- 相關(guān)推薦
電力電容器保護(hù)技術(shù)
電力電容器保護(hù)技術(shù)
【摘 要】近年來電容器作為電力系統(tǒng)的核心而且被人們廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)以及均壓、穩(wěn)壓、降低線路系統(tǒng)損耗等方面有著良好的表現(xiàn)性。
但是同時(shí)又容易受到來自電壓與電流等方面的損害，因而電力電容器的保護(hù)對(duì)于其自身功效和壽命的穩(wěn)定乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著十分重要的意義，本文從電流、電壓、不平衡保護(hù)等方面對(duì)電力電容器保護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析。
【關(guān)鍵詞】電力;電容器;保護(hù)技術(shù)
電力中電容器一直是電力系統(tǒng)中的核心組成部分，它在電力系統(tǒng)與電力設(shè)備中被廣泛的應(yīng)用，而且在均壓、穩(wěn)壓、降低線路系統(tǒng)損耗以及提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)等方面有良好的表現(xiàn)性能，同時(shí)在工廠、居民區(qū)、市政設(shè)施、交通設(shè)施等電力系統(tǒng)的配電系統(tǒng)中都有著巨大的作用。
另一方面，電容器又是非常容易受損，對(duì)安裝于維護(hù)有著較高要求的電力設(shè)備，其回路中若存在任何細(xì)微的非正常接觸，均可能激發(fā)高頻振蕩電弧，同時(shí)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中電流與電壓均會(huì)對(duì)電力電容器產(chǎn)生不同程度的影響，因而電力電容器的保護(hù)對(duì)于其自身功效和壽命的穩(wěn)定乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著十分重要的意義，關(guān)于電力電容器的保護(hù)技術(shù)，我們可從電流與電壓兩個(gè)方面切入進(jìn)行分析。
1 電流保護(hù)
電容器組的電流保護(hù)主要包含了過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)兩個(gè)方面，裝設(shè)過電流保護(hù)的目的主要是保護(hù)電容器組的引線、套管的短路故障，也可作為電容器組內(nèi)部故障的后備保護(hù)。
過電流保護(hù)接在電容器組斷路器回路電流互感器二次側(cè)。
通常非為速斷和過流兩段，速斷段的動(dòng)作電流按在最小運(yùn)行方式下引線相間短路，保護(hù)靈敏度大于2來整定。
當(dāng)電容器組引接母線、電流互感器、放電電壓互感器、串聯(lián)電抗器等回路發(fā)生相間短路，或者電容器組本身內(nèi)部元件全部或者部分被擊穿形成相間短路時(shí)，電容器系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，為了防止此種情況對(duì)電力電容器造成不可逆轉(zhuǎn)性破壞，應(yīng)該在系統(tǒng)內(nèi)裝設(shè)速斷和過電流(定時(shí)限或者反時(shí)限)保護(hù)。
“電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流按在最小運(yùn)行方式下引線相間短路”，按保護(hù)靈敏度大于2 來整定，利用動(dòng)作時(shí)帶有 0.1～0.2s 的延時(shí)來躲過電容器的充電涌流，進(jìn)而對(duì)電力電容系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，其通常以在三相電容器端在最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)具有足夠靈敏度來整定動(dòng)作電流為標(biāo)準(zhǔn)。
除速斷保護(hù)之外，電容器的過電流保護(hù)是速斷保護(hù)的后備，同時(shí)兼做電容器組的過負(fù)荷保護(hù)，其動(dòng)作電流應(yīng)該考慮以下三點(diǎn)：①電容器組的電容有±10%的偏差，使負(fù)荷電流增大;②電容器長(zhǎng)期工作環(huán)境電流為額定電流的1.3倍;③合閘涌流沖擊下不發(fā)生誤動(dòng)。
另一方面，電容器過電流保護(hù)最好采用反時(shí)限特性，并與電容器的過電保護(hù)相配合，建議兩段電流保護(hù)均采用三相式接線以獲得較高的靈敏度。
