研究与开发
机电エ程技本2011年第40卷第1()期
高压
串联电容器不平衡保护的研究
罗慧卉1,邓昆英2
(1.华南理エ大学电力学院,广东广州510640;2.广东电网公司佛山供电局,广东佛山528000
摘要:高压串联电容器主要有日形接线和分支接线两种接线形式,分别针对这两种接线形式的电容器,定最推导了单个支路心
容器故障时不平衡电流与总电流的比值和过电压倍数,在此基础上,对这两种接线形式的电容器不平衡保护的动作特性进行了
分析
关键词:高压串联电容器;不平衡保护;接线方式
中图分类号:TM53
文献标识码:A
文章编号:1009-9492(2011)10-0090-03
Research on Unbalance Protection of High Voltage Series Capacitor
LUO Hui-hui, DENG Kun-ying'
(I Electrical Engineering College, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China 2 Foshan Power
Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation, Foshan 52800, China)
Abstract There are branch junction and H-shaped junction for high voltage series capacitors. In this paper, we derived quantitatively ratio
of unbalance current and total current and the over-voltage ratio when a single branch capacitor fault based on the two connection mode of
series capacitors. In addition, this paper presents the operation characteristics analysis of the capacitor unbalance protection of these two
connection mode
Key words: high voltage series capacitors; unbalance protection; connection mode
1引言
间测量电容器的电容值存在一定的困难,一般采
随着三峡工程、西南水电基地和西北煤电基用电容器不平衡保护检測电容器内部元件的故障。
地的开发建设,大容量、远距离输电及全国联网文献[2-4]对该类不平衡保护进行了有益探索,
是当前乃至今后相当长时间内我国电力发展的主但仍需进一步深化。
要特征。为了适应我国电网的互联和规模的扩大,2高压电容器的结构
电力行业面临的首要任务是提高电力系统稳态、暂
高压电容器主要有H形接线和分支接线2种
态稳定水平,提高高压输电线路的电力输送能力和
接线方法1,如图1所示。
输电可靠性。在电力系统中采用串联补偿电容器,
可以降低输电线路电抗,提高系统的稳定性[。
工程实际证明,串联补偿技术是提高高压输电线
路输送能力和调整电网电压的有效手段之
串联补偿中的每相串联电容器是由一定数量
的电容器元件串并联组成的,当一个电容器元件
发生短路或断路时,剩余的完好电容器元件承受
的电压升高,有可能引起新的元件击穿,剩余电
(a)H形接线
(b)分支接线
容元件上的电压继续升高,产生恶性连锁反应,
图1高压电容器的2种接线方式
最后使一台电容器贯穿性短路2。因此,及时地
检测电容器内部是否有元件损坏是保障电容器安
H形接线配置了不平衡电流TA和总电流TA
全运行的重要内容之一。由于在电容器运行期直接测量电容器的不平衡电流和总电流;分支接
收稿日期:2011-04-21
?90
机电工捏技水2011年第40卷第10
研究与开发
线配置了2个分支电流TA,电容器的不平衡电流元件?。可以证明,当一个桥臂发生电容器故障
和总电流通过计算得到。这2种接线方式各有利后,不平衡电流与总电流的比值仅与故障元件的
弊
个数及原电容器内部的串并联方式有关。因此
采用H形接线时,由于不平衡电流由TA直可以利用不平衡电流与总电流的比值作为保护判
接测得,不平衡电流测量精度仅与不平衡电流TA据。一般根据单一元件耐受过电压水平,确定损
特性有关,可以根据需要选择合适的,确保一个坏元件的个数,然后通过损坏元件个数求出不平
电容器元件损坏时流过不平衡TA的电流大于测衡电流与总电流的比值,以此作为保护动作定值。
量误差范围,保证测量值的有效性。这种接线方同时,根据与故障元件并联的非故障元件在该过
式适合于各类电容器,但TA选型时要针对不平电压水平下的耐受时间确定保护动作延时,这样
衡电流TA和总电流TA分别开展选型工作
可以保证定值的设定不受系统运行状态引起总电
采用分支接线时,不平衡电流为该分支电流流变化的影响,确保不平衡保护能准确动作。
TA的测量值之差,不平衡电流精度不仅取决于分3.1H形接线电容器不平衡保护的动作特性分析
支电流TA的自身特性,还取决于2个TA特性的
假定电容器中各支路结构相同,且各支路电
一致性。分支接线方式适合于一个电容器元件损容值相等,其中一条支路电谷器可等效为如图2
坏将导致不平衡电流有较大变化的无熔丝电容器。所示,由m行n并电容器元件组成,则每条支路
由于分支电流TA采用同一类型,减少了TA选型
的电容器值为C=c,式中co为单个电容器元件
的工作量,但必须确保不平衡电流TA的误差满
足工程需要,必要时需要进行TA的特性匹配工
的电容值。
作
当某条电容器支路中有x个电容器元件损坏
电容器通常由多个电容器单元串并联构成,时,则该条支路的电容器值为c=n《x)g
而每个电容器单元内部又由若于只电容元件串并
7-元
联组成。电容器单元的内部结构如图2所示5。
不平衡电流占总电流的比例为:=±
2(C+C)
4mn-4mx+2/
为简化分析,假设故障前后整
个高压电容器承受的电压保持不变,则可知与故
行
障电容器元件并联的元件将承受过电压,且过电
压倍数为U
4mn-4ma+3x
3.2分支接线电容器不平衡保护的动作特性分析
图2电容器单元的内部结构图
当某条电容器支路中有x个电容器元件损坏
3串联电容器不平衡保护的原理
时,则不平衡电流占总电流的比例为
1+2
在电容器运行期间测量电容器电容值,由此
,仅与故障电容器元件并联
州断是否有电容器损坏、实现电容器单元的在线
Crc=Mn-2m+
监测存在一定的难度。主要原因有以下方面
的元件承受过电压,且过电压倍数为=
(1)系统的运行状态随时变化,电容器暂态
mnれーm%+究
测量阻抗和稳态测量阻抗有一定差异;
(2)电容器单元内部有许多电容器元件,如
4算例分析
果只损坏一个电容器元件,电容器阻值变化很小,
设某一高压串联电容器采用H