高壓并聯(lián)電容器的接線方式及故障保護(hù)方法分析

（桂林電力電容器有限責(zé)任公司，廣西桂林市，541004）黃 寧

高壓并聯(lián)電容器主要應(yīng)用的接線方式為中性點(diǎn)，不接地單星形或雙星形接線方式，這一接線方式的優(yōu)勢在于能夠?qū)收想娏鬟M(jìn)行有效控制，降低電容器箱殼爆炸的概率，控制故障發(fā)生概率，避免故障發(fā)生后進(jìn)一步擴(kuò)大波及范圍。因此這一接線方式的應(yīng)用能夠?yàn)槎喾N故障保護(hù)的落實(shí)提供前提條件。因此對于故障保護(hù)措施的選擇，必須結(jié)合相應(yīng)的接線方式進(jìn)行綜合考慮，以此來保障故障保護(hù)的有效性，避免更多損失。

1 高壓并聯(lián)電容器的接線方式

對于高壓并聯(lián)電容器接線方式的選擇應(yīng)當(dāng)建立科學(xué)性的基礎(chǔ)上，全面考慮諸多因素，以此來保障接線方式的合理性與可行性。例如綜合考慮單臺(tái)電容器容量、中性點(diǎn)接地方式、電容器額定電壓、容量等諸多因素。當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的接線方式主要為三角形接線和星形接線。其中，三角形接線更適合在小容量的電容器組中應(yīng)用，且常用于企業(yè)變電所中。三角形接線方式具有消除3倍次諧波電流造成的影響等優(yōu)勢，但也存在電容器組全擊穿短路會(huì)引發(fā)故障電流能量較大、電容器油箱爆裂甚至是更大危害等缺陷[1]。星形接線方式與之不同的是，在同樣情況下，故障電流并不會(huì)大于額定電流3倍，所以故障電流產(chǎn)生的能量也就相對更小，能有效控制安全事故?；诖丝芍?，星形接線可靠性更強(qiáng)，所以這一接線方式得到了更為廣泛的應(yīng)用。針對10～35kV非直接接地系統(tǒng)來說，中性點(diǎn)不接地接線方式更為適用[2]。另外，若電容器組容量偏大，雙星形接線方式則更為使用。因?yàn)殡p星形接線方式應(yīng)用下，每段并聯(lián)電容器數(shù)量更少，事故發(fā)生率也會(huì)顯著降低。

2 高壓并聯(lián)電容器故障保護(hù)的特點(diǎn)

熔斷保護(hù)最為顯著的特點(diǎn)是借助熔斷器反應(yīng)時(shí)限這一特性來進(jìn)行快速熔斷，以此來及時(shí)隔離故障電容器，控制事故發(fā)展，為其他無故障電容器的正常運(yùn)行提供保障。繼電保護(hù)與之相比動(dòng)作時(shí)限更長。因此，當(dāng)前高壓并聯(lián)電容器故障保護(hù)中應(yīng)用的保護(hù)方式以熔斷保護(hù)為主，繼電保護(hù)為后備措施。當(dāng)前這一保護(hù)形式得到了十分廣泛的應(yīng)用，但是也有人對此提出不同意見。例如，有人提出當(dāng)前熔斷器的性能尚不能作為電容器的主保護(hù)，可能出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)等問題，所以對高壓并聯(lián)電容器的保護(hù)效果并不理想。因此主張取消熔斷器，將繼電器保護(hù)作為高壓并聯(lián)電容器的主保護(hù)措施。因?yàn)槔^電器保護(hù)較于熔斷器保護(hù)來說，出現(xiàn)誤動(dòng)以及拒動(dòng)等問題的概率更小，能夠達(dá)到良好的保護(hù)效果，避免出現(xiàn)容器外殼爆裂等嚴(yán)重問題[3]。

以上兩種故障保護(hù)方式各有優(yōu)缺，但是考慮實(shí)際應(yīng)用效果來分析，將熔斷器保護(hù)方式作為主保護(hù)更為合理，這是因?yàn)槿蹟嗥髯钄喙收系母怕矢?。但是這一保護(hù)方式的缺點(diǎn)也非常明顯，也就是拒動(dòng)以及誤動(dòng)等故障發(fā)生概率較大，保護(hù)作用也就有所下降。而繼電保護(hù)方式不僅保護(hù)反應(yīng)速度較慢，還無法實(shí)現(xiàn)缺臺(tái)運(yùn)行，在故障發(fā)生時(shí)就必須電容器進(jìn)行整組切除。

3 高壓并聯(lián)電容器故障保護(hù)方法比較分析

在高壓并聯(lián)電容器的故障保護(hù)方式中可以根據(jù)主保護(hù)方式的不同，將其劃分為繼電保護(hù)和熔斷保護(hù)。其中繼電保護(hù)劃分為電壓差動(dòng)保護(hù)、中性線不平衡電流保護(hù)以及開口三角零序電壓保護(hù)。熔斷器保護(hù)劃分為單獨(dú)繼保、內(nèi)熔絲+繼電保護(hù)以及熔斷器+繼電保護(hù)三種類型。

