并联电容器组_施静辉

1．不平衡电压保护
2．不平衡电流保护
I dz
=
I0 Nl Klm
（17）
对有专用单台熔断器保护的电容器组
U dz
=
U0 ny Klm
（13）
对有专用单台熔断器保护的电容器组
U0
=
3N (M b
K − K)
+
2K
U ex
（14）
对未设置专用单台熔断器保护的电容
I0
=
3MK 6N(M − 2K ) + 5K
（三）对电容器组多台电容器故障 大容量的并联电容器组，是由许多单台 电容器串、并联组成。一台电容器故障，由 其专用的熔断器切除，而对整个电容器组无 甚 大 影 响， 因 为 电 容 器 具 有 一 定 的 过 载 能 力，且在设计中进行设备选择时，一般均留 有适当裕度。 但是当多台电容器故障并切除之后，就 可能使留下来继续运行的电容器严重过载 或过电压，这是不允许的，为此需考虑保护 措施。 电容器组的继电保护方式随其接线方 案不同而异。总的来说，尽量采用简单可靠 而又灵敏的接线把故障检测反映出来。当引 起电容器端电压超过 110%额定电压时，保
1
护应带延时将整个电容器组断开。 常用的保护方式：零序电压保护、电压
差动保护、电桥差电流保护、中性点不平衡 电流或不平衡电压保护等，现分述如下。
（1）电容器组为单星形接线时 ，常用 零序电压保护。保护装置接在电压互感器的 开口三角绕组中，其接线如下图。图中电压 互感器兼作放电线圈用。
N —— 每相电容器的串联段数 M —— 每相各串联段电容器并联台
（五）对母线电压升高故障 电容器组只能允许在 1.1 倍额定电压下
（六）对电容器组失压故障 当系统故障线路断开引起电容器组失
去电源，而线路重合又使母线带电，电容器 组端子上残压又未放电到 0.1 倍额定电压 时，可能使电容器组承受高于长期运行允许 的 1.1 倍额定电压的合闸过电压而使电容器 组损坏，因而应装设失压保护。失压保护接 自高压电源母线电压互感器，带短延时动作 于跳闸。在变电所，一般只有单电源情况下 装设失压保护。
二、联电容器组保护 并联电容器组的保护设计，一般考虑装
设下列故障及异常运行方式的保护装置。 1．电容器组与断路器之间连线的短路； 2．单台电容器内部极间短路； 3．电容器组多台电容器故障； 4．电容器组过负荷； 5．母线电压升高； 6．电容器组失压。 针对上述故障及异常 ，其保护方式如
下。 （一）电容器组与断路器之间连线短路
桥式差电流保护的整定计算
I dz
=
∆I nl K lm
（7）
对有专用单台熔断器保护的电容器组
∆I
=
3N(M
3MK − 2K)
+ 8K
I ed
（8）
对未设置专用单台熔断器保护的电容 器组
∆I =
3Mβ
3N[M (1 − β ) + 2β ] − 8β
I ed
（9）
以上三式中 Idz —— 动作电流 ΔI —— 故障切除部分电容器后，桥 路中通过的电流 nl —— 电流互感器变比 Ied —— 每台电容器额定电流
过电压保护宜用反时限特性继电器。 当电容器组设有以电压为判据的自动 投切装置时，可不另设过电压保护。
（四）对电容器组过负荷故障 电容器过负荷是由系统过电压及高次 谐波所引起，按照国标规定，电容器应能在 有效值为 1.3 倍额定电流下长期运行，对于 电容量具有最大正偏差的电容器，过电流值 允许达到 1.43 倍额定电流。 由于按规定电容器组必须装设反映母 线电压稳态升高的过电压保护，又由于大容 量电容器组一般需装设抑制高次谐波的串 联电抗器，故可以不装设过负荷保护。仅当 该系统高次谐波含量较高；或电容器组投运 后经过实测，在其回路中的电流超过允许值 时，才装设过负荷保护。保护带延时动作于 信号。为了与电容器的过载特性相配合，宜 采用反时限特性的继电器。当用反时限特性 继电器时，可与前述过电流保护结合起来。
零序电压保护的整定计算
U dz
=
U ch ny Klm
（3）
对有专用单台熔断器保护的电容器组
U ch
=
3N(M
3K − K ) + 2K的电容 器组
U ch
=
3
N[
M
(1
−
3β β)
+
β
]
−
2
β
U
ex
（5）
上三式中 Udz —— 动作电压 ny —— 电压互感器变比 Klm —— 灵敏系数 1.25～1.5 Uch —— 差电压 K —— 因故障而切除的电容器台数 β—— 任意一台电容器击穿元件的百 分数
2．灵敏系数校验
K (2) lm
=
3
×
I (3) d min
≥ 1.2 ~ 1.5
（2）
2 I dz
式中
K (2) lm
——
保护装置的灵敏系数
I
(3) d min
——
系统最小运行方式下，保
