高压并联电容器装置的保护整定
第３６卷第１期：０００７一００１０电力电容器与无功补偿
Ｖ０１．３６，Ｎｏ．１：０００ｒ７—００１０
２０１５年２月
Ｐｏｗｅｒ
Ｃ印ａｃｉｔｏｒ＆ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
Ｆｅｂ．２０１５
ＤＯＩ：１０．１４０４４，ｊ．１６７４—１７５７．ｐｃＩｐｃ．２０１５．０１．００２
高压并联电容器装置的保护整定
李振１，庞素红２
（１．西南交通大学电气工程学院，四川成都６１００３１；２．河南省电力公司检修公司，河南郑州４５００４２）
摘要：高压并联电容器作为电网无功补偿的主要设备．其安全可靠运行对电力系统意义重大。文中介绍了电容器的主要结构．详细分析一次主接线以及电容器组具体工程连接示意图，介绍并联电容器用串联电抗器的保护作用及选型标准，以及内熔丝保护，重点研究某高压并联电容器装置的电流保护、电压
保护及桥差不平衡电流保护整定值的计算。该计算方法对并联电容器装置的保护整定有参考意义。
关键词：高压并联电容器；整定计算；桥式差电流保护
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ＩＪＩｚｈｅｎｌ，ＰＡＮＧＳｕｈｏｎ酽
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ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
０
引言
护及桥差不平衡电流保护的整定值计算。
高压并联电容器作为主要的无功补偿装置，广
１并联电容器主要结构
泛应用于变电站３５ｋＶ或１０ｋＶ母线侧。作为一种电容器主要由心子和箱壳组成．心子由若干个重要的电力设备。并联电容器向系统注入容性无小电容器元件串并联而成。电容器装有内熔丝，每功。实现无功功率就地平衡，提高了功率因数、改善个元件串联１根熔丝，当有元件发生击穿时，故障了电压质量。同时还能提高变压器和输电线路的容元件的熔丝熔断，将故障元件退出运行。箱壳由不量利用率，降低损耗等，所以在电力系统中电容器锈钢板弯折焊接而成，具有一定的耐爆能力。箱盖的安全可靠运行是极为重要的。
上焊有两个出线套管，套管上配有Ｍ１６的接线头，系统运行中电容器的损坏除了电容器本身的接线头与瓷套、瓷套与盖之间采用压接式密封结质量原因外，另一主要原因就是电容器组的保护不构。可有效地防止套管部位的渗漏。
完善。如保护整定值不当、保护之间配合不合理等．因此，研究高压并联电容器保护整定问题，对于现２高压并联电容器一次主接线
场电容器组的保护配置及整定具有实际参考意义。
高压并联电容器的接线方式主要有单星形接笔者就某实际应用的高压并联电容器装置线和双星形接线两种…。通常，根据补偿的容量、系ＴＢＢ３５—６００００ＡＱＷ，介绍其主要结构、一次主接线统电压等级以及电容器单元耐爆能量选择接线方
图以及各种保护配置，重点研究电流保护、电压保
式。文献［１】中详细分析了决定单、双星形接线方式
收稿日期：２０１４ｍ８．１１
・７・
万方数据
２０１５年第１期电力电容器与无功补偿
第３６卷
的有关因素。
对于不同的接线方式。可以针对性地选择保护方式，例如：单星形接线采用开口三角电压保护，当串联段为两段及以上时采用电压差动保护。当单相桥臂接线时采用桥式差电流保护（此为文中研究保护方式）；对于双星形接线采用中性点不平衡电流保护。
图１为河南省某５００ｋＶ变电站３５ｋＶ母线侧采用的并联电容器组一次主接线图。
图１高压并联电容器一次原理接线图
Ｆｉｇ．１
－ｒＩＩｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｎ耻ｃＩｉ明ｍ鸭姗ｍｏｆｈｉｇｈＶｏｌｔａ妒
ｓｈ岫ｔ姐ｐａｃｉｔｏ瑙
图中．电容器组与电抗器串联后再经过电流互感器ＴＡ、断路器ＱＦ和隔离开关ＱＳ，接至３５
ｋＶ
母线侧，电容器的两侧接有隔离开关ＱＳ：与地连接，进线侧装有避雷器Ｆ。电容器组采用单相４桥臂接法，上下桥臂之间串有专用电流互感器，测量桥式差电流，每个桥臂可以通过放电线圈进行断路器开
断后的剩余电压放电，以保障检修人员的人身安全
和降低二次重合闸过电压。
单相电容器组４桥臂接线示意如图２所示，每个桥臂采用先并后串（２个串联段，５个并联段）接法，整个电容器组（Ａ、Ｂ、Ｃ三相）采用单星形接线。
