并聯(lián)電容器組的過(guò)電壓保護(hù)

花順

【摘要】對(duì)并聯(lián)電容器組的過(guò)電壓保護(hù)進(jìn)行深入研究，對(duì)于實(shí)際電力的正常運(yùn)行有著十分重要的作用。本文首先研究了過(guò)電壓保護(hù)的重要作用，然后分析了并聯(lián)電容器組所承受的不同過(guò)電壓，然后在探討過(guò)電壓保護(hù)方法思路的基礎(chǔ)上，提出了電容器組運(yùn)行維護(hù)的注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】并聯(lián)；電容器組；過(guò)電壓；保護(hù)

一、前言

并聯(lián)電容器組在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛，作用也十分明顯。注重對(duì)過(guò)電壓保護(hù)的研究，能夠更好地指導(dǎo)電力實(shí)踐。并聯(lián)電容器組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)承受到多種不同類型的過(guò)電壓，研究過(guò)程中有必要著重進(jìn)行分析。

二、過(guò)電壓保護(hù)的作用

電容器內(nèi)部故障發(fā)展過(guò)程，大多數(shù)先是個(gè)別元件發(fā)生擊穿短路，如無(wú)內(nèi)熔絲動(dòng)作切除故障元件，則為故障元件所在串聯(lián)段短路，當(dāng)故障繼續(xù)發(fā)展就會(huì)有數(shù)個(gè)串聯(lián)段乃至全部擊穿短路。設(shè)置各種電容器內(nèi)部保護(hù)是期望故障電容器在全擊穿之前撤出，以免發(fā)生外殼爆裂事故。就保護(hù)靈敏度而言，通常是內(nèi)外熔絲保護(hù)高于不平衡保護(hù)，而不平衡保護(hù)高于過(guò)電壓保護(hù)，從而構(gòu)成諸種保護(hù)的配合順序。

當(dāng)電容器組采用內(nèi)熔絲或外熔絲為主保護(hù)時(shí)，不平衡保護(hù)和過(guò)電壓保護(hù)為后備保護(hù)；當(dāng)電容器組采取無(wú)熔絲保護(hù)時(shí)，不平衡保護(hù)為主保護(hù)，過(guò)電壓保護(hù)為后備保護(hù)。過(guò)電壓保護(hù)作為后備保護(hù)，是在主保護(hù)失效時(shí)起作用?？梢?jiàn)，無(wú)論是采取何種保護(hù)配置組合，過(guò)電壓保護(hù)都是不可或缺的保護(hù)方式。根據(jù)高壓并聯(lián)電容器裝置的使用場(chǎng)所和裝置構(gòu)成及其技術(shù)特性的區(qū)別。

三、并聯(lián)電容器組承受的過(guò)電壓

并聯(lián)電容器組的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，主要考慮操作過(guò)電壓，因?yàn)閷?duì)電容器組來(lái)講遭受雷擊大氣過(guò)電壓的機(jī)率很小，雷電波在大電容的影響下，陡度較小，減小了對(duì)絕緣的危害。常見(jiàn)的操作過(guò)電壓主要有以下幾個(gè)方面。

1.電容器組分閘時(shí)弧燃引起的過(guò)電壓

電容器組的操作過(guò)電壓大多是由于在斷路器分閘時(shí)電弧重燃所引起的。單相重燃時(shí)，在電容器組不接地中性點(diǎn)上，產(chǎn)生中性點(diǎn)對(duì)地過(guò)電壓。此過(guò)電壓與其它相電容上的電壓疊加，形成更高的極對(duì)地過(guò)電壓。

2.合閘時(shí)電容器極間過(guò)電壓

未充電的電容器合閘時(shí)，極間過(guò)電壓的最大值不會(huì)超過(guò)其額定電壓峰值的2倍。如果電容器處于充電狀態(tài)，而充電電壓與系統(tǒng)電壓大小相等，極性相反時(shí)，合閘時(shí)的極間過(guò)電壓可能達(dá)到3倍。

3.由于真空斷路器觸頭彈跳引起的過(guò)電壓

合閘時(shí)，真空斷路器觸頭的彈跳將出現(xiàn)電弧斷開(kāi)又接通的重復(fù)過(guò)程，過(guò)電壓可能達(dá)到2.8-3倍；對(duì)電容器絕緣有危害。

