并联电容器组零序电压保护的研究与探讨
２００４年第５期华中电力第１７卷
并联电容器组零序电压保护的研究与探讨
唐海军，方欣，杨承卫
（常德电业局，湖南常德４１５００３）
摘要：通过对２２０ ｋＶ变电站几次电容器组零序电压保护动作跳闸情况的调查与分析，提出了单星型接线电容器组
零序电压保护的整改建议和措施。
关键词：电容器组；零序电压；保护
中图分类号：ＴＭ７７２文献标识码：Ｂ文章编号：１００６－６５１９（２００４）０５－００６２－０２ Ｔｈｅ Ｚｅｒｏ Ｏｒｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ
Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｇｒｏｕｐ
ＴＡＮＧ Ｈａｉ一ｕｎ， ＦＡＮＧ Ｘｉｎ， ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ－ｗｅｉ
目前，各变电站大多在低压侧装设并联电容器组作为无功功率补偿装置。但由于外部干扰、接线
错误、保护整定失配等问题，使得电容器组往往不
能投人正常运行，尤其是零序电压保护经常动作跳闸，严重影响了电容器组的投人率。针对这些问题，
经多次到现场深入调查分析，发现原有设计、安装、
定值整定等均存在一些问题。线圈开口三角电压构成过电压（零序）保护，其作用是故障电容器切除到一定数量，引起电容器（同相
非故障电容器）端电压超过１．１倍额定电压时，保护
动作将整组电容器从电网中切除。其典型的电容器
组接线简图如图１所示。Ｃ ９ ＶＢ－￣一一－呀－－＇ｉ十－一￣一一－－．－－－．一一－一－户州卜宁－－一￣￣￣－一ＡｗｅｗｅＴｅｓｅｓｅｓＴｅｓ－ｅｅＴｅｅｅｅｅ一
ＰＴ柔ｗ
ｃ ｂ ａ ３认下卜卜ＬＵｒ‘月刁刁户Ｊ八」
图１典型的电容器组接线简图 其整定原则按部分单元件电容切除或击穿后，
故障相其余电容器所承受的电压，不长期超过１．１
倍额定电压整定，同时还应可靠躲过电容器组正常
运行的不平衡电压，动作时间一般整定为０．１－０．２ｓ．
对于外部单独装有熔断器的开口三角电压的
有关计算公式如下：
、、．尹
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、！户弓．１
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ｊｌ．、
厂百．．、１电容器组保护动作情况调查
（１） ２００２年１０月１５日，铁山２２０ ｋＶ变电站电
容器Ｉ组３１２开关运行，在操作电容器ＩＩ组３１８开
关时，３１２开关零序电压保护动作跳闸，检查电容
器未发现异常。经后来试验发现，在３１２开关处于断开位置时，拉合３１８开关，３１２开关零序电压保
护仍然动作。测试发现，电容器Ｉ组放电线圈开口
三角３ Ｕｏ电压仍有ｌｏ ｖ左右，且持续时间达１ ｓｏ
在此之后，采取了一些措施：增加零序电压保护出
口时间继电器，并将时间整定为ｉｓ，提高零序电压
整定值（由原来的５Ｖ提高到为１０ Ｖ），至今没有出现过误跳现象。但是否对电容器组真正起到了保护
作用，值得研究和探讨。
（２） ２００３年１２月１１日，窑坡２２０ ｋＶ变电站电容器Ｉ组３０４开关零序电压保护动作跳闸，经过
检查系１０ ｋＶ出线的下级金鱼岭开关站某１０ ｋＶ出线接地故障而引起，如何避免此种情况出现也需
加以研究和分析。
２零序电压保护的构成及整定原则
电容器组大多采用单星型接线，一般利用放电Ｋ＝３ＮＭ（Ｋｖ－１）Ｋｖ（３Ｎ－２）
ｉ１，２，－一 ３ＫＵ一一一’（３Ｎ（Ｍ－Ｋ）＋２Ｋ）ｘｎ
１１＿呱－ ｒｏｒ－ ｖ一一一 八ＩＭ Ｕ，， ： Ｋ， Ｕ，， （４）式中Ｋ—故障切除的同一并联段中的电容器
台数，Ｋ取整数；
收稿日期：２００４－０４－３０ 作者简介：唐海军（１９６３－），男，湖南澄县人，学士，高级工程师，长期从事电力系统继电保护及自动化工作．一６２一
万方数据第１７卷并联电容器组零序电压保护的研究与探讨２００４年第５期
Ｎ一每相电容器的串联段数；
Ｍ‘一每相各串联段并联的电容器台数； Ｋ一过电压系数，取１．１１．１５；
Ｕ）一开口三角零序电压；
‘｛—电容器组的额定相电压； 份电压互感器变比；