2 低電壓保護(hù)
在電力電容器正常運(yùn)行的過程中若發(fā)生突然斷電或者失去電壓，可能對(duì)電容器系統(tǒng)造成兩種不良后續(xù)反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)電容器系統(tǒng)造成破壞。
例如，當(dāng)“電力系統(tǒng)斷電后供電恢復(fù)，電容器若未能及時(shí)切除，則可能造成變壓器帶電容器合閘，產(chǎn)生諧振過電壓，從而造成變壓器或者電容器的損壞”。
除此之外，電路系統(tǒng)在停電后恢復(fù)供電的初期，變壓器還未完全帶負(fù)荷運(yùn)行，母線電壓較高，這也可能引起電容器產(chǎn)生過電壓，所以從種種情況來看，電力電容器應(yīng)該裝設(shè)低電壓保護(hù)。
一般情況下，電力電容器低電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓可以取值為Uop=(0.5～0.6)Un/nbv其中，Un 表示系統(tǒng)額定電壓，nbv表示電壓互感器變比。
當(dāng) Uop 取值在 0.5Un/nb及以下時(shí)，互感器二次一相熔絲熔斷也不會(huì)使低電壓保護(hù)誤動(dòng)作，為避免同級(jí)電壓出現(xiàn)短路時(shí)低電壓保護(hù)誤切電容機(jī)組，應(yīng)以時(shí)限躲過。
3 過電壓保護(hù)
“過電壓保護(hù)是通過電壓繼電器來反映外部工頻電壓升高的，電壓繼電器可以接在放電線圈或放電用電壓互感器的二次側(cè)。
在同一母線上同時(shí)接有幾組電容器時(shí)，電壓繼電器也可以接在母線電壓互感器二次側(cè)，幾組電容器共用一套過電壓保護(hù)”。
對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓，只考慮對(duì)稱過電壓，要求電容器的過電壓保護(hù)返回系數(shù)不低于 0.98。
目前在我國(guó)的電力系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用微機(jī)保護(hù)技術(shù)，其返回系數(shù)基本都能符合這一要求。
過電壓元件的整定范圍為 1.1～1.3倍額定電壓，同時(shí)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于電容器允許的過電壓時(shí)間。
按照我國(guó)國(guó)標(biāo)的強(qiáng)制規(guī)范，容器工頻過電壓以及其相應(yīng)的允許運(yùn)行時(shí)間如表1所示。
4 不平衡保護(hù)技術(shù)
在一組電容器中，由于故障切除或者一部分電容器發(fā)生短路后，剩余的電容器承受的電壓大小和電容器組的接線方式、每組并聯(lián)的臺(tái)數(shù)、串聯(lián)的段數(shù)等因素有關(guān)。
內(nèi)過電壓保護(hù)的接線方式很多，磚石內(nèi)過電壓保護(hù)的目的是防止電容器組中因個(gè)別電容器故障切除后，健全電容器上的電壓查過額定電壓的1.1倍，如不及時(shí)處理這一情況并斷開電容器組，就會(huì)造成其他電容器的損壞，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生進(jìn)一步的危害。
在一組電容器的各串聯(lián)段上裝設(shè)電壓互感器，可以監(jiān)視電容器兩端出現(xiàn)的工頻過電壓，但這通常需要多臺(tái)電壓互感器和電壓繼電器，使過電壓保護(hù)系統(tǒng)趨于復(fù)雜，且成本升高，因而在實(shí)際中通常采用不平衡保護(hù)技術(shù)代替。
這一技術(shù)的原理是檢測(cè)一組電容器中正常部分與受損部分之間在電流和電壓等指標(biāo)方面的差異，將這種差異作為保護(hù)的動(dòng)作量，其數(shù)值大于整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)切除故障電容器組。
電容器組的接線方式不同，構(gòu)成不平衡保護(hù)的方式也不相同，其中主要有零序電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)和差壓保護(hù)。
在線路正常運(yùn)行情況下或者接地系統(tǒng)無故障時(shí)，三相電流或電壓的向量和為零或者只有很小的不平衡電流;而當(dāng)線路運(yùn)行不正�；蛘呓拥叵到y(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，零序電流和零序電壓二次回路將出現(xiàn)較大電流和電壓，使保護(hù)裝置動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)或切除故障回路。
