某变电所一组电容器经常跳闸的分析及处理对策(省电机工程学会模板)

某变电所一组电容器经常跳闸的分析及处理对策
吴绍武
（江苏省电力公司淮安供电公司，淮安市解放西路101号 223002）
摘要：论文讨论分析了三个方面的问题：一是对110kV康马变等变电所出现的调度监控端或变电站现场测控装置潮流异常问题进行了分析，并进一步拓展分析各种接线错误情况下的潮流异常问题，以及对不同接线错误情况下如何运用相量图进行快速运算的技巧，并将分析结果分类、汇总成表，以方便保护人员今后工作中参考。

二是对变电所发生的几起压变损坏事故、几起10kV母线单相接地时保护测控装置相电压变化异常以及部分变电所长期存在、不明原因的10kV、20kV母线二次三个相电压不平衡的异常进行了分析，并提出了有效的解决、预防措施。

三是某110kV变电所10kV4号电容器投运以来多次因不平衡电压动作跳闸，跳闸过后再送电又能正常运行很长一段时间，检修试验人员对一次、二次设备检测多次未发现问题。

对此提出了不同的思路，并从理论上进行了详细的分析，由此找到了真正原因，使得问题得到了彻底的解决。

关键词：潮流压变电容器运行异常分析
0 引言
针对近两年处理、分析的几起典型问题进行了详细地剖析。

供班组人员学习和参考，并以此抛砖引玉，期望在今后工作中，班组人员能逐步形成不畏困难、善于分析、勤于钻研技术的良好风气。

1 某变电所一组电容器经常跳闸的分析及处理对策
某110kV变电所10kV4号电容器多次因不平衡电压动作跳闸，跳闸过后再送电又能正常运行很长时间。

保护、电气试验人员对一次、二次设备多次进行检查、调试，均未发现保护装置或电容器、电抗器、放电线圈等有任何异常。

厂家技术人员给出的解释是可能某只电容器因过热、内部断开与系统的连接，稍加分析此种说法禁不住推敲。

图1 电容器一次系统简易等效图
如图1所示，图中U N’N=(E A*C A+E B*C B+E C*C C)/(C A+C B+C C)，
式中，斜体字母表示为相量，正常字体为有效值，下同。

正常运行时，C A≈C B≈C C≈C，U N’N≈0，A相熔丝熔断后，该相电容将变小，设故障后A相电容容量为C A’=mC
（m<1），则
U N ’N =（m E A *C-E A *C)/(2C+mC ）=[(m-1)/(2+m)]*E A U C A =E A -U N ’N =3*E A /(2+m)
设电容器并联放电线圈的电压变比为K ，则放电线圈不平衡电压
U L =(U C A +U C B +U C C )/K=(E A +E B +E C -3*U N ’N )/K=-3*U N ’N /K
∴U L =3*[(1-m)/(2+m)]*E A /K ∴U C A =3*E A /(2+m)
U C B = U C C =√3（m 2
+m+1） *E A /(2+m) I C A = U C A /X C A =3*E A /[(2+m)*XC A ] = I C *3m/(2+m) 同理，I C B =I C C = I C *√3（m 2
+m+1） /(2+m)
式中，I C 为正常运行时电容器相电流，对于每相3只200kVar 的电容器， I C =Q C /Ue=3*200√3/10.5=98.97(A) 若现场A 相熔丝熔断一只，即m=2/3，则 I C A =3m* I C /(2+m)=0.75* I C =74.22(A),
I C B = I C C =√3（m 2
+m+1）* I C /(2+m)=0.94*I C =93.03(A) U C A ==3*E A /(2+m)=1.125*E A =6.82(kV)
U C B = U C C =√3（m 2+m+1） *E A /(2+m)=0.94 E A =5.70(kV)
此时，放电线圈的不平衡电压输出：U L =3*[(1-m)/(2+m)]*E A /K=0.375*E A /K ，A 相剩下的两只电容器每只电流、电压都上升了12.5%。

相量图如图2所示。

对于容量为200kVar 的单只电容器，其正常运行电流约33A, 如果电容器运行中因过热内部某处断开，若内部没有接触器或较大容量触点的继电器之类设备，电容器一定会因无灭弧能力而烧坏，且断开处若距离不大，将因承受6.82kV （1.125倍的额定系统相电压，按每相三只电容器考虑）的电压而击穿损坏。