Ｄ，，，，．动作电压；
Ｋ．灵敏系数，１．２５１．５，取１．５； Ｋ，，一一可靠系数，取１．５；
ＵＢ一开口三角正常运行时的不平衡电压。
３存在的问题及计算分析
根据过电压保护的构成及整定原则，对上述存
在的问题分析计算如下。３．１铁山变存在的问题及计算分析
（１）接线问题 铁山变现场实际的电容器组接线简图如图２所示。 由此看来，原有３ Ｕｏ整定值１０ｖ，灵敏度较高
容易误动。 关于动作时间（（ｔ）问题，理想的动作时间（（ｔ）为零
时限。但由于电容器每次合闸时，有较大的涌流，当串人适当阻值的电抗器后，其倍数虽降了许多，但
持续时间却长了。根据计算与测定，凡是未串人电
抗器的电容器组其动作时间为０．１ ｓ，当串有电抗器时，其时间应为０．２ｓ，而原有现场整定时间ｉｓ
太长，对电容器起不到保护作用，且容易拒动，必须
作相应的调整。
３．２窑坡变存在的问题及计算分析 窑坡变电容器Ｉ组３０４开关零序电压保护正
常运行时不平衡电压为１．５ Ｖ，未达到定值。其动作
原因是同一母线上其它线路有接地故障引起。对于中性点不接地系统，允许带单相接地故障持续运行２ｈ。此时，相间电压仍然对称，而３ Ｕｏ会增加，电容
器零序电压保护会动作跳闸，开关断口将出现较高
的恢复电压值。因此，在系统出现单相接地故障时，
应避免投切电容器组，可减少电容器组的事故几率。
图２铁山变电容器组实际接线简图 从图２可以看出，０，处直接接地，且未与０直
接接通，这是一种错误的接线方式，是不平衡电压较大的主要原因。还有可能造成三相电容量偏ｒ较
大、系统三相电压不平衡、或放电线圈故障等。
（２）定值问题
按现有情况，单台电容器容量２００ ｋｖａｒ，单星
型结线，相电压为１１／Ｖ了ｋＶ，每台装设熔断器，
每相并联１０台’，串联段数为１，Ｋ，取１．１ ａ
故障切除的同一并联段中的电容器台数Ｋ计
算如下：
Ｋ＝掣四攀具遨＝２．９，Ｋ取整数为３０ Ｌｉｘ气ｓｘｉ－Ｌ）开口三角零序电压Ｕ”计算如下：
Ｕ０＇＝３ｘ３ｘＵｅ［３ｘｌｘ（１０－３）＋２ｘ３］ｘ１００＝２１（Ｖ）
动作电压刀叨计算如下：
、鲁二‘４（Ｖ）４改进措施及建议
（１）将原有接线改造，即取消原放电线圈一次中性线接地，改放电线圈中性线与电容器中性线，即
经电抗器后的中性线用专用电缆联通，但不接地。
（２）测试正常运行及操作其它开关时，本间隔放电线圈开口三角电压波形幅值和持续时间，是否
满足保护整定要求。
（３）测试每相电容器电容量及每相系统电压是
否平衡，测试正常运行开口三角不平衡电压。
（４）按厂家提供的参数和实际接线按公式计算
电压定值，时间取０．２ ｓｏ
（５）希望厂家改进技术手段，尽量提高过电压倍数以便保护整定有一定裕度；厂家应提供电容器
内部结线图、结构图，以便计算分析。
（６）为防止同一母线上其它线路接地故障时电容器保护误动，应将母线３ Ｕｏ引人，作为该保护的
闭锁条件，或者与接地选线配合，判断是否电容器
故障，尽量不让电容器组开关先跳。
５结束语
电容器组零序电压保护误动是在运行中经常
碰到的问题，通过本文从一次设备及接线、从二次
的配置与整定诸方面的研究与探讨，提供了很好的
解决方案和建议。
一６３一
万方数据
电容器组的接线及保护
龙源期刊网
电容器组的接线及保护
作者：尹春燕
来源：《中国科技纵横》2014年第15期
【摘 要】 电容器组是110kV变电站的主要电气设备之一，电容器组的使用对维持系统电压的稳定有着十分重要的意义。本文结合所在操作班管辖的110kV变电所内各种类型的电容器组在接线方式及其对应的保护配置上的不同，进行简要介绍和总结。
【关键词】 电容器组 保护配置 防误联锁 注意事项 常见故障 运行维护
在电网中，影响系统电压质量的主要因素是无功功率，无功功率的不足会影响系统电压以及功率因数，严重时甚至会造成电压崩溃，使系统瓦解，并会导致损坏电气设备。因此，电网运行需要配置无功补偿设备即电容器组。而电容器组就是一种常见的无功功率补偿设备，基本上每个110kV变电站都配置有电容器组。
1 电容器组的接线方式
在110kV变电站中电容器组的接线方式主要有两种，一种是单星形接线，另一种是双星形接线。这两种接线方式仅在安装方式及保护配置上有所区别。
