电容器不平衡电压保护频繁动作问题分析

摘 要：电容器组不平衡保护动作是出现故障几率较高的重要问题，本篇文章对此展开研究，通过不平衡电压出现的原因，以及平衡保护动作后出现故障等方面做出了分析和验证，同时提出了有效的保護措施及解决方法，对可能造成电容器不平衡电压保护的各种因素，制定了可实际操作运行的主要措施。

关键词：电容器；不平衡电压；频繁动作；分析

中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0141-02

高压并联电容器制造技术的不断提高，使得集合式并联电容器制造生产出了相关新产品进行整体运营通畅，因为单台产品的容量在不断加大，为了减少故障，制造厂对于集合式变电容器的方式也做出了一些改变，不单是创新联系方式，改进后计算公式更加符合接线原理，对于接线保护灵敏度的提高，和对日常维护水平有了更高的要求。本篇文章对于现在使用的密集型保护电容器不平衡电压的原理进行了相关问题的说明。

1 宜茨变电站10kV1号电容器组不平衡电压保护频繁动作情况

最近，宜茨变10kV1号电容组087断路器“不平衡电压保护”连续跳闸两次。2017年2月12日11：43，电容组087断路器“零序差压保护动作”跳闸，经停电对电容器组（柜内设备）进行现场检查，未发现电容器组有明显故障，电容器组熔断器完好。现场保护装置显示“不平衡电压保护动作”，现场后台监控机报文记录显示为“零序差压保护动作”。汇报配调值班员后，经过试送后运行正常。

2017年2月28日10：00，电容组087断路器“零序差压保护动作”再次动作跳闸，经现场检查情况同2月12日，现场保护装置显示“不平衡电压保护动作”，现场仍然没有找到明确的原因，随后配调合上087断路器后，电容器组运行正常。

2 不平衡电压产生的原因

在110kV、220kV电压等级的变电站中，通常采用开口三角电压保护的方法进行电容器组不平衡保护。本部分以开口三角电压保护为例，对其动作原因进行了分析。因为电源、三相电路两者呈现出不完全对称，尽管电容器组处于正常运行状态，电容器中性点电位依然会产生偏移，所以在接成开口三角的放电线圈二次侧就会产生零序电压（等于3倍中性点偏移电压），也就是上面描述的开口三角电压，即不平衡电压，数值的大小代表着不平衡的程度。以下总结了影响不平衡电压产生的几点原因：

2.1 三相放电线圈性能上的差异导致不平衡电压

若三相放电线圈性能（含伏安特性）存在比较大的差别，就算处于一次系统平衡的状态下，同样会二次侧导致虚假不平衡电压的产生，严重的时候会造成保护误动，该种现象较为常见，所以应当高度重视放电线圈的选择，严格把关产品质量。

2.2 电网电压三相不对称平衡导致不平衡电压

如果电网电压三相电源电压的上下浮动幅值的偏差处于士2%，基准、相位两者之间相差1°，不平衡电压可以达到电容器组额定相电压的6%水平。由此可见，不能忽略电源产生的影响；此外电源电压中的谐波含量同样会产生一定的影响，但是其影响要小于基波产生的影响。

2.3 电容器组三相电容量不平衡导致不平衡电压

对中性点不接地的星型接线电容器组来说，如果三相间的电容值产生不平衡问题，运行过程中就会导致电压分布不均衡的现象。某串联段承受较高的电压，或者某相的电容值比较小的情况下，如果电容值不平衡增加，电压分布不均衡情况同样会增加。如果相间电容量的偏差值达到额定电容的6%水平，也就是说异相电容量最大、最小值的比值是1.06的时候，不平衡电压会达到电容器组额定相电压的6%水平。

