动作跳闸，现场发现：第一次合35kV电容器开关，合上不久后电容器开关跳闸。
打印保护装置动作报告，发现是差压动作跳闸，差压值A相0.12V，B相2.13V（整定值2V），C相0.08V,现场外观初步检查未发现有异常情况发生。
1、电容器差压（流）保护原理简介电容器一般的接线方式为8并2串（双）星形接线方式，电容器差压（流）保护是通过放电线圈（小变比CT）构成的，通过监视电容器上下两边的电压（流）差来构成差压（流）保护，在500kV变电所一般每相有2-3只放电线圈构成，在220kV变电所一般每相有1只放电线圈构成，差流则每（三）相一只差流CT构成。
若电容器有熔丝熔断，会产生差压（流），保护动作跳闸。
因本次发生故障的电容器组的保护方式为差电压保护，所以在此着重讨论“电压差动保护”的原理及接线。
如图1所示：为电容器组差电压保护接线原理图（只画出其中一相），图中T1、T2是完全相同的放电线圈兼电压互感器。
正常运行时，电容器组两串联段上的电压相等，又T1、T2变比相等，所以保护测得的电压几乎等于零（实际存在很小的不平衡电压），保护处于不动作状态；当某相多台电容器被切除后，两串联段上电压不再相等，该相保护出现差电压，使保护动作。
差电压计算：电容器组分上下两段，设每段上有N组电容器串联，每组又有M只电容器并联，当其中一段的某一组中有K（K<M）只电容器熔丝熔断退出运行，则有容抗而另一段总容抗得差电压计算式，为电容器组运行时的相电压值。
电容器组不平衡保护动作原因分析
往薜技 术 协 作 信 息
２ ０ １ ４ （ ３ Ｄ ） 患 舅 Ｊ Ｉ ９ ３ ｌ
电容器组不平衡保护动作原因分析
唐娌基 ， 国网 青海省电力 公司海 北供电 公司
摘 要： 电网的安全稳定运行是我国经济建设发展的基础保障， 电能是工业生产以及人们 日常生活中重要的能源， 所以要加强 电网的安全运行管理。 在电网结构系统中， 电容器组是重要的组成部分， 常用于变电所中， 在母线上做无功补偿， 为变电运行提供 了
益， 所 以要加强 电网运行的安全 性和稳定
情况下， 会导 致安全 事 故的 发生 ， 所 以 电
中ｆ 生 点不接 地的星型接 线 电容 器组 ，
性。电容器组主要是为电力系统补偿无功 容量不平衡保护此时会跳开断路器 ， 隔离
功 率 的装置 ， 具有 提高功 率 因素 ， 降低线 路 损耗 ， 改善 电能 质量 的功能 ， 为保 证 电 容 补偿 装置 的安 全稳 定运 行创 造 了有利 故 障点 ， 从而保护电容 器。
如果 三相 放 电线 圈性 能 （ 合 伏安 特
性） 差异大， 即 使在 一次 系统 平衡 的情 况
下 ，也 会在 二次 侧产 生虚 假 的不 平衡 电 技术 协议 中 ， 应提高 放 电线 圈的过 电压能
压， 甚至 引起 保护 误 动 ， 这种 现 象曾有 发 生， 因此 ， 应注 意放 电线 圈 的选 用和产 品
接 成开 口三 角 的放 电线 圈二次 侧就 会 出 衡 电压 。
７ ８
２ １ ０ ４
１ １ ９ ３ 期
伍薜技 术 协 作 信 息
造成 保护误动 。这种情况 下 ， 应把保 护定
值 略微调大一 点 。另外 ， 在放 电线 圈定货
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电容器组不平衡电压保护动作原因分析张清妍
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
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术,2017(2).
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