（1）单星形接线方式。单星形接线方式目前应用比较广泛，应用这种配置的110kV变电站比较常见，在采用单星形接线方式的110kV变电站中，电容器组的组成也不尽相同。（2）双星形接线方式。双星形接线方式在110kV变电站现场采用较多的另外一种接线方式。与单星形接线方式不同，采用双星形接线方式的电容器组一般由两组相同容量的电容器组并联而成，在两组电容器组的中性点的连接线上安装一个零序电流互感器。
2 并联电容器组的保护配置
110kV变电站电容器保护一般包括限时速断、定时过流、低电压、过电压、不平衡电流（或不平衡电压、开口3U0保护）。
（1）限时速断保护按3-5Ie（Ie指电容器额定电流）整定，动作于跳闸并给出中央信号，时间用0.2s左右。（2）过流保护按1.5-2Ie整定，动作于跳闸并给出中央信号，时间用0.5s左右。（3）低电压保护：在所接母线失压后可靠动作于跳闸并给出中央信号，一般整定50%Ue左右，时间与出线后备保护配合，并与上级线路重合闸时间配合。电流闭锁定值按固定电容器组的50-80%Ie整定。（4）过电压保护一般整定在120%Ue，动作后延时发讯（或跳闸）。（5）不平衡电流（或不平衡电压、开口3U0保护）保护作电容器内部故障的主保护：双星形接线配置中性点不平衡电流保护，单星形接线一般采用差压保护或开口三角保护。动作值根据龙源期刊网
3康明才 电力电容器微机保护系统的研究与设计2
2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集
- 1 -
电力电容器微机保护系统的研究与设计
康明才1， 赵西平2
（1.南京理工大学，江苏 南京210094；2.浙江广天变压器有限责任公司，浙江 台州市 318020）
摘要：电力电容器作为无功补偿装置，起着提高功率因素、改善电压质量等作用，是确保电网安全经济运行的重要设备之一。对其进行一定的保护也显得尤为重要。随着微机保护技术的发展和在电力系统中的广泛应用，电力电容器微机保护取代传统保护成为一种必然趋势。论文针对3～10kV电网中系统故障对并联电容器组的影响，设计了基于ARM的电力电容器微机保护方案，包括整套保护的硬件电路图及相应的软件程序。
关键词：电力电容器；微机保护；ARM
1 引言
电力电容器是解决电力系统无功贮备不足，提高功率因素，改善电压质量，降低网损，确保电网安全经济运行的重要设备之一。虽然电力电子技术的发展为无功补偿和电压调整开辟了新的途径，但在可靠性、价格和运行经验等方面，电力电容器的优势，至少在可预见的时期内，仍是其它装置所无法比拟的。电力电容器在今后相当一段时期内仍将是我国无功功率的主要来源[1]。随着电力电容在电力系统中更广泛的应用以及随之引起的新的问题，在电网中并入电容器或串入电容器都会出现问题[2]。因此，有必要采取一定措施对其进行一定的保护。
ARM作为目前比较流行的32位高性能处理器，有各种必要的功能和外设，可靠性高，是目前嵌入式系统工业的主流。本文提到的解决方案就是采用Philip arm LPC2131来实现。LPC2131/2132/2138 是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32 位ARM7TDMI-STM CPU，并带有32kB、64kB 和512kB 嵌入的高速Flash
存储器。多个32 位定时器、1个或2个10位8路的ADC、10位DAC、PWM通道、47个GPIO以及多达9个边沿或电平触发的外部中断使其特别适用于工业控制应用。
电容器过电压保护
中国电力设备管理网
电力电容器过电压保护反措
摘 要：通过分析银南电网电容器过电压保护几次误动事故，提出在电容器过电压保护中使用高返回系数JY8系列静态型电压继电器，来防止系统出现瞬间过电压时电容器过电压保护误动。
1 引言
电力系统中，电力电容器作为一种静止型无功功率补偿装置，在维护系统的可靠、稳定运行中，发挥着日益重要的作用。实践证明，为了提高电力电容器运行的可靠性，除了不断提高电容器本身的质量，采用合理的接线和布置之外，配备完善、合理的保护装置也是极其重要的。
