集合式并联电容器内部故障保护的整定

浅谈密集型电容器的内部故障检测【摘要】密集型电容器在我过尚属起步阶段，一旦发生故障将对供电质量造成严重影响。

故文章对密集型电力电容器内部故障检测的方法进行了介绍，同时结合实例进行了详细的分析，以供参考。

【关键词】密集型电力电容器；内部故障检测；实例分析1、引言密集型电力电容器亦称集合式并联电容器，在我国密集型电力电容器尚处于起步阶段，如一旦发生故障，必须整台退出运行，这将严重影响供电质量。

维护实践表明，该种电容器在运行过程中往往会出现不少故障，如：①端子过热变色；②漏油或喷油；③套管损伤或爆炸；④油箱变形或损伤；⑤异常声音；⑥异臭；⑦温度异常。

因此，必须采取良好的故障检测方法进行检验，为故障的定位与维修提供可靠的依据。

2、内部故障检测方法对密集型电力电容器故障的准确检测是通过以下试验方法进行的：①绝缘电阻测量；②电容量测量；③介质损失角tgδ测量；④油的气相色谱分析；⑤交流耐压试验等。

2.1 绝缘电阻测量测量密集型电力电容器的极对地、相间绝缘电阻和测量传统单只电容器的方法基本相同。

通过测量绝缘电阻，可以大致判断出密集型电力电容器内部的贯穿性缺陷、整体绝缘下降等。

对于放电线圈装于油箱内的电容器，也可以用摇表检测放电线圈一、二次线匝是否有脱焊或断线。

2.2 电容量测量有关研究表明，电容器在长期加热、加压试验条件下，其电容值的变化是很小的。

所以通过电容量的纵向与横向的比较，可以判断出密集型电力电容器的内部故障。

电容值突然升高，可能是因部分电容元件击穿或短路。

因为密集型电力电容器是由多段电容元件串联、并联组成的，串联段数的减少，将导致电容量增高；另一方面，如果电容元件在并联点断线，将造成电容量有规律的减少。

在对密集型电力电容器的电容量的测量和分析中，了解电容器单元的串并联数是极其有用的。

可以根据其串联元件的接线方式推算出每个电容单元的电容量，从而准确判断出电容单元坏的数量，甚至能找到其准确部位。

2.3 介质损失角tgδ测量密集型电力电容器在全工况下长期运行，介质损失角tgδ将略有增加。

电容器保护整定计算一、集合式并联电容器：例如BAMH11/√3-1200-1×3WB：并联电容器；A为浸渍剂代号,表示苄基甲苯M：为介质代号,表示全膜介质如为F表示膜纸复合介质H：集合式11/√3：额定电压1200：额定容量3：代表三相W：户外二、集合式并联电容器成套装置TBB□-□-A KT表示并成套装置BB表示并联电容器装置第一个□表示额定电压第二个□表示额定容量A表示单星形接线K表示开口三角电压保护三、可调容集合式成套装置TBB□-□+□-A K□+□为可调额定容量一、延时电流速断保护作为电容组与断路器之间连线以及电容器组内部连线上的相间短路、两三相接地短路故障的保护;整定原则：按躲过电容器长期允许的最大工作电流整定,一般整定为3-5倍的电容器组的额定电流,同时为了躲过电容器组投入时的涌流,考虑延时;Idz=Kk×Ie Ie为电容器组额定电流我们一般取4倍的Ie,T=IΦ=I=Q/U U为线电压电容器Y形接线例如BAMH11/√3-1200-1×3WI=1200/√3/11灵敏度要求：保护安装处故障时Klm≥2二、过电流保护作为电容组与断路器之间连线以及电容器组内部连线上的相间短路、两三相接地短路故障的保护;整定原则：按躲过电容器长期允许的最大工作电流整定,一般整定为倍的电容器组的额定电流,动作时间一般为.我们一般取2In,.灵敏度要求：电容器端部引出线故障时Klm≥灵敏度=×Idmin3/Idz≥Idmin3为最小方式下,保护安装处的三相短路电流咱们计算灵敏度时一般考虑电容器串联电抗器的阻抗电抗器通常给出额定电压、额定电流及百分电抗Xk%Xk= Xk%×IjUe/IeUjXk%:电抗器的百分电抗Ie、Ue为电抗器的额定电流、电压Ij、Uj为基准电流、电压三、过电压保护以防止过高的冲击电压对电容器内部回路的损坏,过电压保护采取线电压或相电压判断二次电压一般是100V;整定原则：电容组只能允许在倍额定电压下长期运行1Udz=NtvUn为电容器组接入母线的额定电压2 Udz=1-XL/XCUEXL为串联电抗感抗XC为串联电抗容抗UE电容器组额定相间电压过电压保护动作时间在1分钟之内原来过电压保护电压取自放电线圈的二次侧,现在微机保护装置基本上取母线电压.四低电压保护取母线电压.装设失压保护的目的:保护装置应在母线电压消失后,并在自动装置动作于恢复供电之前,将电容器组从母线上切除,一般取倍额定相间电压,保护的动作时间与低压出线后备保护时间配合.一般取倍额定相间电压;五零压保护用于单星接线方式,反映电容器的内部故障.零压取放电线圈开口三角电压LN;电压定值：1按部分单台电容器或单台电容器内小电容元件切除或击穿后,故障相其余单台电容器所承受的电压或单台电容器内小电容元件不长期超过倍额定电压的原则整定；Uch=3KUex/3NM-K+2KK=3NMKv-1/Kv3N-2Udz1=Uch/KlmUdz2= Udz1/ NyNy 是放电线圈变比=UEX/100VUEX可能是11/√3×1000V或12/√3×1000V ,根据具体情况定M：每相电容器或单台密集型电容器内部各串联段并联的电容器台数小元件数N：每相电容器或单台密集型电容器内部的串联段数Uex：电容器组的额定相电压Uch：开口三角零序电压K：因故障切除的同一并联段中的电容器台数小元件数,K=1~MKv：过电压系数,Kv=Klm：灵敏系数,Klm≥1上述公式适用于：每相装设单台密集型电容器、电容器内部小元件按先并后串且有熔丝联结的情况; 2可靠躲过电容器组正常运行时的不平衡电压;Udz≥KkUbpKk ——可靠系数,Kk≥Ubp——开口三角正常运行时的不平衡电压开口三角正常运行时的不平衡电压不到2V对密集型电容器零压一般为5V左右,对非密集型电容器一般为12-15V;整定时间一般为六不平衡电流保护用于双Y接线的电容器组,现在用的比较少,不再多说;。

