电容器不平衡保护动作情况浅析

摘要：电容器不平衡保护是电容器组故障的主要保护，介绍了电容器组不平衡保护的作用与方式，列举出了不平衡保护的几种典型动作原因，说明了安装质量与实际故障设备对电容器不平衡保护的影响，为处理电容器组故障提供了依据。 关键词：电力电容器；不平衡保护；动作 引言

变电站内的电容器故障频繁发生，影响电网运行的安全稳定性，也增加了相关检修人员的工作量。并联电容器的故障与其制造水平、使用条件以及控制保护装置工作的可靠性等有关，正确分析电容器的故障情况，对提高电网可靠性及电力企业和社会的经济效益都有很大的作用。 1 电容器组不平衡保护

电容器发生故障后，将引起电容器组内部相关的两部分之间的电容量不平衡，利用这种不平衡形成的电流差或电压差就构成了电容器组不平衡保护[1]。电容器组故障最显著的特点是电容器电压升高，一旦超过允许值不平衡保护将动作，切除整组电容器，达到将故障隔离从保护电容器的目的。对于常用的单台电容器内熔丝与继电保护配合的保护方式，电容器不平衡保护的整定值通常按故障电容器内部正常元件的过电压不超过1.1倍允许值来确定。 不平衡保护主要作用如下：

（1）熔断器将故障电容器切除后，余下的电容器上的过电压值只要不超过整定值，电容器组就可以在缺台的条件下继续运行；否则跳开开关，切除整组电容器。

（2）当故障电容器未被熔断器切除时，不平衡保护将作为后备保护使整组电容器退出运行。

根据电容器组不同的接线方式，不平衡保护也有不同的类型。 2 不平衡保护的方式

不平衡保护方式[2]有：单星形接线的电容器组可以采用开口三角电压保护；串联段数在两段及以上的单星形电容器组可以采用相电压差动保护；每相能接成四个桥臂的单星形电容器组可以采用桥式差电流保护；双星形接线电容器组可以采用中性点不平衡电流保护。

3 不平衡保护动作的故障情况分析

电容器不平衡保护动作的少数原因是由于内部故障，使电容器组电容量超标，导致三相电容量不平衡。?由于制造工艺、产品质量或者长时间运行绝缘下降等原因，都可能导致电容量超标而引起不平衡保护动作。?电容器组单元内部的内熔丝熔断，不平衡保护也会动作切断故障元件。

导致不平衡保护动作的大部分原因是错误接线、保护整定不合理、检修及维护测试不到位，以及电网谐波危害等因素。 3.1制作工艺、安装质量有问题

在运行中经常发生由于接头发热而使电容器组退出运行的情况，施工过程中如果接头压接不实，接触电阻较大，电容器在长期额定工作电流下运行会引起接头过热。接头过热可能会造成引出线与套管接线头的锡焊层熔化，产生渗油现象，导致电容器不能正常运行。

除此之外还有一些原因均会引起接头过热，例如电容器组用隔离开关、接地刀闸等设备接头松动，接点接触不良等。

3.2 保护整定不合理

电容器组断路器合闸过程中，会产生不同程度的过电压，它会使放电线圈的励磁特性曲线发生变化，放电线圈的二次侧会出现一个大于保护定值的零序电压值，若合闸过程时不平衡电压和时间配合不好，在保护定值延时范围内零序电压衰减后的值仍大于保护定值，就会造成保护误动。这种情况下，应把保护定值调高一点。另外在放电线圈定货技术协议中，应考虑提高放电线圈的过电压能力。 3.3 电容器与电抗器配合不良

电容器产品在制造过程中会存在容差。理论上希望容差为零，电压达到均衡分布，但电容器在实际安装过程中时不可能调配完全均衡。《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》[3]（GB50150-2006）中对电容偏差有一定的要求，即“电容器的实测电容值与额定值的偏差不超过额定电容值的-5%~+10%”。

在安装施工过程中，如果电容量正偏差的电容器恰巧都放在同一相上，便会造成电容器组三相电容量的不平衡。若放电线圈三相变比或角差也刚好有偏差，此时电容器的正偏差和放电线圈的正偏差结合在一起，便有可能造成跳闸。 3.4 电容器三相电容量不平衡、放电线圈变比不一致

电容器三相电容量不平衡或放电线圈变比不一致是导致电容量不平衡保护动作的主要原因。一般情况下是从放电线圈的二次线圈获取电容器组差压保护的电压的，这样做的好处是当电容器内部发生故障后，三相电容量会不平衡，放电线圈的二次电压就会出现超过定值的电压，从而使电容器组不平衡保护动作。 导致电容器三相电容量不平衡或放电线圈变比不一致有很多原因，大致有以下几种情况：（1）实际运行中，大量谐波源的存在使电源质量不理想，产生的不平衡电压导致电容器三相电压不平衡[4]，容易导致部分电容击穿，使电容量发生变化，三相电容量不平衡。（2）在运行中为了保证电压质量而频繁投退电容器组，投退电容器产生的操作过电压极易损坏放电线圈，导致放电线圈匝间短路或击穿，从而变比改变。（3）在运行过程中，线路单相接地时有可能会产生弧光接地过电压，时断时续的过电压也会导致外熔丝熔断，严重的甚至会导致电容击穿。

4 结束语

电容器组在电力系统中可以改善电压质量，减少损耗，提高电网的输送能力，因此不平衡保护动作后的故障查找十分重要。

电容器若在运行一段时间后发生不平衡保护动作，应重新检查电容器的电容量，若电容量发生变化超过3%应立即检查电容器组内部是否有熔丝熔断，发现应立即将故障单元退出运行。同时还需检查二次回路绝缘是否良好，保护装置是否正确动作，保护定值是否合适，放电线圈的变比是否发生变化等情况。 参考文献：

[1] 梁琮．并联电容器组不平衡保护初始值的估算[J]．电力电容器，2002，（3）：1-3．

[2] 赵丽军，张爱军．大容量并联电容器组不平衡保护方式的选择[J]．电工技术，2012，（1）：14-17．

[3] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB50150-2006．电气装置安装工程电气设备交接试验标准[M]．北京：中国计划出版社，2006．

[4] 王兆安，杨君，刘进军．谐波抑制和无功功率补偿[M．北京：机械工业出版社，2002．

作者简介：

杨志学（1987.1-），女，单位：国网天津电力城南供电分公司，研究方向：电气工程继电保护

杨楠（1982.2-），男，单位：国网天津电力城南供电分公司，研究方向：电气工程继电保护