电容器过电压保护，是确保电力电容器在不超过规程规定的最高允许电压下和规定的时间内动作的电容器保护。由于电容器输出的无功功率和内部有功功率损耗均与其两端电压的平方成正比，即电容器输出无功功率Qc＝ωCU2；电容器有功功率损耗P1＝ωCU2tgδ，电容器耐受过电压的能力比较低。按照IEC标准，“电容器单元应适合于当端子间的电压有效值升到不超过1．1倍额定电压（过渡过程除外）下连续运行。”我国国标也规定，电容器连续运行的工频过电压不超过1．1倍额定电压。由此可见，电容器过电压保护配置的合理与否，直接影响着系统并补电容器的健康、稳定、有效运行。本文通过宁夏银南供电局所辖变电所 10kV并补电容器先后发生的电容器过电压保护误动事故进行分析，提出了通过运用高返回系数的静态型JY8系列过电压继电器，代替原电磁式DY－36A型过电压继电器的有效、可行的反措措施。
2 问题的提出
1997年8月至9月中旬，我局所辖古城220kV变512电容器、河西110kV变518电容器、中卫110kV变513电容器开关相继发生跳闸。根据当时现场保护掉牌信号指示，以上各次跳闸均为电容器过电压保护出口所致。
电力电容器的工频过电压的产生，原因有二：其一，由于系统出现的工频过电压，电容器所在的母线电压升高，使电容器承受过电压；其二，由于一组电容器中个别电容器故障切除或短路，使串联电容器间容抗发生变化。因而电容器之间的电压分配比例发生变化，引起部分电容器端电压升高。但是，经过仔细检查、核实、试验，均未见事故发生时系统电压长时间增高，并且电力电容器组未受损害，性能良好。
电力电容器保护技术
电力电容器保护技术
电力电容器保护技术
电力电容器保护技术
【摘 要】近年来电容器作为电力系统的核心而且被人们广泛的应用，同时在提高电力系统功率因数以及均压、稳压、降低线路系统损耗等方面有着良好的表现性。
但是同时又容易受到来自电压与电流等方面的损害，因而电力电容器的保护对于其自身功效和寿命的稳定乃至整个电力系统的正常运行有着十分重要的意义，本文从电流、电压、不平衡保护等方面对电力电容器保护技术进行分析。
【关键词】电力;电容器;保护技术
电力中电容器一直是电力系统中的核心组成部分，它在电力系统与电力设备中被广泛的应用，而且在均压、稳压、降低线路系统损耗以及提高电力系统功率因数等方面有良好的表现性能，同时在工厂、居民区、市政设施、交通设施等电力系统的配电系统中都有着巨大的作用。
另一方面，电容器又是非常容易受损，对安装于维护有着较高要求的电力设备，其回路中若存在任何细微的非正常接触，均可能激发高频振荡电弧，同时电力系统在运行过程中电流与电压均会对电力电容器产生不同程度的影响，因而电力电容器的保护对于其自身功效和寿命的稳定乃至整个电力系统的正常运行有着十分重要的意义，关于电力电容器的保护技术，我们可从电流与电压两个方面切入进行分析。
1 电流保护
电容器组的电流保护主要包含了过电流保护和电流速断保护两个方面，装设过电流保护的目的主要是保护电容器组的引线、套管的短路故障，也可作为电容器组内部故障的后备保护。
过电流保护接在电容器组断路器回路电流互感器二次侧。
通常非为速断和过流两段，速断段的动作电流按在最小运行方式下引线相间短路，保护灵敏度大于2来整定。
当电容器组引接母线、电流互感器、放电电压互感器、串联电抗器等回路发生相间短路，或者电容器组本身内部元件全部或者部分被击穿形成相间短路时，电容器系统内部会产生很大的短路电流，为了防止此种情况对电力电容器造成不可逆转性破坏，应该在系统内装设速断和过电流(定时限或者反时限)保护。 “电流速断保护的动作电流按在最小运行方式下引线相间短路”，按保护灵敏度大于2 来整定，利用动作时带有 0.1～0.2s 的延时来躲过电容器的充电涌流，进而对电力电容系统进行保护，其通常以在三相电容器端在最小运行方式下发生两相短路时，保护具有足够灵敏度来整定动作电流为标准。
零序保护
零序保护
一、作图
正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。
当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。
从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看很清楚，不要画成太极端）。