3 不平衡保护动作后的故障查找

3.1 电容器和电抗器配合不良

在制造电容器时不可避免的存在容差，安装电容器的过程中很难调配完全平衡，容差是不可能为零的。相关规定要求，电容器实际测量的电容值、额定值之间的偏差不能超过额定电容值的-5～10%。在安装电容器过程中，若把电容量正偏差的电容器安置在一相中，极易使得电容器组三相电容量产生不平衡，然而这是与国家规定要求相符合的，如果这种时候放电线圈三相角差、变比也存在偏差，那么放电线圈、电容器两者的正偏差正好碰在一起，可能会导致跳闸故障。

3.2 合闸过程中不平衡电压、时间没有配合好

电容器组在对断路器合闸的时候有过电压产生，这时电压会因为放电圈的特性，使曲线发生一些变化，如果在保护定值的选择范围之内，零序电压大于保护整定定值，就有可能造成保护误动，电容器产品制造的过程中电容器组装需要进行调配均衡，使电压分布均匀，但是实际操作中很难做到完全均衡，所以对于电容偏差相关的规范标准有具体的要求，通过安装施工过程中电容量的偏差要对于电容量的平衡产生固定值。

3.3 接头发热影响电容器组的运行

如果电容器投入电流满载运行，那么在运行过程中会因为接头的温度过高使的电容器组退出运行，如果电容器在施工的过程当中没有压实接头，那么对于接头温度升高，就会出现问题电容器引起的接头过热会引发相应事故。电容器组的母线通过铝排连接铝和铜连接等措施，其接头会有发热现象，需要检查电容器组的隔离开关，看接头是否连接完好，这些都是接头发热容易造成电容器不能正常运行的原因。

3.4 放电线圈变比、电容器三相电容量不平衡两者不一致

放电线圈变比、电容器三相电容量不平衡两者不一致是产生保护动作的重要原因之一。通常，电容器组差压保护电压是获得于放电线圈二次线圈的。在电容器内发生故障的时候，三相电容量产生不平衡问题，放电线圈的二次电压高于定值电压，电容器组产生保护动作。

4 不平衡电压保护整定计算的重点说明

不平衡保护是电容器保护的重要步骤，电容器不平衡电压计算公式需要根据严格的文章来推导计算公式，在电容器初始阶段，不平衡电压需要考虑相关的对称情况，开口三角不平衡电压保护，通过系统的分量关系将系统电压放大。空气湿度在环境当中的作用也十分重要，但是人为很难进行控制，如果空气湿度发生增强会导致电网电压的分量相应增加，出现保护动的事故，所以国家相关规定保护不平衡，电压差值按照1%的进行计算。在电容器不平衡，电压保护过程中，在初始阶段不平衡电压就需要纠正计算来改变不平衡，电压对于计算的影响，在实际的运行过程中，相关专业单位对于不平衡保护需要提高重视，通过相应的公式来计算定值投入不平衡保护。要全面做好电路的整体检查工作，将事故发生率降到最低，使得电路系统安全运行。一些机电保护系统中，高压电会直接接触回路，以此来监测回路的电压数据，每个系统的用电线路中会出现一些磨损的状况，如果出现电路老化的问题就会发生机电故障，从而影响了电力系统的运行，对于电力企业产生了不小的影响。电容器中电容量不平衡，保护容易出现保护内部故障，当出现故障时，电容装置会发生击穿或者断裂现象，引起的过电压使电流保护动作进行跳闸，引发的电压变化连接电容器的运行，导致电容器的不平衡保护来断开，从而达到了隔离故障保护电容器的作用。

5 结 语

随着社会经济的普遍提高，以及科学技术的飞速发展，人民的生活水平和用电需求也在不断增大，电容器设备在人们的生活和生产中具有重要作用，所以电容器设备的安全可靠运行是值得重视的问题。保证运行安全，提高电容器可用系数，为电容器长期使用提供有效保障。

参考文献

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收稿日期：2018-6-20

作者简介：秦金科（1982-），男，汉族，广西桂林人，助理工程师，本科，主要从事变电运行工作。