并联电容器组的过电压保护

花顺

【摘要】对并联电容器组的过电压保护进行深入研究，对于实际电力的正常运行有着十分重要的作用。本文首先研究了过电压保护的重要作用，然后分析了并联电容器组所承受的不同过电压，然后在探讨过电压保护方法思路的基础上，提出了电容器组运行维护的注意事项。

【关键词】并联；电容器组；过电压；保护

一、前言

并联电容器组在电力系统中的应用十分广泛，作用也十分明显。注重对过电压保护的研究，能够更好地指导电力实践。并联电容器组在实际运行过程中，会承受到多种不同类型的过电压，研究过程中有必要着重进行分析。

二、过电压保护的作用

电容器内部故障发展过程，大多数先是个别元件发生击穿短路，如无内熔丝动作切除故障元件，则为故障元件所在串联段短路，当故障继续发展就会有数个串联段乃至全部击穿短路。设置各种电容器内部保护是期望故障电容器在全击穿之前撤出，以免发生外壳爆裂事故。就保护灵敏度而言，通常是内外熔丝保护高于不平衡保护，而不平衡保护高于过电压保护，从而构成诸种保护的配合顺序。

当电容器组采用内熔丝或外熔丝为主保护时，不平衡保护和过电压保护为后备保护；当电容器组采取无熔丝保护时，不平衡保护为主保护，过电压保护为后备保护。过电压保护作为后备保护，是在主保护失效时起作用。可见，无论是采取何种保护配置组合，过电压保护都是不可或缺的保护方式。根据高压并联电容器装置的使用场所和装置构成及其技术特性的区别。

三、并联电容器组承受的过电压

并联电容器组的过电压问题，主要考虑操作过电压，因为对电容器组来讲遭受雷击大气过电压的机率很小，雷电波在大电容的影响下，陡度较小，减小了对绝缘的危害。常见的操作过电压主要有以下几个方面。

1.电容器组分闸时弧燃引起的过电压

电容器组的操作过电压大多是由于在断路器分闸时电弧重燃所引起的。单相重燃时，在电容器组不接地中性点上，产生中性点对地过电压。此过电压与其它相电容上的电压叠加，形成更高的极对地过电压。

2.合闸时电容器极间过电压

未充电的电容器合闸时，极间过电压的最大值不会超过其额定电压峰值的2倍。如果电容器处于充电状态，而充电电压与系统电压大小相等，极性相反时，合闸时的极间过电压可能达到3倍。

3.由于真空断路器触头弹跳引起的过电压

合闸时，真空断路器触头的弹跳将出现电弧断开又接通的重复过程，过电压可能达到2.8-3倍；对电容器绝缘有危害。

4.电容器合闸或分闸引起的远方放大过电压

电容器合闸引起远方变电站中产生的相间过电压放大，在国际大电网会议中已成为热门话题，据统计某次事故中7台变压器的损坏与离变压器3.3km以内的并联电容器合闸有关，其原因是由于电容器合闸瞬间，在输电线路上注入一个阶跃电压波的反射所引起，在线路末端两相对地电压可能达到3.5倍，由于两相的电压波极性相反，相与相之间的电压可能达到6.5倍，这一问题在国内尚未引起注意。

四、并联电容器组过电压保护方法的思路

通常解决电容器过电压的途径主要有二：一是选用性能良好的即不发生重击穿的开关；二是选用合适的MOA（氧化锌避雷器）进行过电压保护。以现阶段技术水平，要开关不发生重击穿还很困难。我国大多使用MOA作为电容器保护，一般为I型接线，均为三相接地，接于中性点的L型接线用的少一些，这两种MOA接线形式都可保护单相重击穿引起的相地过电压，但对极间过电压没有保护作用；另外并接于电容器两端保护极间绝缘的Y型MOA在我国应用不多，Y型MOA对极地和极间过电压均有一定的保护作用，但效果并不十分理想，引起運行中并联电容器组事故时有发生。