1）求零序分量：把三个向量相加求和。即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（箭头处），注意B相只是平移，不能转动。同方法把C相的平移到B相的顶端。此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的.
2）求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。这就得出了正序分量。
3）求负序分量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。A相的不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图。下面的方法就与正序时一样了。
通过上述方法大家可以分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序保护会动作，而两相短路时基本没有零序电流。
集合式并联电容器内部故障保护的整定
・６・ 电力电容器 ２００６年第３期
集合式并联电容器内部故障保护的整定
杨 宏
（新东北电气（锦州）电力电容器有限公司，锦州１２１０００）
摘要：以开口三角不平衡电压保护为例，对单元内部元件为两串结构的集合式并联电容器内
部故障保护的整定公式进行了详细推导，并加以说明。 关键词：集合式并联电容器； 继电保护动作值
中图分类号：ＴＭ５３１．４文献标识码：Ｂ 文章编号：ｌ００２．（）３４９（２００６）０３－０００６－０３
Ｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｏｆｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｆａｕｌｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ Ｓｈｕｎｔ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ
ＹＡＮＧ Ｈｏｎｇ （Ｎｅｗ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ（Ｊｉｎｚｈｏｕ）Ｐｏｗｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｔｒｉａｎｇｌｅ ｕｎｂａｌａｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆａｕｌｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｓｈｕｎｔ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｗｉｔｈ ｉｎｎｅｒ ｔｗｏ ｓｅｒｉｅｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｎｉｔ ｉｓ ｄｅ—
ｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ａｎｄ ｓｏｍｅ ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｓｈｕｎｔ ｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ａｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
１前言 集合式并联电容器内部器身是由若干个电容
单元组成，经一定的电气连接后装于大油箱内而
构成了大容量并联电容器。由于它的结构紧凑， 安装简便，设备占地面积少，因此得到了广泛应
用，目前国内生产的集合式并联电容器单台容量
电容器保护中的不平衡电压和差压保护
第 1 页 共 1 页 电容器保护中的不平衡电压和差压保护
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，像一台大型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。
