电容器组不平衡电压保护增设II段建议

电容器组不平衡电压保护增设II段建议

[摘要] 根据系统电容器组运行实际情况,着重阐述了单y形接线电容器组不平衡电压保护段数应由一段跳闸改设为一段报信号、一段跳闸的两段设置。既提高了运行管理水平,最大限度地发挥了电容器组的功效,又减少了维护量,提高了设备的安全经济运行水平。[关键词] 电容器组不平衡电压保护段数设置

1 引言

为了解决电力系统无功电源容量不足、提高功率因数、改善电压质量、降低损耗,系统内广泛应用并联电容器组。近年来,又开始大量使用密集型电容器,它制造简单、施工简易。但一旦发生故障,维护却不太方便,因此如何在经济投入少的情况下最大限度地发挥其功效,减少不必要的维护,提高运行管理水平,做到对设备的安全性掌握主动权,就需要在保护配置上作一些文章。

2 问题的提出

鹤壁供电区除10kv开关站外所有站内均配置有电容器组,除灵山站、桃园站外,均为无人值守变电站。长期运行情况来看,冷泉站、石林站及大河涧站经常发生不平衡电压保护动作,运行人员到现场检查,90%都是有一支电容保险熔断造成,这两个站隶属于南、北两个集控站,往返一趟各需一个多小时,常常为了换一支保险而往返于两地之间,十分不经济。

怎样才能做到对运行中的电容器组心中有数,及时维护,做到真正意义上的经济运行呢?

三相电力电容器组是由若干电容元件串、并联组成的,当其中的一个或几个电容元件损坏时,势必形成三相的不平衡,由此产生的中性点电压或电流作为电力电容器的保护动作量,这种原理构成的保护统称为不平衡保护。

目前,公司所应用的电容器组保护中的不平衡保护均设置为i段且直接跳闸。不平衡保护要求有足够高的灵敏度,因此当前电容器组为保证设备安全,整定此类保护时,根据《3-110kv电网继电保护装置运行整定规程》规定:电压定值按部分单台电容器(或单台电容器内小电容元件)切除或击穿后,故障相其余单台电容器所承受的电压(或单台电容器内小电容元件)不长期超过1.1倍额定电压的原则整定,同进还应可靠躲过电容器组正常运行时的不平衡电压。动作时间一般整定为0.1s--0.2s。

不平衡电压保护只设置i段时:

1)为了保证设备安全运行,只有i段保护时,我们按切除单台电容器整定运行值或按切除一个串联段中的单支电容元件整定,但单台电容器的切除,不一定使剩余电容器的过电压超过额定电压的1.1倍。按规程要求还允许运行;

2)若切除单支不动作,直到切除n支使剩余电容器的过电压超过额定电压的1.1倍时动作。之前,无任何信号报出,我们对电容器组内部熔断状况一无所知,无法做到对设备缺陷心中有数;突然动作跳闸,密集型电容器组将退出运行,返厂维修或采取其它措施等。这一段时间,我们将少一组电容器运行,对电压合格率及无功补偿等

造成一定的影响,无法保证投入率及可投率指标的完成;

3)正常运行时不平衡电压也不易测量或难以测量到最高不平衡电压。

3 问题的解决及实施办法

针对上述问题,电容器组的不平衡电压保护可考虑设置两段,即i 段为当由于单台电容器的切除,引起剩余电容器的过电压不超过额定电压的105%时,发出信号;ii段为过电压超过额定电压的110%时,应动作于跳闸和闭锁遥控。现场安装一只测量不平衡电压的表计,报信号后密集型电容器可根据此表计传送的数据计算出熔断的支数,做到对设备的安全性掌握主动权,及时准备备用电容器组或采取别的补救措施等,不影响电容器的可投率,最大限度的保证了投入率。

不平衡电压保护设置两段后,整定值可考虑按以下方式确定: 1)信号部分的动作值:设电容器组由于系统和电容器制造公差引起的固有不平衡值为ε0,则信号部分的动作值为(1.2--1.5)ε

0,(1.2-1.5)是建议的可靠系数。或按电容器组中失去n个电容器时,剩余电容器产生的过电压不长期超过1.05倍额定电压的原则整定。信号应有足够长的延时,防止因外部干扰引起误发信号。信号报出同时,不平衡电压值也能传到,根据此值计算出实际熔断的支数。

2)跳闸部分的动作值:根据整定规程规定为电容器组中失去n个电容器时,剩余电容器产生的过电压不长期超过1.1倍额定电压的

原则整定。或按设电容器组中失去n个电容器时,剩余电容器产生的过电压超过了制造厂允许的长期运行最高电压,此时产生的不平衡为εc(临界不平衡)。失支(n-1)电容器时产生的不平衡为εf,则跳闸部分的动作值按εf+(εc-εf)/2整定。

这需要现场实测电容器组正常运行时的不平衡电压,若不易测量,则报信号段可采用电容器组中失去n个电容器时,剩余电容器产生的过电压不超过额定电压的105%。

如110kv冷泉变电站#2电容器组,单支1000 kvar,每相并10支。由于无实测不平衡电压值,因此信号部分按切除n支后电压不长期超过1.05倍额定电压整定,放电线圈变比为1000,计算结果为切除1支,不平衡电压为6.58v,长延时报信号;跳闸部分按切除n支后电压不长期超过1.1倍额定电压整定,计算结果为切除3支,不平衡电压为21v,0.2s即动作跳闸。连续熔断3支的机率很小,但熔断1支的机率很大。值班人员专程去换支保险往返数十公里,若采用上述报信号的方式,报出信号后,可趁有工作时或做维护时去更换保险,这样达到既省时又经济的目的。

35kv大河涧变电站两台电容器组,单支50 kvar,每相并2支。用上述方法,跳闸即为切除一支,无法设置报信号,因此认为电容器组设计时,每相并联支数应大于3支较合适。

4 结束语

这样改进后,电容器组能充分运行,发挥最大功效,既保证了电压质量,降低损耗;同时又能减少维护工作量,使我们对设备健康工况

了如指掌,真正做到对运行设备心中有数。

参考文献:

[1] 电气主设备继电保护原理与应用王维俭