高压并联电容器装置的保护整定问题探析作者：郭彩丽来源：《科技风》2017年第21期摘要：作为整个电网中的关键设备，电容器是否能够保持顺利的运行，直接关系着整个电网所处的运行状况。

从目前来看，系统保护整定通常涉及到电压保护以及电流保护，二者共同构成了电容器装置的重要保护措施。

针对不同类型的电容器装置而言，应当选择与之相适应的保护整定措施。

关键词：高压并联电容器装置；保护整定问题；具体措施在无功补偿的各种装置中，高压并联的电容器构成了其中的重要构件，处于运行状态的高压系统如果出现了电容器的损坏，则很可能干扰到后期的运行。

由此可见，对于保护整定的相关问题进行全面探究，此项措施有助于探明装置故障的根源所在，然后运用适当的措施来解除故障。

一、并联电容器的主要结构分析从基本结构来讲，并联电容器由箱壳、芯子、绝缘套管等组成。

其中芯子由多个电容器小元件通过先并后串组装而成。

如果电容器内部并联原件足够多时，电容器内部每个小元件都可以加一条内熔丝，内熔丝和元件之间串联连接，内熔丝安装于电容器元件之间或者安装在元件的侧面。

在电容器的内部，某些元件如果突然被击穿，完好的电容器元件对故障元件放电，与之相串联的熔丝将会熔断。

运用弯折焊接的方式来焊接不锈钢板，进而完成整个箱壳的制作，箱壳本身应当具备优良的耐爆性。

在必要的时候，可以把出线套管焊接在箱盖的上方，然后把接线头连接在套管的位置上。

此外，还需要做好瓷套、箱盖与接线头之间的密封连接，运用压接式的连接方式应当能够避免缓慢渗漏，有效保护了套管的部位。

二、高压并联电容器的一次主接线在各种类型的接线方式中，针对高压并联形式的电容器通常可以选择双星形或者单星形的两类接线模式。

一般来讲，对于接线方式如果要进行选择，则有必要参考电容器本身的耐爆性能、电压等级以及补偿容量，因地制宜选择合适的主接线方式[3]。

此外，还要关注双星形或者单星形的两类典型接线形式。

从现状来看，接线方式包含了较多种类，与之有关的保护方式也可以分成很多类型。

并联电容器装置（集合式电容器装置）状态评价细则目录1.范围 (1)2.规范性引用文件 (1)3.术语及定义 (1)4.状态量的构成与权重 (2)5.并联电容器装置（集合式电容器装置）的状态评价 (3)并联电容器（集合式电容器装置）状态评价细则1 范围本细则适用于公司并联电容器（集合式电容器装置）的状态评价。

2 规范性引用文件国家电网公司《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》国家电网公司《输变电设备状态检修管理规定》国家电网公司 Q/GDW168-2008《输变电设备状态检修试验规程》国家电网公司 Q/GDW451-2010《并联并联电容器装置（集合式电容器装置）状态检修导则》国家电网公司 Q/GDW451-2010《并联并联电容器装置（集合式电容器装置）状态评价导则》国家电网公司交流高压电容器技术标准国家电网公司交流高压电容器检修规范国家电网公司交流高压电容器评价标准3 术语和定义下列术语和定义适用于本实施细则。