我们在分析运行中并联电容器过电压机理的基础上，借鉴对带1%以下串联电抗器的并联电容器通过阻尼限流器来限制涌流的原理，采用串联间隙与电阻R配合的保护装置保护带6%、13%串联电抗器的并联电容器组，并配合避雷器保护，研究包括过电压保护装置的电阻值、容量，放电间隙的放电特性、放电电压，避雷器的安放位置等。从限制过电压、合闸涌流和吸收能量这几个角度综合分析了这一方式所具有的优势，确定最佳保护参数，使几个方面的指标都达到最优。

五、电容器组运行维护的注意事项

1.控制电容器的运行电压、电流及温度

电容器是以电介质为工作介质的一种电器，在额定电压下介质中的电场强度很高。因而运行时应严格控制电容器的电压、电流、温度数值。

2.严格控制电容器的运行电压

《变电站运行规程》中规定电容器长期运行中的工作电压不能超过电容器额定电压的1.05倍。当运行电压超过额定值将使电容器过负荷，同时随电压的升高，电容器发热，热损失增大。电压太高还易导致热击穿，损坏电容器。另外，电容器的寿命也会因高场强绝缘质老化加速，而使寿命缩短。

3.允许电容器的过电压运行

国家标准规定电容器应能在有效值为额定电流的1.3倍的稳定电流下运行， 电容器允许的过电压限值是从热稳定的要求来确定的，热稳定试验的目的之一是求得产品的过载能力，一般电容器允许不超过其额定容量的1.35倍运行，而电容器设计是按1.44倍额定容量设计的，热稳定试验也按这个要求进行，因而是有一定安全范围的。

4.电容器的运行温度

电容器和其它大部分电气设备不同，它一般情况下都是在满负荷下运行时间较长，因而电容器是不能从日负荷变化而使平均温升较低的特性中得到好处。另一方面电容器的绝缘介质又在较高场强下运行。制造厂对电容器使用电压、电流、环境温度的限制，实际上是规定了电容器内部最高温度，这个温度决定于电容器的有功损失。

六、二次系统过电压防护

1.过电压保护设计

国际电工委员会认为防雷方式主要包括外部防雷和内部防雷。外部防雷系统主要由避雷针、引下线、接地系统组成，防止变电站受到雷电直击。内部防雷主要针对雷电的侵入或其他内部过电压损坏设备。IEC内部防雷系统对进行EMP分区，在设备的电源线、信号线、数据线等内装入防雷和过电压装置，能有效防止雷电波侵入、电压反击、浪涌过电压等对系统设备造成损坏。

浪涌过电压保护器采用串联和并联的接线方式，对暂态过电压进行防护。串联连接方式相对并联连接方式具有一定的弊病，当通讯数据串入浪涌过电压保护器时，常因为信号不匹配或信号干扰造成数据无法正常传输，需要对传输情况进行反复检查，及時发现故障，更换浪涌过电气保护器。并联连接方式不会产生数据传输问题，但技术要求较高。

2.用电系统过电压保护

交流电源或直流电流在整流环节，往往使用的电容容量大，能够吸收一定量的瞬态过电压。在站用变压器和馈电屏之间需要采用屏蔽电缆，保证设备接地状态良好。为完善现代防雷系统，还需要采用回路分流措施。设备与保护接地一般相同的接地装置，且处于LPZOB区，该区电磁脉冲强烈，对设备影响较大。站用变压器中防雷器虽然能阻止一定量的侵入波，但是线路残压高，当变电站受到雷击时，线路耦合，电位升高，反击过电压仍然较高，变压器的高压侧的电压更高，这些都迫使通信调度系统对供电回路采取一定的过电压保护。

七、结束语

通过对并联电容器组的过电压保护研究，我们可以发现电容器组在运行过程中由于承受到多种过电压，使其增添了保护方法的不确定性。在电容器组的运行维护方面，相关人员要严格掌控，做到科学合理地开展过电压保护工作。

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