3.1 外熔絲+繼電保護(hù)

熔絲保護(hù)更適用于對單臺(tái)電容器的故障保護(hù)中，這一保護(hù)的方式能夠有效避免故障規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，從根源上降低油箱爆炸這一類嚴(yán)重事故的發(fā)生率。使用熔絲保護(hù)方式成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單、施工便捷等優(yōu)勢。在受到故障電流的影響后，熔絲會(huì)通過快速熔斷的方式來將故障阻斷，并隨著故障電流的增大而逐漸加快保護(hù)動(dòng)作。另外，在發(fā)生保護(hù)動(dòng)作后，外熔絲還能留下明顯的標(biāo)志，為工作人員查找故障點(diǎn)提供便利。由此看來，熔絲保護(hù)具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢。而外熔絲+繼電保護(hù)的方式在使用過程中，容電器熔絲的額定電流通常為保護(hù)對象額定電流的1.5倍左右，同時(shí)還要確定熔斷器電流和時(shí)間的關(guān)系。比如在高壓并聯(lián)電容器額定電流的1.5倍作為熔絲額定電流，那么在電流大于2.25倍的電容器額定電流時(shí)，熔絲就會(huì)熔斷，做出保護(hù)動(dòng)作[4]。而在故障電流小于1.65倍的額定電流時(shí)，保護(hù)動(dòng)作就不會(huì)啟動(dòng)。因此，熔斷保護(hù)也存在一定死區(qū)。

3.2 內(nèi)熔絲+繼電保護(hù)

內(nèi)熔絲會(huì)在高壓并聯(lián)電容器故障元件被擊穿后，立即做出熔斷保護(hù)，避免故障對其他正常運(yùn)行的元件造成影響，對其進(jìn)行隔離與保護(hù)。但是內(nèi)熔絲的熔斷保護(hù)會(huì)受到主動(dòng)因素的影響，若工頻電流以及并聯(lián)元件的放電電流減小，熔絲開斷的能力也會(huì)受其影響而有所下降，與此同時(shí)，并聯(lián)連接期間數(shù)量也會(huì)同步下降，對熔絲熔斷能力產(chǎn)生影響，致使其失去保護(hù)功能，這也就是內(nèi)熔絲保護(hù)的死區(qū)。即便將其配合繼電器保護(hù)方式一同使用，其能夠起到的保護(hù)效果也無法達(dá)到理想化的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 外熔絲+內(nèi)熔絲+繼電保護(hù)

這一保護(hù)方式是將外熔絲與內(nèi)熔絲結(jié)合起來，搭配繼電保護(hù)一同使用的一種保護(hù)方式，所以這一保護(hù)方式較于以上兩種保護(hù)效果最佳。因?yàn)榭赡軐?dǎo)致極間短路的因素有很多，例如套管外絕緣短路、極間介質(zhì)絕緣擊穿等原因都會(huì)到會(huì)短路故障，再加上故障電流不會(huì)經(jīng)過內(nèi)熔絲，也就處于內(nèi)熔絲保護(hù)機(jī)制的死區(qū)[5]。在此基礎(chǔ)上，因?yàn)殡娏鞣逯递^大且衰減速度是比較快的，繼電保護(hù)也難以將自身的保護(hù)作用充分發(fā)揮出來。針對這一問題就需要結(jié)合外熔絲保護(hù)來達(dá)到切斷故障電流的目的，從而起到對其他元件的保護(hù)作用。采取外熔絲結(jié)合內(nèi)熔絲并配合繼電器保護(hù)這一保護(hù)方式，能夠?qū)⑼馊劢z、內(nèi)熔絲以及繼電保護(hù)等保護(hù)方式的優(yōu)勢作用，充分發(fā)揮出來，以此來對同一電路中其他高壓并聯(lián)電容器的正常運(yùn)行起到良好的保護(hù)作用。

4 結(jié)語

綜上所述，高壓并聯(lián)電容器作為電網(wǎng)中重要的無功補(bǔ)償裝置，在電網(wǎng)建設(shè)中得到了十分廣泛的應(yīng)用。而這一裝置的接線方式與故障保護(hù)類型之間有著較強(qiáng)的聯(lián)系性，在實(shí)際使用過程中必須選擇合適的接線方式，并根據(jù)接線方式以及實(shí)際情況來選擇相應(yīng)保護(hù)措施，從而將高壓并聯(lián)電容器的優(yōu)勢與作用充分發(fā)揮出來，為電網(wǎng)運(yùn)行安全與供電質(zhì)量提供保障。