第 1 页 共 1 页 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。
根据这个原理，国内外采用的继电保护方式很多，大致可以分为不平衡电压和不平衡电流保护两种。这两种保护，都是利用故障电容器被切除后，因电容值不平衡而产生的电压和电流不平衡来启动继电器。这些保护方式各有优缺点，我们可以根据需要选择。
单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。
对于没有放电电阻的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处电压为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U0，保护装置采集到差电压后即动作掉闸。电容器保护1 保护熔丝 现代电容器组的每台电容器上都装有单独的熔丝保护，这种熔丝结构简单，安装方便，只要配合得当，就能够迅速将故障电容器切除，避免电容器的油箱发生爆炸，使附近的电容器免遭波及损坏。此外，保护熔丝还有明显的标志，动作以后很容易发现，运行人员根据标志便可容易地查出故障的电容器，以便更换。
高压并联电容器的过电压及避雷防护措施介绍
高压并联电容器的过电压及避雷防护措施介绍
电网中装设高压并联电容器以改善功率因数，维持运行电压，提高输变电设备输送容量和降低线路损耗。但如运行电压过高，会危及设备和安全运行。有多种因素引起稳态电压升高，下面将进行分析。
1 稳态电压的升高
(1) 电容器装置接入电网后引起电网电压升高。设升高的系数为K1，其值按下面方法计算：
ΔU≈UZM.Qc/Sd
K1=(UCG+ΔU)/UCG
ΔU为电压升高值(kV)；Uzm为电容器装置未投入时母线电压(kV)；Qc为接入母线的电容器总容量(Mvar)；Sd为电容器装置安装处母线短路容量(MVA)；UCG为电容器正常工作电压。
例如某220 kV变电站，10 kV母线短路容量350 MVA，每组串联600 kvar，6%电抗器1台，装4组电容器，每组7 800 kvar,则：
表2 不同K时，每段电容器的最大并联台数
额定容量
/kF 额定电压
/kV 不同K时的Mmax
0.75 0.5
25 113 114 76
10.5 114 76
100 113 29 19
10.5 29 19
300 113 10 7
10.5 9 6
7 800 kvar电容器，采用中性点不平衡电流保护的中性点不接地双星形结线。此时M=13,N=1,P=1,过电压系数为K5，查表知
K5=6MN/［6MN-P．(6N-5)］=6×13×1/［6×13×1-1×(6×1-5)］=1.013(每组)。
此外，系统电压的调整，可根据需要投切电容器或用计算机控制有载调压变压器的分节开关，由于操作时间短，规程规定为1.15Ue。对轻负荷时电压升高，规程也另有规定，即不超过1.2～1.3Ue，此值超过过电保护定值，可以自动切除部分或全部电容器。故轻负荷电压升高也不在稳态过电压计算值内。
上述各项综合过电压系数K=K1．K2．K3．K4．K5，如电容器组有串联电抗则K3=1。
高压并联电抗器继电保护
《装备维修技术》2021年第12期
—73— 高压并联电抗器继电保护 杨 威 （国网金华供电公司，浙江 金华 321000） 摘 要：文章以高压并联电抗器的应用作为研究对象，首先介绍了高压并联电抗器的差动保护相关要点，然后又分析了高压并联电抗器的匝间保护要点，希望具备参考借鉴作用。 关键词：高压并联；电抗器；继电保护 高压并联电抗器广泛应用于超高压远距离输电线路，它的主要作用是：削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高；改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布，并降低线损；减少潜供电流，加速潜供电弧的熄灭，提高线路自动重合闸的成功率。因此，其运行状况对整个系统的安全运行起着重要作用。目前我国普遍采用电抗器通过隔离开关与线路相并联的方式，所以电抗器可与输电线路视为一体，这种方式比较节省设备，减少投资。 