35 kV電容器組分相差壓保護動作原因分析及改進建議

舒越，張連聰，楊漢松，張際明，劉明輝，朱江，蘇陽，楊華昆，李亞權，李勝朋，李秀明，周新銳

（云南電網(wǎng)有限責任公司保山供電局，云南 保山 678000）

0 前言

投入電容器組是電網(wǎng)實現(xiàn)無功補償?shù)闹饕侄危娙萜鹘M的投退對電壓調整和降低線損起著非常重要的作用。對電容器組保護進行科學、合理、正確的整定，和開展有效的預防性試驗，不僅能保證電容器組的健康運行，還能保證電網(wǎng)經濟穩(wěn)定運行。220 kV XX 變電站35 kV Ⅱ-3C 電容器組分別于2019 年9 月29 日，2019 年12 月11 日兩次發(fā)生A 相差壓保護動作，動作電壓分別為1.583 V、0.757 V，保護定值為0.5 V。介紹了一次設備、保護裝置的試驗和檢查，對差壓保護動作原因進行了分析，并提出了改進建議。

1 分相差壓保護

1.1 保護原理

電容器組分相差壓保護，簡稱差壓保護。通過放電線圈采集單相電容器兩串聯(lián)段之間的電壓，并在放電線圈二次側進行比較。設備正常運行時，兩串聯(lián)段電容值相同，放電線圈采集的電壓相同，沒有電壓差。當其中一段出現(xiàn)故障時，電容值發(fā)生變化，放電線圈上面的電壓也發(fā)生變化，二次側產生電壓差。當電壓差大于等于保護整定值時，保護動作。下面根據(jù)電容器組實際接線和原理圖進行說明，見圖1。

圖1 電容器組實際接線和原理圖

電容器組的單相由串聯(lián)電抗器、電容器、避雷器、放電線圈組成。電容器共有8 支，分為C1、C2 兩個串聯(lián)段，按圖2 方式分布。分為正常運行中兩串電容平均分配相電壓，即在C1、C2 上的一次電壓相等。放線圈接在電容器組單元上，作用相當于電壓互感器，一次有兩個繞組分別為A1-A2、A2-X 對應兩個二次繞組a1-x1、a2-x2，兩個繞組分別取C1、C2 上的電壓。差壓保護就是采集C1、C2 兩個串聯(lián)段上的電壓差。設備正常時，兩段電容值偏差很小可近似于相等，兩放電線圈一次承受的電壓相同，差壓為零（理想情況）。當任意一串出現(xiàn)故障或電容值發(fā)生變化，將產生差壓。保護裝置在壓差達到整定值時保護出口跳斷路器，即保護出口動作。

1.2 保護接線

每相電容器組分為兩段，每段接一放電線圈，兩放電線圈的變比相同，二次線圈反極性串聯(lián)后接入保護裝置，形成差壓保護。

該接線方式不受三相不平衡和單相接地故障影響，故障時分相動作。但是存在保護死區(qū)，即兩串聯(lián)段發(fā)生對稱性故障時（每串聯(lián)段同時發(fā)生故障且故障數(shù)量相同）保護不起作用。

2 差壓保護動作原因分析

2.1 一次設備檢查

對220 kV XX 變電站35 kV Ⅱ-3C 電容器組進行了全面檢查，并按照《電力設備檢修試驗規(guī)程》要求開展了預防性試驗，試驗結果滿足規(guī)程要求。220 kV XX 變電站35 kV Ⅱ-3C電容器組投入運行時，再次發(fā)生A 相差壓保護動作，再次對一次設備進行全面檢查和試驗。

2.2 二次設備檢查

檢修試驗人員對220 kV XX 變電站35 kV Ⅱ-3C 電容器組保護測控裝置進行檢查，保護測控裝置內正定值與保護定值單一致，均為0.5 V，保護測控裝置能夠準確動作，二次電纜絕緣良好。

2.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)差壓保護的原理進行C1、C2兩段串聯(lián)電容的分壓情況進行計算。電容分壓公式為：

由上述公式計算得到數(shù)據(jù)可知，A 相二次壓差出現(xiàn)銘牌值（出廠值）與現(xiàn)場實測值偏差情況，通過實測值進行計算，二次壓差為0.525 V，超過了差壓保護定值（0.5 V）。

2.4 保護定值計算

根據(jù)產品說明書上提供的保護定值推薦計算公式及產品技術參數(shù)對差壓保護定值進行核算，計算公式及技術參數(shù)如下：

式中：ΔUC—不平衡電壓；UEX—電容器組額定電壓；K—切除元件數(shù)；KV—完好元件過電壓倍數(shù)；M—每相并聯(lián)數(shù)；N—每相串聯(lián)數(shù)；m—元件并聯(lián)數(shù)；n—元件串聯(lián)數(shù)。

將上述參數(shù)代入公式（3）、（4），得到推薦保護定值為3.92 V（二次值）。經與上海思源電器股份有限公司技術人員溝通確認，通過公式（3）、（4）公式計算出的保護定值可以滿足單相電容器組中8 只電容單元的任意1只發(fā)生故障或電容量的變化量超過國標和規(guī)程要求的5%時啟動差壓保護的要求。

通過實際計算分析，220 kV XX 變電站35 kV Ⅱ-3C 電容器組連續(xù)兩次發(fā)生A 相差壓保護動作的原因為電容器組兩串聯(lián)段的電容量變化滿足規(guī)程要求，不滿足保護定值允許的偏差，造成保護誤動作。

3 結束語

在長時間運行后，電容量出現(xiàn)一定量的變化，單個電容單元和電容器組總電容量都滿足規(guī)程要求，而串聯(lián)電容段電容量不滿足保護定值要求造成保護誤動作的可能性。

為35 kV 電容器組分相差壓保護動作原因分析提供了一種新的思路。

在35 kV 電容器組分相差壓保護定值整定時，應根據(jù)產品說明書要求計算保護定值，避免出現(xiàn)因保護定值不恰當造成保護誤動作或設備故障時不能準確動作的情況。

檢修預試過程中，檢修預試人員應加強對兩串聯(lián)段電容值的測量和計算，避免此類事情的再次發(fā)生。