浅述并联电容器组的过电压保护
浅述并联电容器组的过电压保护
发表时间：2016-11-09T14:28:35.610Z 来源：《电力设备》2016年第17期 作者： 毕书阳
[导读] 并联电容器组的过电压问题，主要考虑操作过电压。
（内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司 内蒙古呼和浩特）
摘要：并联电容器组随的各种过电压，保护并联电容器组的金属物避雷器的技术特性，MOA的接线方案和参数的选择抑制过电压的其它措施等问题，供有关单位参考。
关键词：并联；电容器组；过电压保护
一、并联电容器组承受的过电压
并联电容器组的过电压问题，主要考虑操作过电压。因为对电容器组来讲遭受雷击大气过电压的机率很小，雷电波在大电容的影响下，陡度较小，减小了对绝缘的危害。常见的操作过电压主要有以下几个方面。
1.1 电容器组分闸时弧燃引起的过电压
电容器组的操作过电压大多是由于在断路器分闸时电弧重燃所引起的。单相重燃时，在电容器组不接地中性点上，产生中性点对地过电压。此过电压与其它相电容上的电压叠加，形成更高的极对地过电压。据华北地区统计，用ZN10真空断路器投切8Mvar电容器组时，重
燃率达10%，过电压最高可达5Uφ。分闸时还会产生两相重击穿和一次操作多次重击穿引起的操作过电压，但机率均较少。在电源侧有单
相接地故障时产生的单相重击穿过电压远高于接地故障时的情况。安装了串联电抗器的电容器组，由于电容器端电压的升高，使操作过电
压相应提高。
1.2 电容器合闸引起的过电压
合闸时电容器极间过电压。未充电的电容器合闸时，极间过电压的最大值不会超过其额定电压峰值的2倍。如果电容器处于充电状态，而充电电压与系统电压大小相等，极性相反时，合闸时的极间过电压可能达到3倍。
由于真空断路器触头弹跳引起的过电压。合闸时，真空断路器触头的弹跳将出现电弧断开有接通的重复过程，过电压可能达到2.8 ~ 3倍，对电容器绝缘油产生危害。
非同期合闸引起的过电压。断路器非同期合闸时，可能出现其中一相先合闸使电容器充电，而其它两相接通时，也会遇到大小相近，极性相反的工况，有可能发生高于2倍的过电压。
1.3 电容器合闸或分闸引起的远方放大过电压
电容器合闸引起远方变电站中产生的相间过电压放大，在国际大电网会议中已成为热门话题，据统计某次事故中7台变压器的损坏与离变压器3.3km以内的并联电容器合闸有关。其原因是由于电容器合闸瞬间，在输电线路上注入一个阶跃电压波的反射所引起，在线路末端两
相对地电压可能达到3.5倍，由于两相的电压波极性相反，相与相之间的电压可能达到6.5倍，这一问题在国内尚未引起注意。电容器分闸
过程发生电弧重燃时，过电压波也会沿着输电线路传播，在辐射状线路的末端，经过反射再反射的作用，将过电压波放大，对末端变电站
中的电气设备造成危害。例如1978年我国淮南电业局某变电站35kV、9.4Mvar电容器组用DW8-35断路器分闸时，使相距5km的另一变电站
的户内穿墙套管和开关的支柱绝缘子发生7次相间闪络和多次对地过电压为2.69Uφ，而相距5km的变电站中C相对地过电压高达5.2 Uφ，过
电压放大了1.93倍。1983年丹东电业局某变电站的66kV、20Mvar电容器组用SW2-60T断路器分闸时，多处远方变电站因过电压造成避雷
器动作，最远的距离达56km。
1.4 电容与电感的谐波匹配引起的谐振过电压
例如：①电容器组与变压器同时合闸，由于变压器合闸涌流的谐波影响，其中某次谐波可能与电容器发生串联谐振，产生倍数很高的动态过电压，时间上可持续数周波，甚至几秒钟；②空载变压器母线上投入电容器时，电容器合闸涌流中的谐波分量也会产生动态过电
压；③如电容器组选用中性点接地的电压互感器线圈，当电容器开断时，储存在互感器线圈内的电磁能将释放出来，通过中性点与母线和
电容器外壳的对地电容回路，产生振荡，在断路器的相对地和断口间产生很高的过电压。
1.5 电容器组的其它过电压