高压并联电抗器可能发生以下故障：线圈的单相接地和匝间短路；引线的相间短路和单相接地短路；由过电压引起的过负荷；油面降低；温度升高和冷却系统故障。高压并联电抗器的主保护有主电抗差动速断、主电抗差动保护以及主电抗匝间短路保护，后备保护有主电抗过电流保护、主电抗零序过流保护、主电抗过负荷告警、中性点电抗器过流保护、中性点电抗器过负荷告警等。如果并联电抗器有专用断路器，并联电抗器保护动作以后跳该断路器。 1.高压并联电抗器的差动保护 三相并联电抗器和发电机三相定子绕组相似，可以装设纵差保护，它不但能保护相间短路，还能保护单相接地短路（220kV~500kV系统中性点直接接地），但不能保护电抗器的匝间短路。利用电抗器两端的套管电流互感器即可构成纵差保护，无需装设外附电流互感器。并联电抗器的纵差保护有比率制动特性的稳态量的纵差保护、差动电流速断保护。电抗器的励磁涌流是纵差保护的穿越性电流，原则上不影响电抗器纵差保护的正常工作。电抗器外部短路时没有像发电机或变压器外部短路时那么大的穿越性电流，所以电抗器纵差保护比发电机纵差保护的动作电流更小，一般可取为电抗器额定电流的5%~10%。有些厂家除了配置稳态量的比率制动特性的纵差保护外还配置了比率制动特性的工频变化量纵差保护。除开分相式的纵差保护以外还配置比率制动特性的零序差动保护。引出端仍用套管电流互感器，中性点侧加设绝缘水平较低的外附电流互感器。两侧零序电流用自产方式获得，避免了用零序电流互感器时的极性校验问题。零序差动保护不反应三相对称短路，但是考虑到故障初期很少可能是三相对称的，相反大都由不对称的一相或二相接地短路开始、最终发展为三相短路，此时零序差动保护能够动作。差动保护应防止电流互感器饱和造成的保护误动。在电流互感器断线时应发告警信号，通过控制字选择是否闭锁差动保护。在主电抗器首端和中性点处的电流互感器变比不一致时，应由软件进行补偿。由于电抗器在空投过程中，空充电流的暂态波形中含有较大的非周期分量，会导致CT饱和情况的出现。如果电抗器两端CT一侧饱和、另一侧不饱和，差动保护很可能会误动。为了躲开空投时差动回路中出现的较大不平衡量，软件设置有CT饱和检测功能，采用波形识别原理并辅以谐波分析，进行容错复判，当判断出存在空投直流饱和时，则闭锁差动保护，而在内部故障饱和时保护能快速出口。 2.高压并联电抗器的匝间保护 匝间短路是并联电抗器比较普遍的内部故障，但是当短路匝数很少时，单相短路形成的不平衡电流很小，保护装置很难做出正确判断；另外，纵差保护无法反映匝间短路。因此，并联高压电抗器必须装设高灵敏度的匝间短路保护。虽然油浸式电抗器装设的轻、重瓦斯保护，它对匝间短路有保护作用，但还应配置另一套匝间短路保护。下面就对不同的保护装置的匝间短路保护原理进行阐述。 一般采用带补偿的绝对值比较式零序方向元件和负序方向、零序阻抗元件以及匝间短路保护启动元件共同构成，既能提高电抗器匝间保护动作的灵敏度，又能保证在外部故障（诸如串补线，LC谐振、振荡等因素）以及任何非正常运行工况下（诸如非全相、CT二次回路的短路或断线等）不误动。匝间短路保护采用主电抗首端自产零序电流和负序电流、电抗器安装处线路侧自产零序电压和负序电压实现。 设系统的零序电抗为Xs0，电抗器的零序电抗为XL0，保护安装处的自产零序电压为U0，电抗器的零序电流为I0。当电抗器内部匝间短路故障时，由于系统的零序阻抗相对电抗器的零序阻抗而言非常小，在电抗器内部匝间短路处产生一个零序电压源，零序电流在系统零序阻抗上的压降很小，为了提高灵敏度需要对零序电压进行补偿，采用绝对值比较的实现方式克服了动作死区，消弱了相位误差的影响，动作灵敏可靠。带补偿的绝对值比较式的零序方向元件判据如下：|U0-I0*0.9XL0|>|U0|。 在匝间故障和区内故障时，补偿后的零序电压幅值|U0-I0*0.9XL0|远大于测量点的零序电压幅值|U0|，带补偿的绝对值比较式的零序方向元件将可靠动作。在区外故障时，补偿后的零序电压幅值|U0-I0*0.9XL0|远小于测量点的零序电压幅值|U0|，带补偿的绝对值比较式的零序方向元件将可靠不动作。 带补偿的绝对值比较式的负序方向元件的基本原理与零序方向元件类似；但由于系统的负序阻抗不受系统中性点接地位置的影响，且一般大于系统的零序阻抗，匝间故障时保护测量点的负序电压将大于零序电压，负序方向元件也有很高的灵敏度。