4.電容器合閘或分閘引起的遠(yuǎn)方放大過(guò)電壓

電容器合閘引起遠(yuǎn)方變電站中產(chǎn)生的相間過(guò)電壓放大，在國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議中已成為熱門(mén)話題，據(jù)統(tǒng)計(jì)某次事故中7臺(tái)變壓器的損壞與離變壓器3.3km以內(nèi)的并聯(lián)電容器合閘有關(guān)，其原因是由于電容器合閘瞬間，在輸電線路上注入一個(gè)階躍電壓波的反射所引起，在線路末端兩相對(duì)地電壓可能達(dá)到3.5倍，由于兩相的電壓波極性相反，相與相之間的電壓可能達(dá)到6.5倍，這一問(wèn)題在國(guó)內(nèi)尚未引起注意。

四、并聯(lián)電容器組過(guò)電壓保護(hù)方法的思路

通常解決電容器過(guò)電壓的途徑主要有二：一是選用性能良好的即不發(fā)生重?fù)舸┑拈_(kāi)關(guān)；二是選用合適的MOA（氧化鋅避雷器）進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。以現(xiàn)階段技術(shù)水平，要開(kāi)關(guān)不發(fā)生重?fù)舸┻€很困難。我國(guó)大多使用MOA作為電容器保護(hù)，一般為I型接線，均為三相接地，接于中性點(diǎn)的L型接線用的少一些，這兩種MOA接線形式都可保護(hù)單相重?fù)舸┮鸬南嗟剡^(guò)電壓，但對(duì)極間過(guò)電壓沒(méi)有保護(hù)作用；另外并接于電容器兩端保護(hù)極間絕緣的Y型MOA在我國(guó)應(yīng)用不多，Y型MOA對(duì)極地和極間過(guò)電壓均有一定的保護(hù)作用，但效果并不十分理想，引起運(yùn)行中并聯(lián)電容器組事故時(shí)有發(fā)生。

我們?cè)诜治鲞\(yùn)行中并聯(lián)電容器過(guò)電壓機(jī)理的基礎(chǔ)上，借鑒對(duì)帶1%以下串聯(lián)電抗器的并聯(lián)電容器通過(guò)阻尼限流器來(lái)限制涌流的原理，采用串聯(lián)間隙與電阻R配合的保護(hù)裝置保護(hù)帶6%、13%串聯(lián)電抗器的并聯(lián)電容器組，并配合避雷器保護(hù)，研究包括過(guò)電壓保護(hù)裝置的電阻值、容量，放電間隙的放電特性、放電電壓，避雷器的安放位置等。從限制過(guò)電壓、合閘涌流和吸收能量這幾個(gè)角度綜合分析了這一方式所具有的優(yōu)勢(shì)，確定最佳保護(hù)參數(shù)，使幾個(gè)方面的指標(biāo)都達(dá)到最優(yōu)。

五、電容器組運(yùn)行維護(hù)的注意事項(xiàng)

1.控制電容器的運(yùn)行電壓、電流及溫度

電容器是以電介質(zhì)為工作介質(zhì)的一種電器，在額定電壓下介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度很高。因而運(yùn)行時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制電容器的電壓、電流、溫度數(shù)值。

2.嚴(yán)格控制電容器的運(yùn)行電壓

《變電站運(yùn)行規(guī)程》中規(guī)定電容器長(zhǎng)期運(yùn)行中的工作電壓不能超過(guò)電容器額定電壓的1.05倍。當(dāng)運(yùn)行電壓超過(guò)額定值將使電容器過(guò)負(fù)荷，同時(shí)隨電壓的升高，電容器發(fā)熱，熱損失增大。電壓太高還易導(dǎo)致熱擊穿，損壞電容器。另外，電容器的壽命也會(huì)因高場(chǎng)強(qiáng)絕緣質(zhì)老化加速，而使壽命縮短。

3.允許電容器的過(guò)電壓運(yùn)行

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電容器應(yīng)能在有效值為額定電流的1.3倍的穩(wěn)定電流下運(yùn)行， 電容器允許的過(guò)電壓限值是從熱穩(wěn)定的要求來(lái)確定的，熱穩(wěn)定試驗(yàn)的目的之一是求得產(chǎn)品的過(guò)載能力，一般電容器允許不超過(guò)其額定容量的1.35倍運(yùn)行，而電容器設(shè)計(jì)是按1.44倍額定容量設(shè)計(jì)的，熱穩(wěn)定試驗(yàn)也按這個(gè)要求進(jìn)行，因而是有一定安全范圍的。