主要指电容器组运行中曾发生的并非由于断路器分合闸产生的操作过电压，例如：配电线路断线接地或配电线路连续放电产生的过电压，配电变压器绕组因出线烧断放电引起非故障相变压器绕组的电干涸电容器组的电容形成的振荡回路产生的铁磁谐振过电压等都有可能
对电容器组的绝缘造成危害。
二、保护并联电容器组的金属氧化物避雷器的技术特性
交流无间隙金属氧化物避雷器（MOA）使用金属氧化物非线性电阻作为唯一工作元件的避雷器。非线性电阻阀片以ZnO为主体，约占
90%，添加少量其它金属氧化物后经混合、压制、高温焙烧而成。由于阀片的非线性伏安特性非常好，即使当通过电流的变化达6个数量级时，而电压也只变动50%-60%左右。因此在过电压情况下，尽管通过MOA的电流数值很大，而能做到的保护较低的符合要求的残压值。阀
片的伏安特性曲线如图一所示。当过电压过去以后在系统工作电压作用下阀片呈高电阻状态，将工频电流限制到数十微安，相当于绝缘状
态，可持续运行。由于MOA没有间隙，在雷电过电压、操作过电压、暂时过电压和长期的工频电压作用下，都有相应的电流通过MOA。
MOA的工作特性与传统的碳化硅阀型避雷器对比，其显著差别是：①MOA的保护水平只取决于残压；②MOA无灭弧问题，其可靠性主要取决于热平衡；③MOA除承受雷电和操作过电压时的负载外，还承受暂时过电压和系统工作电压的负载。
三、MOA的接线方案
二十世纪90年代初MOA保护电容器组的传统接线方案。在编制国家标准GB50227-1995《并联电容器装置设计规范》时，有关单位根据运行经验提出不少新接线方案，对传统方案有较大的突破。试验研究结果表明：电源侧有单相接地时单相重击穿，对电容器的极间电压
无影响；两相重击穿时的过电压也不受单相接地的影响，以此作为确定避雷器参数的依据。
四、抑制电容器组分闸重燃过电压 目前10 ~ 35kV并联电容器组选用真空断路器作为开关设备，由于真空断路器的性能不良，曾发生过多次由于电弧重燃过电压造成电容器油箱爆炸事故。断路器发生重燃后，中性点将出现很高的过电压，通过中性点的传递，使非重燃相的过电压最高。如果首相开断重燃，
其它相也在瞬间开断，会形成两相重燃，将在电容器及串联电抗器的相间产生倍数很高的过电压，使串联电抗器和电容器同时损坏。
性能良好的真空断路器采用铜铬触头，截流值Ij可做到5A以上，过电压值也受到限制。真空断路器合闸时的触头弹跳可能引起电弧重燃产生过电压。老式的ZN2-10断路器触头弹跳次数高达3 ~ 4次，持续时间长达4 ~ 5ms，会引起重燃。而ZN12等新型真空断路器合闸时，触
头弹跳时间很短，不超过1ms，不会引起重燃。真空断路器产生电弧重燃的原因与触头表面的平整和结晶及真空泡内的状况有关。国产真
空断路器投产前送有关单位进行“老炼”处理后，电弧重燃的机率大大降低，过电压问题将有所改善。
为了抑制真空断路器的操作过电压除安装氧化锌避雷器外，还可以安装西门子公司的3EF1过电压吸收装置。由于SF6断路器不会发生电弧重燃，有条件时，也可选用SF6断路器操作电容器组。用DW8-35型多油断路器操作35kV电容器组时，电弧重燃过电压倍数较高，不
宜选用。而断口带并联电阻的DW2-35型多油断路器可用投切20Mvar以下的电容器组，效果较好。当电容器组容量小于10Mvar时，每个断
口ide并联电阻值为120Ω。电容器组容量为1~2Mvar时，每个断口的并联电阻值为70Ω，每相共140Ω，加装并联电阻的主要作用是用来减
小关合时通过的涌流。
五、其它防止过电压的措施
5.1不选用三相五芯柱的电压互感器
例如不选用JSJW-10型电压互感器作为电容器组的放电器，也不允许用3台单相电压互感器一次线圈Y接，中性点接地后作为放电器。这种接线的电压互感器的电感和电容器组的对地电容，在断路器分闸产生截流时，会产生振荡过电压，易导致对地绝缘的损坏。
5.2 安装无电压时断开电容器组的继电保护装置
防止变压器带电容器空载情况下合闸，引起过电压或变
压器的电抗在高频涌流下与电容器发生谐振。
5.3 安装过电压保护和不平衡电压保护
防止电容器在超过允许值的电压下长时间运行。
参考文献：
[1] 王永源.并联电容器组中电容器损坏特征与过电压保护研究[D].华南理工大学，2011.