3.1 状态量直接或间接表征设备状态的各类信息，如数据、声音、图像、现象等。

本实施细则将状态量分为一般状态量和重要状态量。

3.2 一般状态量对设备的性能和安全运行影响相对较小的状态量。

3.3 重要状态量对设备的性能和安全运行有较大影响的状态量。

3.4 部件并联电容器装置（集合式电容器装置）上功能相对独立的单元称为部件。

3.5 金属氧化物避雷器的状态并联电容器装置（集合式电容器装置）及其部件的状态分为：正常状态、注意状态、异常状态和严重状态。

3.6 正常状态各状态量均处于稳定且良好的范围内（在规程规定的警示值、注意值（以下简称标准限值）以内），可以正常运行。

3.7 注意状态单项（或多项）状态量变化趋势朝接近标准限值方向发展，但未超过标准限值，仍可以继续运行。

应加强运行中的监视。

3.8 异常状态单项重要状态量变化较大，已接近或略微超过标准限值，应监视运行，并适时安排停电检修。

3.9 严重状态单项重要状态量严重超过标准限值，需要尽快安排停电检修。

并联电容器装置（集合式电容器装置）状态检修细则目录1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3 总则 (1)4 检修分类 (2)5并联电容器装置（集合式电容器装置）的状态检修策略 (3)并联电容器装置（集合式电容器装置）状态检修细则1 范围1.1 为规范和有效开展输电线路状态检修工作，特制定本细则。

1.2 本细则适用于公司并联电容器装置（集合式电容器装置）状态检修的实施。

2 规范性引用文件下列文件的条款，通过本实施细则的引用而成为本实施细则的条款，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本细则。

国家电网公司《输变电设备状态检修管理规定》国家电网公司 Q/GDW168－2008《输变电设备状态检修试验规程》国家电网公司交流高压电容器检修规范3 总则3.1 状态检修实施原则状态检修应遵循“应修必修，修必修好”的原则，依据设备状态评价的结果，考虑设备风险因素，动态制定设备的检修计划，合理安排状态检修的计划和内容。

并联电容器装置（集合式电容器装置）状态检修工作内容包括停电或不停电的测试、试验和检修维护工作。

3.2 状态评价工作的要求状态评价应实行动态化管理。

每次检修或试验后应进行一次状态评价。

3.3 新投运设备状态检修新投运设备投运初期按公司状态检修管理规定，应进行例行试验，同时还应对设备及其附件（包括电气回路及机械部分）进行全面检查，收集各种状态量，并进行一次状态评价。

安排首次试验时，宜不受规程“例行试验”项目的限值，根据情况安排检修内容，适当增加“诊断试验”或交接试验项目，以便全面掌握设备状态信息。

3.4 老旧设备的状态检修对于运行20年以上的设备，宜根据设备运行及评价结果，对检修计划及内容进行调整。

4 检修分类按工作性质内容及工作涉及范围，并联电容器装置（集合式电容器装置）检修工作分为四类：A类检修、B类检修、C类检修、D类检修。

其中A、B、C类是停电检修，D类是不停电检修。

4.1 A类检修A类检修是指并联电容器装置（集合式电容器装置）本体的整体性检查、维修、更换和试验。

开口三角电压保护整定值计算本文推导了集合式并联电容器单星形接线采用开口三角电压保护整定值的关键参数k值的表达式。

表达式中相关的参数因便于了解，使整定公式更趋实用化。

1 前言集合式并联电容器一般是采用若干具有内熔丝的元件封装在一个注油的铁壳内，构成电容器单元，再由数台电容器单元先并后串，再封装在一个浸满油的铁箱内组成。

其一次接线大都采用单星形接线，如果该电容器采用六个瓷套引出，它的内部故障、继电保护必然采用开口三角电压保护方式。

但我们在实际工作中，发现一部分用户，对集合式并联电容器开口三角电压保护的整定计算存在模糊概念，甚至由于概念不清，把放电线圈仅作放电之用。

不用它的二次线圈作为开口三角电压保护的采样电路，而误认为电容器回路中设置了过流及速断保护就可以了。

这致使集合式并联电容器的安全经济运行，产生了隐患及不合格因数。

因此，本文力图抓住一些主要因数，而忽略一些不起主导作用的因数，推导其整定公式，澄清概念，以得出一个实用性的整定公式供参考使用。

集合式并联电容器的电容器单元内的元件，通常采用全并联方式，但也有采用具有二段串联的电容器单元。

本文仅讨论前一种情况。

2 实用公式的推导假设集合式并联电容器的A相作为故障相，每个电容器单元内的并联元件数为m，每个串联段的电容器单元并联数为M，每相串联段数为N，元件电容量为C y，串联电抗器感抗和电容器容抗的百分比为A，如图所示。