目前在城市電路系統(tǒng)或者主網(wǎng)變電站中，大部分采用的不平衡電壓保護(hù)，是將電容器組的三相電壓互感器二次頭尾相接(A 相非極性端連接B相極性端，B相非極性端連接C相極性端)，并從A相極性端和C相非極性端引出二次線形成差電壓回路，將此電壓接入保護(hù)裝置來判別，使之動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)或者切除故障回路。
不平衡保護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)包括了八個(gè)方面：①與熔斷器保護(hù)相配合，這樣可以保證在整組電容器切除之前故障電容器便已被檢出并切除，保證電容器系統(tǒng)的正常運(yùn)行;②不平衡保護(hù)技術(shù)應(yīng)具備相當(dāng)?shù)撵`敏度，當(dāng)由于單臺(tái)電容器的切除引起剩余電容器的過電壓低于5%時(shí)，應(yīng)發(fā)出信號(hào)，而過電壓超過額定電壓1.1 倍時(shí)，則應(yīng)跳閘和閉鎖。
③不平衡保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)要較短，以便減小由于電容器內(nèi)部燃弧型故障造成的損壞，防止剩余電容器的過電壓時(shí)間超過允許的限度。
該延時(shí)應(yīng)該足夠短，以防止在單相或者斷相故障時(shí)不平衡保護(hù)中的電流互感器或電壓互感器以及保護(hù)繼電器等設(shè)備受到過電壓的損害。
�、懿黄胶獗Ｗo(hù)的動(dòng)作時(shí)間要選擇恰當(dāng)，防止在出現(xiàn)涌流、外電路發(fā)生接地故障、雷擊、臨近設(shè)備的投切、斷路器三相合閘不同步等情況下出現(xiàn)的短時(shí)間不平衡，造成不平衡保護(hù)誤動(dòng)作，一般情況下，電容器組的不平衡保護(hù)可以采用0.5s 的延時(shí)。
⑤不平衡保護(hù)回路應(yīng)該加設(shè)諧波濾過器，限制諧波電壓的影響，而對(duì)于電容器組中性點(diǎn)可能出現(xiàn)的暫態(tài)過電壓也應(yīng)該采取保護(hù)措施。
�、薏黄胶獗Ｗo(hù)應(yīng)具有閉鎖功能，動(dòng)作跳閘的同時(shí)，應(yīng)閉鎖電容器組的自動(dòng)投入，防止將故障的電容器組再次投入使用。
�、卟黄胶獗Ｗo(hù)的動(dòng)作值應(yīng)大于由于系統(tǒng)和電容器公差引起的固有不平衡。
�、嗨兄行渣c(diǎn)不平衡檢測(cè)接線，都應(yīng)檢測(cè)三相電壓和電流的不平衡，以保證在每相中失去相同數(shù)量的電容器產(chǎn)生的過電壓都能檢測(cè)出來，此外，由于不平衡檢測(cè)不能反應(yīng)高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓，因而不平衡保護(hù)系統(tǒng)必須要能承受系統(tǒng)高過電壓。
5 結(jié)語
電力電容器作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，雖然目前我國(guó)的電容保護(hù)技術(shù)還落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，但只要我們積極探索與創(chuàng)新，以電流和電壓保護(hù)為兩個(gè)基準(zhǔn)出發(fā)點(diǎn)，以不平衡保護(hù)等新技術(shù)作為引導(dǎo)，相信電力電容器的保護(hù)技術(shù)一定可以邁上更高的發(fā)展平臺(tái)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]宋德萱.電容系統(tǒng)保護(hù)綜述[M].上海同濟(jì)大學(xué)出版社，2006.
[2]涂全波.現(xiàn)代線路保護(hù)實(shí)踐教程[M].成都電子科技大學(xué)出版社，2003.
[3]劉冠軍等.電容器教學(xué)論[M].高等教育出版社，2007.
[4]李成篤.現(xiàn)代城市電力維護(hù)系統(tǒng)改革的幾點(diǎn)思考[J].昌吉學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，2.
【電力電容器保護(hù)技術(shù)】相關(guān)文章：
電力技術(shù)報(bào)告范文05-24
電力設(shè)施保護(hù)條例全文06-28
電力技術(shù)工作總結(jié)11-27
電力技術(shù)工作總結(jié)11-29