[2] 花顺.并联电容器组的过电压保护[J].电子世界，2014（12）：409.
并联电抗器操作过电压分析及处理措施
并联电抗器操作过电压分析及处理措施
摘要：近年来浙江220kV变电站发生了多起低压并联电抗器投切时引起操作过电压，导致设备绝缘损坏的事件。本文通过探究低压并联电抗器投切时产生操作过电压的机理，分析了各种抑制措施的效果，并对改造和运维提出建议。
关键词：并联电抗器；操作过电压；
0.引言
近年来浙江变电站投切并联电抗器回路操作过程中发生多起过电压，造成如开关柜炸裂、所用变烧毁、主变出口短路等事故，并引起母线失电、全站交流失电等更加严重的扩大事故。因此投切电抗器回路时引起的操作过电压对设备绝缘的事故已经是一个不能忽视的问题。
开断并联电抗器过电压机理分析
经过多年的探索，国内外学者对于断路器分断小感性电流负载操作过电压的过程、机理、成因已达成一些基本共识，即：断路器分断感性负载时会产生三种形式的操作过电压：截流过电压、多次重燃过电压以及三相同时开断过电压（虚拟截流过电压）。断路器首开相的复燃对负载侧能量是补充而不是释放，产生电压级升效应，导致复燃连续发生首开相复燃。暂态电流叠加到后两相电流上，引起后两相电流出现高频过零熄弧，引发等效截流，引发猛烈过电压（对电抗器是截流，对于开关是高频电流过零熄弧）。
等效截流时电抗器电流均在100A以上，引发极其猛烈的过电压，理论峰值可超700kV，由于避雷器及断口击穿限制，实际过电压强度：并抗侧相对地过电压：100kV（避雷器操作波水平）；并抗侧相间过电压：200kV左右（2倍相对地过电压）；电抗器匝间过电压：150kV左右。母线侧（空母线）相对地过电压：100kV左右，相间过电压在200kV左右。最主要威胁是空母线系统母线侧相间过电压（200kV，对外绝缘最薄弱的35kV环氧浇铸干式所变构成严重威胁）。
220kV变电站35kV并联电抗器现场投切试验
变电站电容器组电压差动保护动作的分析及对策
变电站电容器组电压差动保护动作的分析及对策
摘要：针对某站电容器电压差动保护频繁动作跳闸的现状，进行了电容器电压差动保护定值的计算、电容器电容量测试及现场检查，分析出其原因为保护定值较小及B相放电线圈上串联二次部分连接点接触电阻较大，处理后电容器运行正常。
关键词：变电站电容器;电压;保护动作;分析;
并联电容器作为电网中无功补偿的主要措施，是保证电能质量和电压质量、降低网络损耗及安全运行的重要部分。并联电容器组由单台电容器串并联组成。单台电容器故障时，由其专用的熔断器切除，对整个电容器组影响不大；但当多台电容器故障并切除后，就可能使留下来继续运行的电容器严重过载或过电压，需采取保护措施。并联电容器常用的保护方式有零序电压保护、电压差动保护、电桥差电流保护、中性点不平衡电流或不平衡电压保护等。
1电容器组情况
某油田35 k V开关站电容器组投运于1995年，至今已运行25年，电容器型号为BFF11-50-1 W，额定电压为11 kV，补偿容量为3 600 kvar，电容器组为单星形接线，每相为两组电容器串联组成，上、下每组各12只，共72只，电容器采用单台熔断器保护。电容器组设置有电流保护、电压差动保护、过电压保护和失电压保护，其中电压差动保护整定值如下：电压Uop=6 V，动作时间t=0.2
s。其电压差动保护原理接线图如图1所示。
2保护动作情况 该站自2020年4月以来先后发生了10次电容器电压差动保护动作跳闸，每次跳闸间隔为1～7天，值班人员到现场检查后，均未发现单台电容器熔断器熔断及其他任何故障情况，送电后电容器组恢复正常运行。具体情况见表1。
图1 单星形电容器组相电压差动保护原理接线
表1 2020年古城开关站电容器电压差动保护动作情况
注：UBP1、UBP2、UBP3分别为电容器组A、B、C三相的电压差值。
3电压差动保护定值的计算
已知各串联段并联电容器台数M=12，电容器串联段数N=2，正常运行时35 k
并联电容器组投入运行时的涌流分析及抑制方法
并联电容器组投入运行时的涌流分析及抑制方法
骆真真
南京紫金电力保护设备有限公司（210028）
E-mail：zhenzhen_0517@
摘 要：本文通过在单组并联电容器和多组并联电容器合闸时的电路图，推到出并联电容器
合闸涌流的计算公式，并详细介绍了两种可以限制合闸涌流的技术措施。