不管是电流还是电压造成电容器损坏，该只电容器都不可能再投入运行，此其一。

如果运行中一相电容器组三只中退出一只，则放电线圈不平衡电压约为35.80V
（按放电线圈变比11/√3 ：0.1计算），或20.67 图2 电容器不对称运行时放电线圈二次不平衡电压相量图 V （按放电线圈变比11/√3 ：0.1/√3计算）,而电容器保护测控装置显示的历次动作电压在6V ～14V 之间变化，不应该是单只电容器退出运行（见下表），此其二。

排除了一次设备的因素，就要考虑二次回路的问题。

两个方面，一是保护装置不平衡电压采集回路故障、电压漂移造成保护误动。

二是放电线圈至保
N
N ’
A
B
C
U L
U B ＇
U C ＇
U A ＇
护装置的不平衡电压回路存在开路，L或N悬空、易产生感应电压造成保护误动。

停电检查保护装置正常，而放电线圈A、C相有两处螺丝很松动，因此此前测量放电线圈开口侧三相绕组串联电阻时数值在40Ω到20kΩ之间变化不定，旋紧螺丝后，再测量电阻为1.9Ω。

同时将N线接地补接好。

进一步分析，极端情况下如果一相电容器开路，在上述两种变比下，不平衡电压分别到达143.2V、82.68V；如果一相电容器短路，在上述两种变比下，不平衡电压将分别为286.4V、165.36V,具体统计见表1。

保护装置的保护电压一般按100V额定电压考虑，可见放电线圈变比选择11/√3 ：0.1是不合适的，即使不考虑某相单只电容器内部短路的异常运行情况（故障电容器电流为正常运行时的9倍，其熔丝应该很快熔断，然后不平衡电压会下降至35.8V），至少也应该选择11/√3 ：0.1√3的二次绕组。

表1 电容器不同故障下的不平衡电压一览表
单相一只电容器
退出单相两只电容器
退出
两相各一只电容
器退出
单相一只电容器
短路
单相所有电容器
退出
开口电压
（放电线圈变比：11/√3 ：0.1
35.8V 81.8V 40.9V 286.4V 143.2V
开口电压
（放电线圈变比：11/√3 ：0.1/√3）
20.7V 47.2V 23.6V 165.3V 82.7V
开口电压
（放电线圈变比：11/√3 ：0.1/3）
11.93V 27.3V 13.6V 95.5V 47.7V
再进一步分析，假设正常运行中每相有n只电容器，若某相其中m只电容器熔丝熔断，则该相电容器容量下降为正常值的（1-m/n）*100%，则该相剩余的每只电容器电流、电压将上升（m/n）/（3-m/n）*100%，可见该相熔丝熔断的电容器只数m越多，则该相剩余的每只电容器承受的电压、电流越高。

而该相总电流是减少的，为正常运行时的3（m/n）/（2+m/n）*100%，减少了（2n-2m）/（2n+m）*100%，而非故障相由于电压下降，每相总电流和每只电容器的电流也是下降的。

所以发生这种故障，电容器电流保护是不会动作的，如果电容器不平衡电压保护因定值或接线的原因导致未投，则故障相剩余电容器将因长期承受过电流、过电压而熔丝逐个熔断或电容器损坏，直至该相电容器全部退出运行。

反之如果某变电所运行中电容器组出现某相电容器熔丝全部熔断的情况，则首先应该考虑该电容器组不平衡电压保护是否有效投入。

结论
二次工作人员快速提高技术水平，一要肯干、二要肯专、三要勤于交流、不耻下问。

不要满足于对某个问题的一知半解，应该把自己掌握的知识、工作中处理的问题心得、积累的经验以及存在的疑惑主动和其他人交流，带动大家一起进步。

并在交流中发现自己原来的想法可能是错误的，或者说不够全面，进而使自己对一些问题的认识更深一个层次，如此良性循环，水平不断得到提高。

如果技术保守，只会使自己固步自封，技术水平长期徘徊在较低的层次。

参考文献：
无
作者简介：
吴绍武（1974年生），性别：男，籍贯：江苏淮安，职称：工程师，岗位：淮安供电公司检修试验工区变电检修主管A。