一种用于电容器早期故障在线检测系统的实现方法

作者/汤敏，吉林省电力勘测设计院宋有生、刘彦文、李海、杨文光、李艳梅，国网吉林省电力有限公司四平供电公司



一种用于电容器早期故障在线检测系统的实现方法

作者/汤敏，吉林省电力勘测设计院
宋有生、刘彦文、李海、杨文光、李艳梅，国网吉林省电力有限公司四平供电公司

文章摘要：为了研究一种用于电容器早期故障在线检测系统的实现方法，通过对并联电容器安装电流传感器在线监测电容器电流值得到电容器电容量的变化情况，提前判断电容器状态，准确定位缺陷电容器。经过仿真试验确认，取得了良好的测量效果，确认了方法的可行性。

关键词：电容器；故障；电流；可行

前言

并联电容器装置是电力系统的主要无功补偿设备，其安全运行对于整个电力系统的稳定、正常供电起着非常重要的作用。目前供电局所辖变电站电力电容器数量庞大，在运维工作中无法对单只电容器电容量进行有效监测，常规电力电容器智能化程度几乎为零，当内熔丝电容器内部1-2个熔丝熔断时，电容器能够继续运行；当发生3只以上熔丝熔断的故障时，只能靠保护装置动作被动切除。当电容器发生故障时，只能通过电容器保护装置动作获取电容器整组信息，不能有效定位到每只电容器及变化过程趋势信息，做到提前预判。一般情况下，当保护装置动作时，电容器故障往往已经比较严重，且无法动态监测电容器缺陷发展过程。检测前无法准确判断故障电容器的损坏程度，工作量繁重，需要付出较大的人力、财力和时间，影响设备正常运行。

1.原理分析

■1.1故障判定的依据

通过对并联电容器安装电流传感器在线监测电容器电流值得到电容器电容量的变化情况，提前判断电容器状态，准确定位缺陷电容器。

现行并联电容器相关标准中规定334kvar以上容量的电容器，当电容量减少超过1%-3%时，应认真检查，发现问题应退出运行；334kvar容量的电容器，当电容量减少超过5%时，应退出运行；200kvar及以下容量的电容器，当电容量减少超过10%时，应退出运行。

■1.2电容器电容量与其流过电流值的关系

对于图1中12并4串电容器组，当其中某一支电容器电容量发生变化后，由于系统电压作用于整组电容器之上，因此组中各电容器流过电流值将与电容量之间相关，电容量不同，则流过电流值也会不同，因此电容器电容量的变化将从流过电容器的电流中得到反映，基于此可从电容器电流的监测来判断电容器的运行状态。

图1　无功补偿并联电容器组主接线图

2 .实验结果与讨论

应用MATLAB中得Simulink软件，对上述情况进行仿真。对12并4串电容器组建立电路模型，如图2所示。

图2　12并4串电容器组仿真模型

改变组中故障电容器电容值，计算得到各故障情况下电容值与电流值的变化关系。各电容器电流值仿真结果如表1所示，变化趋势如图4所示。

图3　电容器仿真波形

表1　四种故障情况各电容器电流有效值仿真结果（A）

图4　各电容器电流值变化趋势

表1结果显示，12并4串电容器组中，电容器流过电流值与电容量成线性关系，当一只电容值变化3%，其流过电流值也相应变化约为3%，同一串段中，故障电容器与正常电容器电流变化趋势相反。故障电容器电流变化趋势最明显，因此可以借助电流值的变化情况来判断电容器的电容值变化情况。

在同一串段中，并联在一起的12只电容器承受相同的电压，随着运行电压的波动或者温度的变化，如果各电容器的状态没有发生变化或者变化情况相同，则流过的电流将有相同的变化趋势。若其中一只由于绝缘损坏导致电容值逐渐减小，那么故障电容器电容量的变小将导致其电流值变小，且变化趋势将与其它电容器的变化趋势相反，这样与历史数据进行综合趋势分析，建立趋势变化图，从趋势图中可反映出各电容器的健康状况。

3.结论

通过以上原理分析和实验数据分析，可以看出，各电容器流过电流值将与电容量之间相关，电容量不同，则流过电流值也会不同，因此电容器电容量的变化将从流过电容器的电流中得到反映，基于此可从电容器电流的监测来判断电容器的运行状态。通过电容器的电流变化趋势图确实可以反映电容器是否处于早期故障状态。在实际产品实现中，测量流过电容器的电流易于实现，同时通过无线的方式可以实现对电容器早期故障的远程监控。

【参考文献】

＊1 李新海，邹正华，徐春新，刘永强.电容器故障在线监控系统的设计与实现.《微计算机信息》，2011.

＊2 刘艳，刘瑞云，陶维亮，倪学锋，王先培.电力电容器故障检测系统的设计与实现.《电气应用》，2011.