关键词：并联电容器，合闸涌流，串联电抗器，并联电阻
并联电容器组投入系统运行时，主要是合闸涌流和分、合闸过电压的问题。以下主要讨
论的是并联电容器合闸时的涌流分析及限制涌流的有利方法。
当并联电容器合闸投运时，不仅会产生
过电压，而且同时会产生幅值很大、频率很
高的暂态过电流，即合闸冲击涌流，其波形
见图1。
涌流的幅值相当于电容器正常运行的
几倍甚至几十倍，其频率很高，可达到几百
甚至几千赫兹，但衰减的很快，持续时间一
般小于20毫秒。
图1 涌流波形图
1. 并联电容器组合闸时的涌流计算
图
2 单组并联电容器合闸等值电路图 1.1 单独一组电容器投入
图2是投入单组电容器时，计算涌流的等值电
路图。
其中E：电源电压；L：电感，包括电源电感和
并联电容器电感；DL：并联电容器进线断路器；
C：并联电容器电容；Uc：并联电容器端电压。
若电源电压为：
sin)EEmtωϕ
=（+
（1）
因为电容器常与电感线圈连接，则电容器端电压的微分方程式：
sin()dic
EmtUcL
dtωϕ
+=＋
（2）
因为： dU
icC
dt=
（3）
将（3）式代入（2）得：
2
2sin()dU
EmtUcLC
dtωϕ
+=＋
（4）
解（4）式可以得出：
cos
sin()(sin)cossinEm
UcEmtUoEmttωϕ
ωϕϕω
ω++−−
oo
o＝ω
（5）
-1- 式中的1
LCω
=
o，其中Uo是合闸前电容器上的残余电压。
如果并联电容器合闸时，，则（5）可以化简为： 90ϕ
电容器保护中的不平衡电压和差压保护
电容器保护中的不平衡电压和差压保护
电容器的差压保护就是电压差动保护，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）。更何况10KV系统为非有效接地系统，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。
再想说明的是10kV系统的电容器很少用差压保护，此保护多用于35kV系统。
开口三角形保护标准名称为零序电压保护，习惯亦称不平衡电压保护（实际不平稳衡电压保护是另一种方式，只是现在已没再用）。
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（实际就是电压互感器）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（这与线路上的电压互感器的开口三角检测不一样），而单相接地时并不影响到相及相间电压，因此对电容器的保护并没影响
每组电容器要三个电压互感器。因为高压电容器组是要用三个放电线圈的，那刚好就相当于三个电压互感器，因此并没有增加成本。另外高压电容器的分组是不多的，象一台大型220kV的主变，我所知的最多的就分6组10020kVar。
一次侧PT因放电线圈的主要功能为放电，因此理论上一次回路的直流电阻为小些，线径要大点，因此体积可能大点（实际上差不多）。
直接与电容接牢这个说法所言极是，这是放电线圈与一般PT在接线方式上的最大差别，即不能加熔断器保护。
不平衡电压保护
电容器发生故障后，将引起电容器组三相电容不平衡。电容器组的各种主保护方式都是从这个基本点出发来确定的。
并联电容器设计规范标准[详]
![并联电容器设计规范标准[详]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/e34ab5f4d4d8d15abe234eb9.webp)
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. 专业学习资料 . 并联电容器装置设计规范(GB50227-95)
第一章 总则
第1.0.1条 为使电力工程的并联电容器装置设计贯彻国家技术经济
政策, 做到安全可靠、技术先进、经济合理和运行检修方便,制订本规
范.
第1.0.2条 本规范适用于220KV及以下变电所、 配电所中无功补偿
用三相交流高压、低压并联电容器装置的新建、扩建工程设计.
第1.0.3条 并联电容器装置的设计, 应根据安装地点的电网条件、
补偿要求、环境状况、运行检修要求和实践经验,确定补偿容量、选择
接线、保护与控制、布置及安装方式.
第1.0.4条 并联电容器装置的设备选型, 应符合国家现行的产品标
准的规定.