则当A相中，某串联段有k只元件因介质击穿，内熔丝熔断而退出运行，则有电路示意图A相容抗(1) A相阻抗(2) 健全相阻抗(3)设三相电源电压对称，则(4)其中a、a2为单位向量算子，分别为：(5)根据电路理论节点电压法，中性点零序电压为：(6)将(4)、(5)式代入上式，并合并同类项(7)将(2)、(3)式再代入上式，整理后得(8)由于故障相某串联段部份元件击穿，内熔丝熔断，使部分元件退出运行，使故障相电容量减小，容抗增大，故障相电压降增加，并且主要是由于故障相故障段电压降增加引起。

()()231311--=-N K N U B N U lm v cedz ()()[]2131322-+--=-M Mn N K N U B N U lm v cedz ()()[]2131323+--=-M N K N U B N U lm v cedz 3/11000=ce U 231---ñññdz dz dz U U U 电容器内部故障保护= 保护配置——鉴于不同产品、不同地域对电容器内部故障保护方式的选择、应用和认知不尽相同，故在GB50227中的第6.1.1条款对此归结为：“电容器故障保护方式应根据各地的实践经验配置”。

= 保护配置——以电容器单台容量的大小和电容器内部的接线方式的区别来选择主保护方式；以电容装置的容量与电压等级的区别来选择电容器组的接线与不平衡保护方式。

= 后备保护——应考虑主保护失效后，后备保护还能起作用。

即当外熔丝或内熔丝失效后，故障电容器进入无内外熔丝保护的故障状态，后备保护能起作用。

5 不平衡保护作用应充分发挥首先分析按保护配合整定的原则设置的不平衡保护在主保护外熔丝或内熔丝失效后能否起到保护作用？以单星形开口三角电压保护为例：与外熔丝配合整定值： （1）与内熔丝配合整定值： （2） 无内外熔丝保护时整定值： （3） 例如N =1、M =4、 V 、N v=110、K lm =1.2、B 1=1.1、n=4、B 2=1.2，可求得N dz-1=14.4V、U dz-2=0.78V、U dz-3=2.6V 。

可见， 。

其结果表明：当内熔丝保护失效时，不平衡保护可以起到保护作用；当外熔丝失效时，在电容器内部元件过电压允许值范围内（即使是西安ABB 公司提出的允许B 2=1.8，其时保护动作值U o=12.6V），是无法驱动不平衡保护动作，除非故障继续发展，当电容器内部元件串联段击穿率超过50%以上时，保护才能动作。

如何实现在电容器内部元件串联段全击穿之前保护能动作跳闸？——这是第一个问题。

10kV并联补偿电容器保护的整定摘要：本文介绍了10kV并联补偿电容器保护的整定计算方法。

关键词：10kV；并联补偿电容器；继电保护；整定计算1 10kV并联补偿电容器保护配置原则1.1 延时电流速断保护并联电容器在正常情况下，有躲过涌流的能力，但当系统发生短路故障时，电容器组能迅速的脱离系统。

为此，将电容器组设置延时电流速断保护。

1.2 过电流保护保护电容器引线上的相间短路故障或在电容器组过负荷运行时使开关跳闸。

为避免合闸涌流引起保护的误动作，过电流保护应有一定的时限，可躲过涌流的影响。

1.3 过电压保护防止系统稳态过电压，电容器在过高的电压下运行时，其内部游离增大，可能发生局部放电，使介质损耗增大，局部过热，并可能发展到绝缘被击穿。

因此应保持电容器组在不超过最高容许的电压下运行。

1.4 低电压保护防止空载变压器与电容器同时合闸时工频过电压和振荡过电压对电容器的危害，这种情况可能出现变电站事故跳闸、变电站停电、各配电线路切除。

变压器和电容器构成的振荡回路可能产生振荡过电压，危及设备绝缘。

电容器如果还接在母线上，突然来电时，电压升高，击穿电容器。

因此安装低电压保护，当母线电压降到额定值的60%左右时动作将电容器切除。

1.5 不平衡电压保护电容器发生故障后，将引起电容器组三相电容不平衡。

根据这个原理，国内外采用的继电保护方式很多，大致可以分为不平衡电压和不平衡电流保护两种。

这两种保护，都是利用故障电容器被切除后，因电容值不平衡而产生的电压和电流不平衡来启动继电器。

这些保护方式各有优缺点，可以根据需要选择。

单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。

对于没有放电电阻的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处，保护采集到差电压后即动作跳闸。

电压为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U2 整定计算方案2.1 延时电流速断保护a.速断保护电流定值按电容器端部引线故障时有足够的灵敏系数整定，一般整定为3～5倍额定电流。