带补偿的绝对值比较式的负序方向元件判据如下：|U2-I2*0.9XL1|>|U2|，式中：XL1为主电抗器的正序阻抗。 由于电抗器的一次零序阻抗一般为几千欧姆左右，而系统的一次零序阻抗一般为几十欧姆左右，保护装置可以利用测量电抗器端口零序阻抗大小判断是否发生区内故障。在电抗器发生匝间短路和内部单相接地故障时，U0=—I0*jXs0，电抗器端口测量到的零序阻抗是系统的零序阻抗，在电抗器发生外部单相接地故障时，零序电压和零序电流关系为U0=I0*jXL0，电抗器端口测量到的零序阻抗是电抗器的零序阻抗，利用两者测量数值上的较大差异可以区分电抗器的匝间短路、内部接地故障和电抗器的外部接地故障。 为了保证匝间短路保护的可靠运行，当装置判断出线路侧PT异常时，零序方向元件、负序方向元件和零序阻抗元件退出，即匝间短路保护退出运行。当装置判断出电抗器首端CT异常时，零序功率方向元件、负序方向元件和零序阻抗元件退出，即匝间保护退出运行；为了保证匝间短路保护在一些暂态过程中不误动，例如：线路（或串补线路）发生接地故障后重合闸以及重合于故障再跳闸，开关非同期、带线路（或串补线路）空充电抗器、线路两侧开关跳开后的LC振荡、区外故障以及非全相伴随系统振荡等，保护装置将相阻抗变化的匝间短路保护启动元件、带补偿的绝对值比较式零序方向元件、负序方向元件和零序阻抗元件相结合，共同构成电抗器的匝间保护。 3、结束语 现阶段高压并联电抗器继电保护的重要性不容忽视，如果并联电抗器没有专用断路器，通过隔离开关与线路相连的话，并联电抗器保护动作以后跳线路断路器，并发远跳信号跳线路对侧断路器。 参考文献： [1]赵若妤,马宏忠,魏旭,姜宁,陈轩,谭风雷.基于EWT及多尺度形态谱的高压并联电抗器故障诊断研究[J].电力系统保护与控制,2020,48(17):68-75. [2]吴书煜,马宏忠,姜宁,戴锋,朱超,谭风雷.基于多物理场耦合的特高压并联电抗器振动噪声仿真分析与实验研究[J].电力自动化设备,2020,40(03):122-127.
浅析电容器保护电容器保护技术
浅析电容器保护电容器保护技术
摘要：电容器组件属于电力系统的核心，在系统中发挥重要的作用，比如提供功率因数、均压、稳压等方面。电容器因其易受破坏和影响，作为重点保护对象进行研究。本文以电流和电压保护两个角度，分析了电流保护技术、过电压保护技术、低电压保护技术以及最新的不平衡保护技术的原理、设置以及必须达到的相关条件等。
关键词：电力；电容器；保护技术
前言：电容器是电力系统中一个被广泛使用的核心组成器件，优点是在均压、稳压、降低线路系统损耗以及提高电力系统功率因数等方面均发挥着重要的影响力。在多种场景的配电系统中，比如工厂、居民区、交通配电设施等都可发现配置电容器。然而，电容器的缺点是极易受损、受影响。电容器对安装和维护均有较高要求。电容器在电力系统中占据极其重要的一个角色，保证电力系统的正常运行。本文将从电流、电压两个角色分别探讨其保护技术。
1、电流保护技术
电容器组的电流保护主要是过电流保护和电流速断保护，过电流保护接在电容器组断路器回路电流互感器二次侧。通常非为速断和过流两段，速断段的动作电流须在最小运行方式下引线相间短路，保护灵敏度大于2来整定。当电容器组引接母线、电流互感器、放电电压互感器、串联电抗器等回路发生相间短路，电容器组件内部元件全部或部分被击穿形成相间短路时，电容器内部会突然通过超大的短路电流，必定会对电容器产生极大的破坏，甚至毁坏电容器。因此，过电流保护和速断保护必须安装。“电流速断保护的动作电流须在最小运行方式下引线相间短路”，按照保护灵敏度大于2来整定，短路电流通过电容器前留有0.1-0.2s的延时，利用该延时可保护电容系统。不仅考虑速断保护，还应考虑过电流保护以及过负荷保护。因此，动作电流须满足以下三个条件：①电容器组件的电容可存在±10%的偏差，增大负荷电流承载能力；②电容器设置其长期工作环境电流是额定电流的1.3倍，保证期大电流通过能力；③当出现短路，产生很大的电流冲击电容器组件时，电力系统内不可发生误动。最后，电容器过电流保护应考虑反时限特性，积极配合过电保护，最好的情况是两端电流保护均采用三相式接线，保持相当水平的灵敏度。