第1.0.5条 并联电容器装置的设计,除应执行本规范的规定外,尚应
符合国家现行的有关标准和规范的规定.
第二章-1 术语
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. 专业学习资料 . 1.高压并联电容器装置
(installtion of high voltage shunt capacitors):
由高压并联电容器和相应的一次及二次配套设备组成, 可独立运行或
并联运行的装置.
2.低压并联电容器装置
(installtion of low voltage shunt capacitors):
谈并联电容器装置在电力系统中应用的重要性
谈并联电容器装置在电力系统中应用的重要性
随着交流电力系统容量的扩大，电压等级的提高和输电距离的增加，无功补偿技术和补偿设备也有很快的发展，特别是并联电容器装置有了更快的发展。并联电容器的特点是：作为无功电源的并联电容器组对电力系统电压稳定起着非常重要的作用，它可以使周围的发电机运行在功率因数接近1的状态，从而使电力系统中发电机具有快速响应特性的无功备用容量。并联电容器组可以根据安装地点的实际无功变化情况划分成若干小组，通常用真空断路器来进行分组随无功负荷的变动或电压的变化来实现自动投切。并联电容器组计较经济，运行维护比较方便，随着制作质量的提高，运行可靠性也在提高。
标签：并联电容器 装置 应用 重要性
0 引言
交流电力系统由发电机、变压器、输配电线路、电动机和各种用电设备组成，其物理性能有电阻性、电感性和电容性，所以电力系统在运行时内部有电磁交换功率，这个功率用于电场、磁场能量的变化，反复吸收和放出相等（不消耗）的能量，在我国称为无功功率（简称无功）。
无功补偿技术利用电感和电容不同的物理性能，电感性电流相位落后电压90°（感性无功功率）和电容性电流相位超前电压90°（容性无功功率），即感性无功功率与容性无功功率具有互补的特点，采用安装容性设备（电容器）或感性设备（电抗器）的方式对电力系统中不同地点（时间）需要的无功功率进行补偿，较少无功功率在系统中的流动，达到就地平衡的目的，以满足电力系统安全、降级和电压质量的要求。
随着交流电力系统容量的扩大，电压等级的提高和输电距离的增加，无功补偿技术和补偿设备也有很快的发展，特别是并联电容器装置有了更快的发展。
并联电容器的特点是：作为无功电源的并联电容器组对电力系统电压稳定起着非常重要的作用，它可以使周围的发电机运行在功率因数接近1的状态，从而使电力系统中发电机具有快速响应特性的无功备用容量。并联电容器组可以根据安装地点的实际无功变化情况划分成若干小组，通常用真空断路器来进行分组随无功负荷的变动或电压的变化来实现自动投切。并联电容器组计较经济，运行维护比较方便，随着制作质量的提高，运行可靠性也在提高。
新型电容器组过电压保护器的现场试验研究
《宁夏电力》２ｏｏ７年第３期
新型电容器组过电压保护器的现场试验研究
吴旭涛，艾绍贵，樊益平
（宁夏电力科技教育工程院，银川市７５０００２）
摘要： 由于真空断路器在合闸过程中可能出现断口预击穿、合闸弹跳、合闸不同期等问题，而分闸过程中 可能会出现单相、两相重燃、截流等问题。这些问题都会在真空断路器投切电容器组过程中产生严重的过电
压。目前电容器组过电压保护通常采用的金属氧化物避雷器的Ｉ型接线并不能完全有效的限制真空断路器因
上述问题而产生的过电压。为此设计出新型电容器组过电压保护器，与电容器组串联电抗器并联安装，并进
行了现场投切电容器组试验。试验结果表明，对电容器组投切过程中因异常工况所造成的过电压确实起到了
限制作用，特别是明显降低了电容器组切除过程中因截流和两相重燃所产生的较高的极间过电压，过电压保
护器还可吸收因开关断口预击穿所产生的快波前过电压的能量。过电压保护器的安装，对系统内其它电容器
组投切所产生的过电压也有抑制作用。
关键词： 电容器组投切；过电压保护器；现场试验研究
中图分类号：ＴＭ５３ 文献标识码： Ｂ 文章编号：１６７２—３６４３（２０ｏ７）０３－００２９－－０４
Ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｎｋ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ
ＷＵ Ｘｕ－ｔａｏ，ＡＩ Ｓｈａｏ－－ｇｕｉ，ＦＡＮ Ｙｉ－ｐｉｎｇ
（Ｎｉｎｇｘｉａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５０００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ ｍａｙ ａｐｐｅａｒ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ：ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｂｅｆｏｒｅ ｂｒｅａｋ－ｄｏｗｎ，ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－ｉｎ ｓｐｒｉｎｇｉｎｇ，ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－ｉｎ ｕｎｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｍ，ｂｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ—ｏｆｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍａｙ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｉｎｇｌｅ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ｒｅｓｔｒｉｋｅ ｏｆ ａｒｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｈｅａｖｙ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｎｋ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎ４ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｇｒｏｕｐ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｉ ｔｙｐｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｏｘｉｄｅ ａｔｔｅｓｔｅｒ ｃａｎ＇ｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ ｃｏｍｉｎｇ ｉｎｔｏ ｂｅｉｎｇ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ａｂｏｖｅ－ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｓｏ ｗｏｒｋｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｇｒｏｕｐ ｏｖｅｒｖｏｈａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ．Ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ ｂｕ．ｄｄ ｉｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅａｃｔａｎｃｅ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｎｅｃｔ ｔｏ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｇｒｏｕｐ ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ，ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｏｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｇｒｏｕｐ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｓ：ｔｈｅ ｏｖｅｒｖｏｈａｇｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ａｂｎｏｒｍａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｉｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｎｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｏｖｅｒｖｏｈａｇｅ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ａｒｃ ｒｅｓｔｒｉｋｉｎｇ ｉｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｎｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－ｏｆｆ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｏｖｅｒｖｏｈａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ Ｃａｎ ａｂｓｏｒｂ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｏｖｅｒｖｏｈａｇｅ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｄｕｅ ｔｏ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｂｅｆｏｒｅ ｂｒｅａｋ－－－ｄｏｗｎ ｃａｕｓｅｄ ｑｕｉｃｋ ｗａｖｅ，ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ ａｌｓｏ ｉｎｈｉｂｉｔｅｓ ｔｈｅ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｃａｕｓｅｄ．ｂｙ ｏｔｈｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｎｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－ｉｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｎｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－ｉｎ；ｏｖｅｒｖｏｈａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ；ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｓｔｕｄｙ
