电力电容器的保护原理及技术要求

电力电容器保护原理技术要求

(1)电容器组应采用适当保护措施，如采用平衡或差动保护或采用瞬时作用过电流继电保护，对于3.15kV及以上的电容器，必须在每个电容器上装置单独的熔断器，熔断器的额定电流应按熔丝的特性和接通时的涌流来选定，一般为1.5倍电容器的额定电流为宜，以防止电容器油箱爆炸。

(2)除上述指出的保护形式外，在必要时还可以作下面的几种保护：

①如果电压升高是经常及长时间的，需采取措施使电压升高不超过1.1倍额定电压。

②用合适的电流自动开关进行保护，使电流升高不超过1.3倍额定电流。

③如果电容器同架空线联接时，可用合适的避雷器来进行大气过电压保护。

④在高压网络中，短路电流超过20A时，并且短路电流的微机保护装置或熔丝不能可靠地保护对地短路时，则应采用单相短路保护装置。

(3)正确选择电容器组的保护方式，是确保电容器安全可靠运行的关键，但无论采用哪种保护方式，均应符合以下几项要求：

①保护装置应有足够的灵敏度，不论电容器组中单台电容器内部发生故障，还是部分元件损坏，电容器保护装置都能可靠地动作。

②能够有选择地切除故障电容器，或在电容器组电源全部断开后，便于检查出已损坏的电容器。

③在电容器停送电过程中及电力系统发生接地或其它故障时，保护装置不能有误动作。

④保护装置应便于进行安装、调整、试验和运行维护。

⑤消耗电量要少，运行费用要低。

(4)电容器不允许装设自动重合闸装置，相反应装设无压释放自动跳闸装置。主要是因电容器放电需要一定时间，当电容器组的开关跳闸后，如果马上重合闸，电容器是来不及放电的，在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反的电荷，这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流，从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。

电容器组保护：

开口三角保护，开口三角形保护标准名称为零序电压保护，多用于单星形接线

（对于没有放电电阻的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处电压为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U0，保护装置采集到差电压后即动作掉闸。

并联电容器组的保护及应用

电力电容器是一种静止的无功补偿设备。它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数。采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。对其配置合理完善的二次微机综合保护装置对提高电容器组的运行可靠性起到至关重要的作用。下面主要结合项目中的设计对变电所中电容器组的保护配置进行分析和总结：

1、并联电容器组可能出现下列故障及异常运行方式：

a.电容器组和断路器之间连接线短路

b.电容器内部故障（单只开路或短路）及其引出线短路

c.电容器组中，某些故障电容器切除后所引起剩余电容器的过载或（和）过电压

d.电容器组的单相接地故障

e.电容器组过电压

f.所联接的母线失压

电容器在变电所各种设备中属于可靠性比较薄弱的电器，它比同级电压的其他设备的绝缘较为薄弱，内部故障机会较多，运行条件比较严峻，除了遭受外部过电压和短路故障等一般因素影响外，还存在操作频繁，合闸涌流，高次谐波等特殊问题。因此电力电容器的保护问题比较复杂。

2.电容器组应配置的通用保护装置：

对于电压在1千伏及以上的高压电容器组，总容量不大于100千乏时，可以用跌开式熔断器保护和控制；100—300千乏时应采用带熔丝的负荷开关保护和控制：大于300千乏时，则应采用油开关并加装相间电流保护等使之动作于跳闸。电容器组采用熔断器保护时，其熔丝的额定电流不应超过电容器组额定电流的l．5倍。在装用电压为1000伏以下的低压电容器组时，应采用带有电流脱扣的自动开关控制和保护。

（1）对于单台电容器，最简单、有效的保护方式是采用熔断器，其熔丝的额定电流可取电容器额定电流的1.5-1.2倍。这种保护简单、价廉、灵敏度高、选择性强，能迅速隔离故障电容器，保证其他完好的电容器继续运行。保护熔丝还有明显的标志，动作以后很容易发现，运行人员根据标志便可容易地查出故障的电容器，以便更换。但由于熔断器抗电容充电涌流的能力不佳，不适应自动化要求等原因，对于多台串并联的电容器组保护必须采用更加完善的继电保护方式。

（2）对于电容器组和断路器之间连接线短路故障，电容器组的过电流和内部连接线的短路，应设置过电流保护。为避免合闸涌流引起保护的误动作，过电流保护应有一定的时限，一般将时限整定到0.5s 以上就可躲过涌流的影响。

（3）电抗器保护：与电容器串联的电抗器，具有限制短路电流、防止电容器合闸时充电涌流及放电电流过大损坏电容器。除此之外，电抗器还能限制对高次谐波的放大作用，防止高次谐波对电容器的损坏。

（4）电容器组的过压和低压保护：电容器组的电压保护是利用母线电压互感器TV测量和保护电容器。电容器电压保护主要用于防止系统稳态过电压和低电压，过电压保护的整定值一般取电容器额定电压的1.1倍。目前国内外多使用氧化锌避雷器（MOA）对并联补偿电容器进行操作过电压保护。

（5）电容器组的过负荷：电容器过负荷的原因，一是运行电压高于电容器的额定电压，另一种情况是谐波引起的过电流。在电力系统中，并联电容器常常受到谐波的影响，特殊情况，还可能在某些高次谐波产生谐振现象，产生很大的谐振电流。谐波电流将使电容器过负荷、过热、振动和发出异音，使串联电抗器过热，产生异音和烧损。谐波对电网的运行是有害的，首先应该对产生谐波的各种来源进行限制，使电网运行电压接近正弦波形，否则应装设过负荷保护。

此外，并联电容器组是否要装设单相接地保护，应根据电容器组所在电网的接地方式及电容器自动投入装置的绝缘情况来确定

3.电容器组内部故障的专用保护?

电容器组是由许多单台电容器串联组成，个别电容器故障由其他相应的熔断器切除，对整个电容器组无多大影响。但是当电容器组中多台电容器故障被熔断器切除后，就可能使继续运行的剩余电容器严重过载或过电压，因此必须考虑专用的保护措施。电容器发生故障以后将引起电容器组内部相应两部分之间的电容不平衡，利用这个特性可以构成各种保护方式。其基本原理是利用电容器组内部某两部分