中性点
隔离开关
经过电抗器单相电流
图２单相电容器组接线示意图
ｎｇ．２
Ｓｉｎｇｋｐｈ嗣Ｉ靶ｃｏｎｎ仪６０ｎ
ｍ啦舯ｃａｐ眦ｉｔｏｒｂ锄ｋ
・
８
・
万方数据
３并联电容器用串联电抗器
每相电容器组都串接１个电抗器。装置运行时。可抑制谐波放大，减小谐波对电容器和系统的影响。另外，电容器在投入时，由于电容器充电，会产生较大的涌流。引起二次保护装置的误动作，而串联的电抗器可以抑制涌流，既保护了电容器，又防止了保护的误动作。
串联电抗器与电容器配合设置，电抗器的主要参数是系统额定电压和电抗率（串联电抗器的额定
感抗与电容器的额定容抗之比，即电抗率款。膳。），
具体的选型可以参考ＤＬ４９２—１９９２高压并联电容
器用串联电抗器订货技术条件。
４高压并联电容器保护及整定
文中所研究的高压并联电容器装置的型号及相关参数见表１。
表ｌ高压并联电容器装置的型号及参数
Ｔａｂｌｅ
１’胁ｅｍｏｄｅｌ舭ｄ胛粕ｍｅｔｅ捧０ｆｈｉｇｌＩⅧｌｔａ萨Ｓｈｕｎｔ
明ｐａｄｔｏｒｅｑｌｌｉｐｍｅｎｔ
高压并联电容器装置型号
ＴＢＢ３５—６００００，５００ＡＱｌ彤
单元电容器型号ＢＡＭ１１／２—５００—１Ｗ
系统额定电压仉／ｋＶ３５电容器组额定容量Ｑｗ，ｋｖａｒ６００００单台额定容量Ｑ一／ｌ【ｖａｒ５００单台额定电压以／ｋＶ
１１，２单元并联数肘（肘砒＋Ｍ：）
１０单元串联数Ⅳ（肚Ⅳ１＋Ⅳ２）
４
最大单元串联数Ⅳｌ／臂－２
最大单元并联数尬／臂
５
单元串联数Ｗ臂
●２
单元并联数再彰臂
５元件并联数ｍ１８元件串联数乃３额定电抗率ａ
５％
接线方式单星接线
上述所有保护整定值计算都是基于此表中的相关参数。另外，特此说明，下述各保护定值都是一
次侧整定值，并没有考虑电压、电流互感器的变比，实际现场需根据保护装置的整定范围将一次侧值转化为二次侧值。
４．１
内熔丝保护
电容器内部元件串联有内熔丝。该内熔丝是电
容器内部故障的主保护。内熔丝的装设是为了在某
２０１５年第１期・无功补偿与滤波・李振，等高压并联电容器装置的保护整定（总第１５７期）
些元件热击穿或电击穿时．内熔丝能切断并隔离故障元件，保证其他完好元件继续正常运行。内熔丝安装简单，选择性好，熔断时间短，可以防止电容器内部故障扩大化。
内熔丝保护由电容器生产厂家设置，故障时，内熔丝保护仅能隔离故障元件，不能作用于开关跳闸，所以一般都与其他保护配合跳闸。４．２电流保护
电流保护主要有过电流保护和限时电流速断保护，为保证获得较高的灵敏度，建议电流保护均采用三相式接线［¨】。
１）限时电流速断保护。电流速断保护是电容器
组引线、套管相间短路等外部故障时的主保护，电
流定值按电容器端部引线故障时有足够的灵敏系数（灵敏系数不小于２）‘４］整定，一般整定为３—５倍额定电流。考虑电容器投人过渡过程中充电涌流的
影响，速断保护动作时限一般整定为Ｏ．１加．２ｓ，保
护电流整定值公式为
岛《ｘ矗。
（１）
式中：‰为电流速断保护电流整定值，Ａ；ＫＫ为可靠
系数，ＫＫ－３—５；矗为电容器组额定电流，Ａ；动作时间
Ｚ∑Ｏ．１～Ｏ．２
ｓ。
由表１可求出单台电容器额定电流Ｌ为
皓静＝器＝９０．９
Ａ。
（２）
由图２或表ｌ可知，电容器组单元接线是４串１０并（４个串联段，１０个并联段），电容器组额定电
流矗为
Ｊ庐１０，ｎ＝１０×９０．９＝９０９Ａ。（３）
根据式（１）可知，电流速断保护整定值ｋ在２
７２７—
４５４５
Ａ范围内。
２）过电流保护。根据电力电容器技术条件要求：电容器能在有效值为１．３倍额定电流的稳态过电流情况下运行。所以，为了保护电容器，过电流保
护定值一般整定为１．５～２倍额定电流，保护动作时
间一般整定为０．３—１ｓ．过电流保护整定值公式为
如＝风，Ｅ。（４）
式中：缸为过电流保护整定值，Ａ；凰为可靠系数，
ＫＫ＝１．５～２；，Ｅ为电容器组额定电流，Ａ；动作时间难
Ｏ．３～１
ｓ。
计算过程同限时电流速断保护，过电流保护电流整定值在１
３６３．５～１８１８
Ａ范围内。
４．３
电压保护
出于不同运行故障的考虑。电压保护包括过电
压保护和欠压保护两个方面。
万方数据
１）过电压保护。过电压保护的配置是为了防止电容器组运行电压过高危及装置安全。系统轻负荷运行、电容器装置接人电网时或谐波谐振．都可能
引起所在母线电压升高，使电容器过电压；另外，电