电容并联和串联无功补偿 -回复
电容并联和串联无功补偿 -回复
电容并联和串联无功补偿，是电力系统中常用的一种无功补偿方式。在电力系统中，无功功率是指由电感和电容元件所产生的能量交换，并且不做功的功率。无功功率的存在会导致电流产生相位滞后，造成电压下降，影响电力系统的稳定性和负载的正常运行。因此，无功补偿是电力系统中非常重要的一项工作。
首先，我们先了解一下电容的基本情况。电容是一种被动元件，具有存储和释放电能的能力。当电容器两端施加电压时，电场会带动电荷在电容器的电极之间移动，从而形成电流。根据电容的特性，我们可以通过并联或串联电容器的方法来实现无功补偿。
一、电容并联无功补偿
电容并联无功补偿是指将电容器并联接在负载侧，通过电容器释放无功功率，从而提高电力系统的功率因数，减少无功功率的流向。具体的实施步骤如下：
1.计算负载的无功功率：首先要明确负载的无功功率，可以通过测量仪器进行实时监测，或者通过电力系统的负荷曲线图进行估算。
2.根据负载的无功功率计算所需的电容容量：根据电容器的电容值和无功功率的大小，可以通过以下公式计算所需电容的容值：
C = Q / (2πfV^2)
其中，C为电容值，Q为无功功率，f为系统频率，V为电压。
例如，当负载的无功功率为3Mvar，系统频率为50Hz，电压为10kV时，计算所需电容器的容值为：
C = 3 * 10^6 / (2π*50*(10^4)^2) ≈ 95μF
3.选择合适的电容器并联：根据所得到的电容容值，选择合适的电容器并联到负载侧。通常可以采用多个小容值的电容器并联来实现所需的电容容量。
4.对电容器进行保护：并联电容器时要注意对电容器的保护，避免因电容器受到过电压或过电流的冲击而损坏。
二、电容串联无功补偿
电容串联无功补偿是指将电容器串联接在电源侧，通过电容器的带电，产生与负载的电感抵消的效果，达到无功功率的补偿。具体的实施步骤如下：
1.计算电源的无功功率：首先要明确电源的无功功率，可以通过测量仪器进行实时监测，或者通过电力系统的负荷曲线图进行估算。
浅析并联电力电容器保护
科技论坛 民营科技２０１３年第１期 浅析并联电力电容器保护 吴晨静 （广东电网惠州供电局，广东惠州５１６００１） 摘要：电力电容器是电力系统的一个重要组成部分。现简要地介绍了电力电容器常见的故障类型，在此基础上提出相关保护配 置及定值整定原则，并阐述电容器在运行维护时的注意事项。 关键词：电力电容器；故障；保护配置；注意事项 １概述 无功补偿对整个电力系统安全和经济运行起着重要的作用。为 了补偿电力系统无功电源容量不足，目前广泛采用了并联电容器无功 补偿装置。电力电容器结构简单，造价经济，维护方便，无功容量大，可 提高功率因数、改善电压质量、降低输变电线路和设备的损耗以及提 高输送功率等，所以电容器的安全可靠运行，对电力系统意义重大。但 电力电容器发生故障的情况却屡见不鲜，这既有制造工艺问题，也有 配置的保护不够完善的原因。下面就对电力电容器的接线进行说明， 简述常见的故障类型，在此基础上提出电容器的保护配置及定值整 定，并阐述电容器在运行维护时的注意事项。 ２电力电容器的一次接线 电力设备的一次接线决定了设备的保护类型和配置，对于电力 电容器而言，以双星形接线最为常见，如图１所示。由于电力系统运行 时不可避免地会出现谐波，谐波对电容器的危害是很大的，而串联电 抗器具有阻隔高次谐波的作用，所以电容器组的每一相都应配置电抗 器。同时，电容器在投入运行时会产生较大的合闸涌流，有可能引起二 次保护装置误动，而串联电抗器也能很好地抑制涌流，既保护了电容 器，也防止了保护误动。图１中的电容器组ｃ是由ｍ台电容器并联 后，再由ｎ个并联单元串联而成，其接线如图２所示。 图１电力电容器双星形接线 黼 ｍ台并 ｉｎ台申 Ｉ 舟 ３电力电容器运行中常见的故障 设备的故障类型影响着保护 的配置，在运行中电力电容器常见 的故障有以下几种类型： １）电容器极板绝缘局部击穿 短路；２）母线电压过高；３）谐波引起 的过电流和过热损坏；４）电容器切 除后引起的谐振过电压；５）接地短 路；６）引线、套管绝缘不良导致的 相间短路； 针对这些故障，一方面可以装 设电抗器来减少不利影响；另一方面可以 对电容器组配备相应的保护装置，主要 ￣ｌｌｔｌｌｌｌ有：熔断器保护、电流保护、零压保护、电 压保护、不平衡保护。 职４电容器保护 １）熔断器保护。熔断器保护的设置 是为了在某些部件局部击穿时，能快速切 断并隔离故障部件，保｛＿正其ｆ也部件的正常 运行。熔断器安装简单方便，具有选择陛， 图２电容器组ｃ的组成动作后可依据熔断情况快速定位故障处； 其熔断时间只需几毫秒，加上燃弧时间，在２０ｍｓ内即可切断短路电 流，防止故障扩大。同时，熔断器在燃弧时与击穿点的电弧构成串联回 路，释放了部分短路能量，有效降低在电容器内部释放的能量，防止电 容器箱体的爆裂。但熔断器保护并不能作用于开关跳闸，所以一般与 不平衡保护配合使用。另外由于熔断器制造工艺的原因，有可能会出 现误动或不动的情况，将会引起故障扩大。 ２）电流保护。电力电容器应装设有限时电流速断保护和过电流 保护，在发生相间或对地短路时动作跳闸。对于限时电流速断保护，根 据运规要求：电容器在正常投、切时，保护应能耐受涌流不动作；在系 统发生短路时，能迅速动作切除故障。而大容量的电容器组在投入过 程中，虽有串联电抗器的抑制作用，但合闸涌流仍较大，峰值可达额定 电流的８～１０倍，振荡衰减时间为４ｍｓ，因此，当整定值大于峰值涌流 值时，可不考虑延时。