4.電容器的運(yùn)行溫度

電容器和其它大部分電氣設(shè)備不同，它一般情況下都是在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，因而電容器是不能從日負(fù)荷變化而使平均溫升較低的特性中得到好處。另一方面電容器的絕緣介質(zhì)又在較高場(chǎng)強(qiáng)下運(yùn)行。制造廠對(duì)電容器使用電壓、電流、環(huán)境溫度的限制，實(shí)際上是規(guī)定了電容器內(nèi)部最高溫度，這個(gè)溫度決定于電容器的有功損失。

六、二次系統(tǒng)過(guò)電壓防護(hù)

1.過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

國(guó)際電工委員會(huì)認(rèn)為防雷方式主要包括外部防雷和內(nèi)部防雷。外部防雷系統(tǒng)主要由避雷針、引下線、接地系統(tǒng)組成，防止變電站受到雷電直擊。內(nèi)部防雷主要針對(duì)雷電的侵入或其他內(nèi)部過(guò)電壓損壞設(shè)備。IEC內(nèi)部防雷系統(tǒng)對(duì)進(jìn)行EMP分區(qū)，在設(shè)備的電源線、信號(hào)線、數(shù)據(jù)線等內(nèi)裝入防雷和過(guò)電壓裝置，能有效防止雷電波侵入、電壓反擊、浪涌過(guò)電壓等對(duì)系統(tǒng)設(shè)備造成損壞。

浪涌過(guò)電壓保護(hù)器采用串聯(lián)和并聯(lián)的接線方式，對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓進(jìn)行防護(hù)。串聯(lián)連接方式相對(duì)并聯(lián)連接方式具有一定的弊病，當(dāng)通訊數(shù)據(jù)串入浪涌過(guò)電壓保護(hù)器時(shí)，常因?yàn)樾盘?hào)不匹配或信號(hào)干擾造成數(shù)據(jù)無(wú)法正常傳輸，需要對(duì)傳輸情況進(jìn)行反復(fù)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，更換浪涌過(guò)電氣保護(hù)器。并聯(lián)連接方式不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，但技術(shù)要求較高。

2.用電系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)

交流電源或直流電流在整流環(huán)節(jié)，往往使用的電容容量大，能夠吸收一定量的瞬態(tài)過(guò)電壓。在站用變壓器和饋電屏之間需要采用屏蔽電纜，保證設(shè)備接地狀態(tài)良好。為完善現(xiàn)代防雷系統(tǒng)，還需要采用回路分流措施。設(shè)備與保護(hù)接地一般相同的接地裝置，且處于LPZOB區(qū)，該區(qū)電磁脈沖強(qiáng)烈，對(duì)設(shè)備影響較大。站用變壓器中防雷器雖然能阻止一定量的侵入波，但是線路殘壓高，當(dāng)變電站受到雷擊時(shí)，線路耦合，電位升高，反擊過(guò)電壓仍然較高，變壓器的高壓側(cè)的電壓更高，這些都迫使通信調(diào)度系統(tǒng)對(duì)供電回路采取一定的過(guò)電壓保護(hù)。

七、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)并聯(lián)電容器組的過(guò)電壓保護(hù)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)電容器組在運(yùn)行過(guò)程中由于承受到多種過(guò)電壓，使其增添了保護(hù)方法的不確定性。在電容器組的運(yùn)行維護(hù)方面，相關(guān)人員要嚴(yán)格掌控，做到科學(xué)合理地開(kāi)展過(guò)電壓保護(hù)工作。

參考文獻(xiàn)

[1]靳東立.DWK型戶外高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置[J].農(nóng)村電氣化，2010年，第2期：54-56.

[2]吳文斌，吳敏.農(nóng)電網(wǎng)低壓末端并聯(lián)電容無(wú)功補(bǔ)償與節(jié)電的分[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011年，第3期：52-53.

[3]楊萍.高壓并聯(lián)電容器保護(hù)配置及整定原則探討[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2010年，第12期：33-34.

[4]殷軍.變電站并聯(lián)補(bǔ)償電容器組的配置[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）.2010年，第3期：55-59

[5]梁春明.高壓并聯(lián)電容器接線方式及保護(hù)配置分析比較[J].廣東輸電與變電技術(shù).2013年，第5期：21-23.