电容器二次接线引发故障的分析

费晓峰

摘 要：电力电容器能够改善电力系统的电压质量和提高输电线路的输电能力，是电力系统的重要设备。为了保证高压并联电容器组的安全运行，通常会采取内熔丝（或外熔断器）保护和继电保护的方式，然而二次接线错误，反而会引起装置的故障及损坏。

关键词：电容器；二次接线；故障；分析；警示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.147

1 引言

电力电容器能够改善电力系统的电压质量和提高输电线路的输电能力，是电力系统的重要设备。电容器是高场强设备，往往电容器装置又是多台数百千乏电容器组合使用，在运行中，电容器元件和单台电容器发生故障是不可避免的，虽然如此，但决不允许单台电容器故障引发电容器外壳爆裂起火事故，因此电容器装置必须设置专门的、有效的电容器内部故障保护[1]。

为了保证高压并联电容器组的安全运行，通常会采取内熔丝（或外熔断器）保护和继电保护的方式。其中，继电保护是电容器内部故障的主保护，也是电容器组内部故障的主保护。在我国，对于中性点不接地系统星形接线的电容器，继电保护可分为不平衡电压保护和不平衡电流保护两大类。不平衡电压保护还分为开口三角电压保护（以下简称“开口三角保护“）和相电压差动保护（以下简称“差压保护“），本人在工作中发现，一些用户将不平衡电压保护等同为开口三角保护，而把差压保护这种继电保护方式给遗漏了，实现不平衡电压保护的重要设备为放电线圈，不同继电保护方式选用的放电线圈是不同的，它们都是专用设备，不可混用。电力系统中，二次侧是低压，相对是比较安全的，但是二次接线错误，却能损坏一次设备。

2 实例描述

2014年1月，我公司所供2组电容器装置“山西美锦变“发生故障，经检查现场第一组电容器一台放电线圈（A相）损坏，电容值正常，过电压动作保护动作；第二组两台电容器（B相）和两台放电线圈（B、C相各一台）损坏，低电压动作保护动作。

本工程电容器装置的接线方式为单星形接线，单台电容器为内熔丝保护，继电保护方式为差压保护。差压保护用放电线圈，一次侧有3个接线端子，分别为：A1（进线）、A2（1/2电压）、X（出线）；二次侧有4个接线端子，分别为：一个二次线圈的a1（进线）、x1（出线），和另一个二次线圈的a2（进线）、x2（出线）。经检查，现场电容器组一次接线完全正确，而放电线圈二次侧接线错误（a1与a2短接，x1与x2短接），正确接法应为x1与x2短接后接地，a1和a2接保护，并且是三相放电线圈a1和a2分别接保护，保护装置有三个，开口三角保护的保护装置只有一个。

3 故障分析及处理

通过分析，第一组放电线圈实际二次接线为每台放电线圈a1与a2短接（把这个接点称为a）， 每台放电线圈a端接地，x1与x2短接（把这个接点称为x），然后再按开口三角保护的接法，三台放电线圈（分别为TV1、TV2、TV3）相互接线，TV3的a接TV2的x，TV2的a接TV1的x，最后TV1的a和TV3的x接保护，由此可见，此接线方式的意图确实是要接成开口三角保护，但是由于差压保护，三台放电线圈的二次侧并无相互接线，所以每台都是单独接地的，但实际按开口三角接线，却并未注意这个接地的细节，结果就是部分接线按我公司提供的差压保护原理图接线，部分接线按自己所需的开口三角保护原理接线，造成了多点接地，使得A相和B相二次线圈都形成短路，A相放电线圈损坏，保护动作，未造成更严重的故障。第二组放电线圈实际二次接线与第一组类似，不同处在于每台放电线圈x端接地，并将TV1的x接TV2的a，TV2的x接TV3的a，最后TV1的a和TV3的x接保护，同样由于多点接地的缘故，使得B相和C相二次线圈都形成短路，B、C相放电线圈损坏。而在B相，B相放电线圈二次短路使得其二次侧电流很大，反映到一次侧的电流同样很大，放电线圈一次线圈与电容器并联，引起电容器损坏，此时保护动作，制止引发进一步故障。

放电线圈结构上与电压互感器相似：在放电功能上，在电容器装置中，小容量电容放电用电压互感器即可，大容量电容肯定要用放电线圈；在保护功能上，在运行时放电线圈作为一个电压互感器使用，其二次绕组根据继电保护要求进行接线，从而对电容器组的内部故障提供保护。电压互感器二次短路，会使二次线圈产生很大短路电流，烧损电压互感器线圈，以至会引起一、二次击穿，使有关保护误动作，仪表无指示。因为电压互感器本身阻抗很小，一次侧是恒压电源，如果二次短路后，在恒压电源作用下二次线圈中会产生很大短路电流，烧损互感器，使绝缘损害，一、二次击穿。

后与用户进一步沟通得知，用户实际所需继电保护为开口三角保护，后委托设计院招标，设计院要求的继电保护为差压保护，经设计确认后，我公司按差压保护供货，到货后，安装公司据用户要求按开口三角保护进行二次接线。开口三角保护与差压保护的装置所配的放电线圈各是专用的，外形上就有很大差别（开口三角保护用放电线圈一次侧只有两个接线端子，而差压保护用放电线圈一次侧有三个接线端子），若继电保护概念清晰，那么此次事件完全能够避免。

另外，差压保护用放电线圈理论上可以接成开口三角保护，但是正如本文所举实例，这样做使得接线变得复杂，极易出错，可能导致装置失去继电保护作用，留下隐患，也可能直接导致设备损坏。而且由于放电线圈是专用的，即便接线正确，由于差压保护用放电线圈本身的结构，有两个二次线圈，可能存在两个线圈电压不等的情况，此时它们会形成回路，造成自身损耗，缩短使用寿命，在经济运行的方面考虑，也是不可取的。

我公司为用户提供了本次的故障分析，用户在考虑了我公司建议后，决定更换了使用开口三角保护用放电线圈，与实际继电保护相对应，之后装置正常投运。

4 总结

设置继电保护的目的是为保护装置、提高装置运行安全性寄延长使用寿命，如果这个环节出错反而造成装置的损坏，是非常可惜的。继电保护的类型应在设计阶段确认，不可在供货后随意更改。若发现供货产品与自己所需有差异，应与厂家确认，不可擅自更改接线方式。

参考文献：

[1]电力行业电力电容器标准化技术委员会.并联电容器装置技术及应用（1版）[M].北京：中国电力出版社，2011：376.