电力电容器单相断线保护不动作分析

电力电容器单相断线保护不动作分析

作者：叶俊海 王永辉 郭桐 杜彦巍 王军克 来源：《中国科技纵横》2012年第21期

摘要：在变电站正常运行中，当电力电容器单相断线后，保护装置不动作并且无任何告警信息，运行人员不能及时发现，本论文对目前电容器差压保护和不平衡电压保护的原理进行了介绍，分析了保护不动作的原因，提出了改进建议。

关键词：变电站 电力电容器 断线 差压保护 不平衡电压保护 1、引言

电力电容器（以下简称电容器）是一种静止的无功补偿设备，它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数，采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。作为一种重要的电力设备，电容器在运行中需要加强运行管理和维护，在运行中如果管理不当极易损坏。除运行管理之外，电容器组的保护配置不完善或不合理也容易造成电容器损坏。作为电容器损坏后的及时停运十分重要，目前的电容器的保护有两种组合方式：（1）过流保护，差压保护和欠压保护；（2）过流保护，不平衡电压保护和欠压保护。过流保护和欠压保护是针对接地故障而设的保护，差压保护和不平衡保护是针对电容器损坏设的保护。 2、问题发现

2012年6月继电保护人员在110kV南栗变电站进行例行巡视时，发现监控机上显示电容器830AB相电流大小相等，C相无电流，到电容器830开关柜处的保护装置发现，保护电流与测量电流现象相同，保护装置还显示AB相电流大小相等且方向相反，由此推断电容器830一次C相发生断线，到电容器830就地检查发现C相末端与中性点连接线熔断。电容器一次发生故障而保护未动作，致使带故障长期运行，以下分析了不动作的原因。 3、原因分析

除去保护短路接地故障的过流保护和欠压保护，对目前已有电容器差压保护和不平衡电压保护原理进行分析，从原理上找出发生断线故障保护不动作的原因，从而提出目前的应对策略和改进办法。

3.1 电容器保护原理

目前电容器主要保护有两种，分别是差压保护和不平衡电压保护。差压保护的原理图如图1，不平衡电压保护的原理图如图2。

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（1）差压保护：差压保护要求将每一相的电容平均分成两组进行串联，每一相两组电容器所用的放电PT的二次线圈反接，从而得到输出电压、和，三相差电压分别接入保护装置，电容器无故障时，各相的差电压为零，当某相一个及以上电容器有故障时，该相的差电压不为零，差压保护根据差电压不为零这一判据动作跳闸。 图1 差压保护原理图 图2 不平衡电压保护原理图

（2）不平衡电压保护：不平衡电压保护要求将每一相电容器所用的放电PT二次线圈首位相连，从而得到不平衡电压，不平衡电压为各相放电PT二次电压的矢量和，电容器无故障时，各相放电PT二次电压大小相等，相位相差120度，不平衡电压为零，当某相一个及以上电容器有故障时，不平衡电压不为零，不平衡电压电压保护根据不平衡电压不为零这一判据动作跳闸。

3.2 保护不动作原因分析 3.2.1 差压保护[1]

当电容器一次某一相发生断线时，该相的放电PT一次电压为零，二次电压自然为零，差压保护感受不到异常差电压，故不动作。由于差压保护各相差电压是互相独立的，电容器一次发生一相或多项断线后，差压保护的反应是相同的。 3.2.2 不平衡电压保护[2]

当电容器一次某一相发生断线时，其余两相电容器形成串联关系，两端电压为相-相电压，并且该两相的放电PT一次侧同极性端相连，从而导致首尾相连的二次侧两端电压大小相等，方向相反，矢量和为零；断线相的放电PT一次电压为零，二次电压自然为零。由以上分析可知，当电容器一次某一相发生断线时，不平衡电压为零，不平衡电压保护感受不到异常的不平衡电压。当电容器一次两相发生断线时，断线相的放电PT一次和二次电压均为零，非断线相的放电PT的一次和二次电压不为零，因此不平衡电压不为零，不平衡电压保护感受的故障而跳闸；当电容器一次三相发生断线时，各相放电PT的一次和二次电压均为零，不平衡电压为零，不平衡电压保护感受不到异常的不平衡电压。 3.3 小结

可见，发生任何断线故障后，差压保护均感受不到异常；不平衡电压保护只能感受到两相断线故障。因此电容器保护还存在着缺陷，需要进行改进，将保护进行升级，重点对单相和两相断线采取措施，因为当发展成三相断线时，保护已经跳闸。 4、结论及建议

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鉴于电容器运行过程中确有断线故障发生，而目前电容器保护不能保护断线故障，提出以下建议：

（1）监控人员应重点关注电容电流情况，发现异常立即通知运行人员到现场核实有无发生断线故障，若发生故障立即停运，等待处理；（2）将保护装置升级，当发生一相断线时，根据一相无流，两外两相电流大小相等方向相反而判一相断线故障，保护动作出口跳闸；针对采用差压保护的装置，当发生两相断线时，根据两相无流，一相有流而判两相断线故障，保护动作出口跳闸；（3）升级后的电容器保护装置可不考虑三相同时断线情况。 参考文献

[1]PSC641U电容器保护测控装置技术说明书.国电南京自动化股份有限公司.2009.04.