容器组中个别电容器内部故障会使电容器组容抗发生变化，引起部分电容器端电压升高，造成过电压。
过电压保护定值应按电容器端电压不长时间超过１．１倍电容器额定电压的原则整定，电压取自母线电压互感器（ＰＴ柜）二次侧或电压小母线，保护动作时限应在６０ｓ以内，保护电压整定值公式为
％＝、／３
Ｋ。玩。（５）
式中：％为过电压保护电压整定值，ｋＶ；凰为过电
压系数，Ｋ。＝１．１；玩为电容器组额定电压，ｋＶ。当有
串联电抗器且电压互感器接于母线时，应乘以（１０。
Ⅸｃ）的系数［４１；动作时间不超过６０
ｓ。
电容器组有４个串联段．所以电容器组额定相电压仉为
巩＝４巩＝４×５．５＝２２
ｋＶ。
（６）
因此，过电压保护电压整定值％为（按线电压整定
计算）：
Ｕ萨、／３凰魄（１《ＬⅨｃ）＝
、／ｊ广×１．１×２２×（１—０．０５）＝３９．８
ｋＶ。
（７）
２）欠电压保护。当电力系统断电后恢复供电，
电容器若未切除，则可能造成变压器带电容器合闸，产生谐振过电压，从而造成变压器或者电容器的损坏。除此之外，失压后电容器组仍接在母线上，而电容器本身还带有残压，当电源恢复时，电容器会承受合闸过电压而损坏。
欠电压定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作，而在母线电压恢复正常后可靠返回，一般整定为０．２～０．５倍额定电压，其电压取自母线Ｐｒ的电压；动作时间比电源重合闸时间或备用电源自投时间小１个时间级差，一般小于Ｏ．５ｓ娜】．欠电压保护整定值公式为
（‰＝０．２～Ｏ．５玩。
（８）
式中：％为欠电压保护整定值，ｋＶ；魄为电容器组
额定相间电压，ｋＶ。所以，欠电压保护电压整定值
％在７．６～１９．１
ｋＶ（按线电压整定）范围内。
４．４桥差不平衡电流保护
电容器内部元件的故障将直接导致内熔丝的熔断，隔离故障元件，但由此带来的是电容器组４个
桥臂的不平衡，故障单元内部的剩余完好元件由于
分压变化会产生过电压，同时由于故障单元容量变化，不平衡电流逐渐增大。
－９・
２０１５年第ｌ期电力电容器与无功补偿第３６卷
国家标准ＧＢ，ｒ１１０２４规定，电容器单元内部元件的过电压倍数应不大于其额定电压的１．３倍［７】。
该站高压并联电容器装置的桥式差流保护按完
好元件过电压倍数的１．２５倍进行整定（即船１．２５）。
健全元件过电压倍数科８－・ｏ】为
８＝
＾Ⅲｎ（ｍ—Ｉ｜｝）＋（西仁２）瓦ｉｊ；ｉ丽。
ＮＭｍｎ
（９）
式中，孟为内熔丝熔断根数，其他符号参见表１。
此时桥差不平衡电流血为
扯而丽哺蒜糕‰丽骊厶。
根据曰＝１．２５，求出蠡值，即内熔丝熔断根数蠡－５，
（１０）
可求得桥差不平衡电流保护整定值为２．６Ａ。当一次不平衡电流值大于该值时，保护装置动作，短暂延时后跳闸。
５结束语
高压并联电容器的保护配置及整定值对电力系统的安全、可靠、经济运行意义重大，所研究的保
护配置及整定值的具体计算对并联电容器装置的
保护整定具有参考借鉴意义。参考文献
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Ｐｃ州ｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐ－
ｍｅｎｔ，２００９，９（７）：９３—９６．
作者简介：
李振（１９８９一），男，硕士研究生，研究方向为电力系统运行与控制。
庞素红（１９８０一），女，高级工程师．从事继电保护整定计算工作。
高压并联电容器装置的保护整定
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
李振， 庞素红， LI Zhen， PANG Suhong
李振,LI Zhen(西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031)， 庞素红,PANG Suhong(河南省电力公司检修公司,河南郑州,450042)
电力电容器与无功补偿
Power Capacitor & Reactive Power Compensation2015,36(1)
引用本文格式：李振.庞素红.LI Zhen.PANG Suhong 高压并联电容器装置的保护整定[期刊论文]-电力电容器与无功补偿 2015(1)