但整定值较小时，就应通过延时０．１４）．２ｓ来保证 保护的选择陛。对于过电流保护，根据电力电容器技术条件要求：电容 器能在有效值为１．３倍电容器额定电流的稳态过电流情况下运行。所 以，为了保护电容器，保证系统的稳定运行，要求其当电流大于整定值 （１．５￣２倍额定电流）时经过０．５ｓ左右的延时，保护出口动作于跳闸。 ３）零序电压保护。零序电压保护的零压来自于开口三角（图１）的 输出电压。当某相有电容器被击穿后，三相电容器不再是对 主行，在 开口三角处会出现零序电压，零序电压大于整定值，保护会动作于开 关跳闸，防止其他电容器的损坏。 ４）电压保护。电力电容器的电压保护包括过电压保护和欠电压保 护两种类型。过电压保护的配置是为了防止运行电压过高危及电容器 组的安全。该保护在相电压高于ｌ｜１倍额定电压时动作于信号，高于 ｌ｜５倍额定电压时经延时动作于开关跳闸。在系统投切开关、发生谐振 时，电容器所在母线电压升高，使电容器过电压，为外部过电压。在系 统中部分电容器被切除时，电容器之间的电压会出现异常，也会出现 过电压，为内部过电压。如果按内部过电压整定，灵敏度偏高，所以实 际运行中，过电压保护主要是针对外部过电压。欠电压保护的配置是 为了防止在电容器组所在母线失压后合闸产生操作过电压或谐振过 电压，导致电容器或接在其上的其他部件损坏。同时为了防止在两相 短路时误动作，整定时其动作时间要比电源重合闸或备自投时间小一 时间级差，一般小于０．５ｓ。 ５）不平衡保护。对于双星形接法的电力电容器，其不平衡保护一 般采用差流保护。如图１所示，差流保护以两星形中性点连接线的差 流作为起动依据。正常情况下，电容器组对称运行，差流ＣＴ电流为 零。当某一相出现击穿时，差流ＣＴ的电流值将大于整定值，保护动作 出口跳闸，保证在切除故障电容器后，其余正常电容器能继续运行。 ５电容器在运行维护时注意的问题 １）电容器开关分、合之间至少应间隔５ｒａｉｎ，对电容器进行维修工 作应事先进行充分放电； ２）正常运行时环境温度应在４Ｏ℃Ｊ以下，在使用时不得超过１．１倍 额定电压和１－３倍额定电流； ３）在母线停送电操作中，应先停电容器，后停各出线；送电时先送 各出线，后送电容器； ４）若在电容器组的电压回路上工作时必须先退出该电容器组的 低压保护； ５）电容器三相电流应平衡，各相电流差不超过５％。 结束语 以上对电力电容器常见故障进行了介绍，在此基础上提出了保 护配置方案，对完善电力电容器的保护配置，确保电力电容器的可靠 运行具有一定的借鉴作用。 参考文献 ［１］ＧＢ ５０２２７—１９９５并联电容器的设计规椰１． ［２】马晋辉．高压并联电在器组保护的分析及参数计算叨．电气应用， ２００７（２６）． ［３］张雄伟．并联电力电容器保 ．电力电容器与无功补偿，２００８（１２）． ［４］王淑慧．无功补偿装置继电保护整定值的研究 吨力电容器， ２００３（２）． ［５］黄旭东．电力电容器保护探讨叨．电力电容器与无功补偿，２００９（６）．
关于并联电容器组的过电压保护的研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｏｖｅｒ—ＶＯ１ ｔａｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔ ｉ ｏｎ ｏｆ Ｐａｒａ１ １ ｅ１ Ｃｏｎｎｅｃｔ ｉ ｏｎ Ｃａｐａｃｉ ｔ０ｒ Ｂａｔｔｅｒｙ
刘玉冰
Ｌｉｕ Ｙｕｂｉｎ （广州市冶金技师学院， 广州５１０４２５）
（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０４２５）
摘要：并联电容器组承受的各种过电压；保护并联电容器组的金属氧化物避雷器的技术特性、接线方案和参数的选
择，提出了抑制过电压的其它措施等问题。
关键词：并联电容器：装置：过电压保护
中图分类号：ＴＮ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ６７ｌ一４７９２一（２００７）５—０ｌ ５８—０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｖａｒｉｏｕｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ；ｔｅｃｈｎ ｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅ ａｓ ｗｅｌｌ
ａｓ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｏｘｉｄ ａｒｒｅｓｔｏｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ；ｏｔｈｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｏｖｅｒ—ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ
Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；Ｏｖｅｒ—ｖｏ１ｔａｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．
１ 并联电容器组承受的过电压 并联电容器组的过电压问题，主要考虑操作过电压。因
为对电容器组来讲遭受雷击大气过电压的机率很小，雷电波 在大电容的影响下，陡度较小，减小了对绝缘的危害。常见
的操作过电压主要有以下几个方面。
１．１电容器组分闸时弧燃引起的过电压