护装置安装处的三相短路 电流稳态值 保护装置应带 0.2 秒以上的时限，以躲 过涌流。一般整定为 0.3～0.5 秒。 电容器组回路一般不装设电流速断保 护，因为速断保护要考虑躲过电容器组合闸 冲击电流以及对外放电电流的影响，其保护 范围和效果不能充分利用。
并联电容器组
一、概述 为改善供电质量，补充系统无功功率的
不足，常在变电所的中、低压侧装设并联电 容器组。并联电容器组系由许多单台低电压 小容量的电容器串、并联组成，其接线方式 很多。为了限制对高次谐波的放大作用，常 在大容量的并联电容器组中串接一只小电 抗器。该串联电抗器有油浸式和干式两种， 国内多为油浸式。
４
（11）
对未设置专用单台熔断器保护的电容 器组
∆U C
=
3N[M
(1
3β −β)
+
β
]
−
2β
U
ex（12）
以上三式中 ΔUc —— 故障相的故障段与非故障 段的压差 Uex —— 电容器组的额定相电压
（4）电容器组为双星形接线时 ，通常 采用中性线不平衡电流（横差）保护或中性 点不平衡电压保护，其接线如下图。
（二）对单台电容器内部绝缘损坏而发 生的极间短路故障
对单台电容器内部绝缘损坏而发生极 间短路，国内的做法是对每台电容器分别装 设专用的熔断器，其熔丝的额定电流可取电 容器额定电流的 1.5～2 倍。熔断器选型及安 装由电气一次专业完成。有的制造厂已经把 熔断器装在电容器壳内。
单台电容器的内部由若干带埋入式熔 丝和电容元件并联组成。一个元件故障，由 熔丝熔断自动切除，不影响电容器的运行， 因而对单台电容器内部极间短路，理论上可 以不外装熔断器，但按我国运行习惯，为防 止电容器箱壳爆炸，一般都装设外部熔断 器，这样就增加了投资和布置的复杂性。
（5）电容器为三角形接线时， 通常只 在小容量的电容器组中采用零序电流保护， 接线如下图。
长期运行，因此，当系统引起母线稳态电压 升高时，为保护电容器组不致损坏，应装设 母线过电压保护，且带时限动作于信号或跳 闸。
母线过电压保护整定计算
U dz
=
K
p
(1 − ny
A)
U
em
（21）
式中 Udz —— 动作电压 Kp —— 电容器长期允许过电压 倍数 Uem —— 电容器接入母线的额 定电压 A —— 电容器组每相感抗 （XL）与每相容抗 （XC）的比值
数 Uex —— 电容器组的额定相电压
由于三相电容器的不平衡及电网电压 的不对称 ，正常时存在不平衡零序电压 Uobp，故应进行校验，即
U dz ≥ K kU obp （6）
式中 Kk —— 可靠系数，取 1.3～1.5 （2）电容器组为单星形接线， 而每相
可以接成四个平衡臂的桥路，常用电桥式差 电流保护，其接线如下图。
２
（3）电容器组为单星形接线， 但每相 为两组电容器串联组成时，常用电压差动保 护，其接线如下图。
器组
∆U C
=
3N[M
b
(1
−
β β
)
+
β
]
−
2β
U
ex
（15） 以上三式中
U 0 —— 中性点不平衡电压 Mb —— 双星形接线每臂各串联段的
电容器并联台数
为了躲开正常情况下的不平衡电压，应
校验动作值，即
电压差动保护的整定计算（以 C 相为 例）
U dz
=
∆U C ny Klm
（10）
对有专用单台熔断器保护的电容器组
U dz
≥
Kk
U obp Ny
（16）
式中，Uobp —— 不平衡电压 当采用星形中性点电压偏移保护时，零
序电压计算公式与以上各式相同。
∆U C
= 3N(M
3K − K) + 2K U ex
I ed
（18）
对未设置专用单台熔断器保护的电容 器组
I0
=
3Mβ 6N[M (1 − β ) + β ] − 5β
Ied
（19）
３
以上三式中 I0 —— 中性点间流过的电流 Ied—— 每台电容器额定电流 为了躲开正常情况下的不平衡电流，应
校验动作值，即
I dz
≥ Kk
I 0bp nl
（20）
式中，Iobp —— 不平衡电流
故障保护 对电容器组与断路器之间连线短路故
障宜装设带短延时的过电流保护，动作于跳 闸。
1．动作电流
I dz
=
Kk K jxIe nl
（1）
式中 Idz —— 动作电流（A） Kk —— 可靠系数 Kjx —— 接线系数，当电流互感器接 成星形时其值为 1 nl —— 电流互感器变比 Ie —— 电容器组回路额定电流（A）
失压保护的整定计算
U dz
=
K min ny
U hm
（22）
式中 Kmin —— 系统正常运行时可能 出现的最低电压系数，一般取 0.5 Uhm —— 高压母线额定电压
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线方 式来确定。对不接地系统，电容器组中性点 又不直接接地，不管电容器组放在绝缘支架 上还是放在地上，都不是网络自然电容的组 成部分。