6kV电容器不平衡电压保护误动现象的分析 刘勇

6kV电容器不平衡电压保护误动现象的分析刘勇

发表时间：2018-05-30T10:02:58.647Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：刘勇

[导读] 摘要针对最近两年我厂35/6kV变电所电容器频繁出现不平衡电压跳闸现象，根据故障现象、SOE报文、故障录波等数据，对不平衡跳闸原因进行分析和探讨，得出由于放电线圈铁磁饱和所造成，并通过试验和测量给出了整改措施。

（大庆油田有限责任公司第二采油厂黑龙江大庆 163000）

摘要针对最近两年我厂35/6kV变电所电容器频繁出现不平衡电压跳闸现象，根据故障现象、SOE报文、故障录波等数据，对不平衡跳闸原因进行分析和探讨，得出由于放电线圈铁磁饱和所造成，并通过试验和测量给出了整改措施。

关键词：电容器；不平衡电压；放电线圈；铁磁饱和；分析

一、前言

因电网容量增加和老区改造的需要，我厂对17座35/6kV变电所的放电线圈进行了更换。但是，自更换以来，先后出现了19次电容器组不平衡电压跳闸的现象，我们对各变电所的电容器组进行了长期的跟踪分析后认为，电容器组差动保护用放电线圈的故障是引起电容器组不能正常投运的主要原因之一。

二、电容器组的不平衡电压保护

电容器发生故障后，由于熔断器熔断，将故障电容器切除，从而引起电容器组三相电容值不平衡而产生电压不平衡，经放电线圈变换后，放电线圈二次侧的开口三角产生不平衡电压信号，动作于开关跳闸。原理图如图1所示，放电线圈一次绕组与电容器并联作为放电线圈，二次线圈中的一组接成开口三角。在正常运行时，三相电压平衡，开口三角电压值为零，当某相电容器因故障切除后，三相容值不平衡导致电压不平衡，开口处出现电压差，利用这个电压差来启动保护装置，动作于开关跳闸。

图1电容器组的不平衡电压保护

三、频繁不平衡电压动作原因分析

我们对不能正常投运的电容器组进行故障分析统计。所有的不平衡电压跳闸中：电容器损坏引起的不平衡电压动作占10.5%；放电线圈内部有短路，一次侧直流电阻超差占21%，常规试验项目数据正常，但差动保护仍误动作68.5%。由此可见不明确故障率很高，由于差动保护直接接于放电线圈二次侧，因此我们把研究的重点放在放电线圈上。经过分析，原因有如下三点：

1、一、二次线圈间的电压比误差偏大

线圈L1、L2上的电压，在运行中一般是相等的。但如果两个线圈的一、二次侧的电压比出现了差异，相应会引起二次侧电压差值偏大。

2、铁芯在运行电压下饱和，引起线圈伏安特性的非线性化

设备在6kV电压下长期运行，有可能会给铁芯造成剩磁，使铁芯饱和，引起线圈伏安特性的非线性化，继而导致线圈一、二次侧感应电压的严重不相等，引起二次侧电压差值的增大。

3、放电线圈间的角差引起差动电压偏大

放电线圈二次侧电压的相角取决于一、二次线圈之间的耦合系数。在放电线圈的内部构造中，特别是有两个独立铁芯的，因为线圈位置的不同，线圈间的电磁耦合系数也各有不同。即使二次侧的感应电压在数值上完全相等，但它们的相角差却有可能不为零。二次侧电压角差引起的二次压差如图2所示。

图2二次电压角差引起的二次压差

这里，我们可以排除1、3原因，因为在68.5%不明原因跳闸的不平衡电压动作电容器中，再次合闸送电后80%可以继续投入运行，但是，过一段时间又会出现不平衡电压跳闸。如果是放电线圈存在一、二次线圈变比误差或角差，那么会在4.2S（不平衡定值时间）内跳

闸，而这些放电线圈都可以运行一段时间再跳闸，所以可以判断可能是放电线圈铁芯饱和引起伏安特性非线性化造成。为了验证我们的判断，我们对放电线圈做了如下三个试验项目：

1、用变比电桥测量其一、二次间线圈电压比；

2、空载电流和伏安特性试验项目；

3、用示波器测量此角误差。

通过以上三个试验我们发现，放电线圈的一、二次线圈变比误差和二次角差均在允许范围以内，而测得的伏安特性曲线如图.3所示。为此，我们采用了在放电线圈的一次侧加模拟运行电压，在二次侧按差动继电器结线原理，接上电压表，直接进行读数的测量方法。在试验中，发现了所有放电线圈，二次侧电压差值超过了保护整定值4.2V。在更换了一只差压值为3V的放电线圈后，电容器组投运成功。

图3铁芯非线性化引起的二次压差

四、应对措施

根据1998年发布实施的电力系统行业标准，DL/T653－1998《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》中规定，对设备验收，试验人员一般只需进行绕组绝缘电阻和直流电阻的测量。而这种伏安特性非线性化的情况，根据绝缘电阻和直流电阻无法判断其好坏，投运后便会出现上述不平衡电压误动的情况，所以，在以后的工作中，当我们的电容器频繁出现不明原因不平衡电压动作时，需要同时进行比差值测量（标准规定不超过±0.5％或±1％），空载电流及励磁特性测量等试验项目。这些参数，可能会因为设备的运输颠波造成线圈松动、长期满负荷运行引起铁芯有剩磁、各种过电压冲击造成内部短路等原因，而发生变化，相应的，就可能引起线圈二次侧差压值超标，而导致不平衡电压保护误动。

五、结束语

在油田6kV电网中，所有变电所均安装有电容器集中补偿装置，此类现象的出现，对供电可靠性、电压质量、节约电能都产生了一定的影响。并且故障原因不易发现，上面是针对我厂出现的不平衡电压误动现象的分析和探讨，希望能给大家带来一些启示。参考文献

[1]华北电业管理局.变电运行技术问答[M].中国电力出版社，1997.

[2]中华共和国能源部.进网作业电工培训教材[M].辽宁科技出版社，1992.

[3]李建明朱康.高压电气设备试验方法[M].中国电力出版社，2000.

作者简介

刘勇，男，1985年1月出生，大学本科，工程师，大庆油田第二采油厂从事6kV油田电网检修、维护工作。