电容器非故障状态下保护跳闸的处理方法

发布时间:2012-08-28

 

电容器非故障状态下保护跳闸的处理方法

  一.事故过程

  某变电所10kV末端的变电所,10kVⅠ、Ⅱ段母线分别装设有BWF-11/3900kvar和1200kvar两台密集型电容器,其额定电流分别为47A和63A。该两台电容器在起初投入运行时较为正常,然而经过数月的运行之后,多次发生过电流保护动作跳闸的故障,运行人员一度曾怀疑电容器内部有故障,经对两台电容器及保护回路和定值进行检测,未发现其问题,再次投入运行时也没发生异常,但当在110kV系统投入10000kVA及以上容量变压器时,本站运行中的电容器再次发生过电流保护动作而跳闸,此种情况在本站和上级枢纽站进行大容量变压器投入运行操作时得到验证。

  1原因分析

      系统内电压的突变

  经过现场工作人员认真分析,初步得出了电容器过电流保护动作跳闸的原因。

  当110kV系统投入10000kVA及以上容量变压器时,其激磁涌流是该变压器额定电流的6~8倍,由涌流衰减到正常值,其持续时间将随变压器容量的加大而延长,大容量变压器可达几十秒。也就是说,在投入大容量变压器时,相当于系统内突然增加了该变压器容量的6~8倍的感性负载,其负载电流也将随时间的推移而逐渐减小,直到恢复正常。因此,励磁涌流将引起系统电压在较短的时间内有较大的波动,尤其在投入变压器的瞬间,其电压波动的幅值大。此时10kV系统电压将随主网电压的波动而随之发生变化。由于系统电压在短时内发生的突变,决定了电容器极板上电荷量的变化;如果电压的变化率越大,极板上电荷量的变化率也越大,电容器的充放电的电流也就越大。

  根据给定的保护定值,经计算10kV系统电压在过(10~7.3kV)范围内发生变化,且时限过0.5s时,电容器过电流保护动作跳闸。

   谐波分量

  然而,系统内电压突变并非的事故原因。经过现场工作人员继续深入分析,找到了电容器跳闸的另一个非常重要的原因。

  变压器激磁涌流中,包含着很高的谐波分量,其中以二、三次谐波为主,在投入大容量变压器时,涌流中的谐波将波及到10kV网络,网络的谐波对并联电容器的运行有较大的影响,谐波电流叠加在电容器的基波电流上,使电容器运行电流的有效值增大,温升增高,当电容器运行电流过整定电流时,其保护将动作跳闸。

  同时,电容器对网络中的谐波电流还具有放大作用,有时会在电网中产生谐振,如此恶性循环,使电容器及电网中的其他设备受损,破坏其正常运行。电容器对网络中的谐波电流放大,是一个值得注意的问题,据有关资料表明,电容器对谐波电流一般放大2~5倍,谐振时高达30倍以上,这也是运行中的电容器非故障状态下跳闸的一个重要原因。

  2.分析结果

  通过以上分析,可以得出结论,即:电力电容器非故障状态下过流保护动作跳闸的主要原因是系统内电压的突变和谐波分量所引起的。而造成这两个因素的根源,是系统内投入了较大容量的变压器。这同电容器本身的内部故障而引起的过电流保护动作跳闸有本质区别,但从现象看,两者没有什么差异。但是,当运行中的电容器发生过电流保护动作时,运行人员不能正确判明是其内部故障还是受外界因素的干扰。

  3.处理对策

  (1)为避免其电容器非故障状态下过流保护动作跳闸,躲过其因系统电压波动而造成的影响,确保电容器的稳定运行,经查继电保护有关资料,可将电容器过电流保护定值,调整到额定电流的2~2.5倍,使其能躲过因系统电压的波动而引起的过电流。

  (2)在10kV母线上安装滤波器以吸收网络中的谐波电流和电压,提高电能质量,确保稳定运行。

  (3)为限制谐波对电容器的侵害,合理配置电抗器与电容器相串联,以削弱和控制其谐波电流对电容器的侵入和放大,保证电容器在电网中的安全运行。

  (4)系统内的谐波和大容量设备的操作,对运行中的电容器将产生较大的影响,如不采取相应的措施将直接威胁到电容器的使用寿命和网络中其他设备的安全。选配合适的电抗器与电容器串联,是确保电容器安全运行的技术手段。电抗器与电容器是一组设备的两个部分,串联的电抗器和电容器都应具有一定的过载能力,只要谐波电流和电压在不过允许值的范围内,电抗器和电容器就能安全可靠的运行。

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