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摘要：电能是现在工业生产的的主要能源和动力，是社会发展和进步必不可少的保障。随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，电力负荷显著增长，由此对供电可靠性的要求也越来越高。在如此形势下，加强对电力系统的维护显得愈加重要，而继电保护正是最重要的保护手段之一。本文首先介绍电力电容器继电保护几种主要的保护类型、保护原理和作用。再根据继电保护实际工作情况，介绍了日常工作中继保人员如何完成电力电容器保护逻辑试验工作，包括具体步骤、操作方法和注意事项。
关键词：继电保护；电力电容器；逻辑试验
1.导言
随着国民经济和电力事业迅速发展，装机容量和电网规模在日益增大，人们对电力系统中设备的运行可靠性要求不断提高。为了补充电力系统无功功率的不足，提高功率因数，改善供电质量，在变电站中广泛使用无功补偿并联电容器组。电容器在运行中常发生过电流、过电压，为了避免电容器在运行中受到过电压、过电流的影响，研发出针对电容器的保护。保护装置的作用是当电容器发生故障时，通过开关跳闸，隔离故障，将电容器退出运行。
继保人员需根据运行维护管理规定，定期对电容器进行检查，以便及时了解和掌握电容器的运行情况，采取有效措施，力争把故障消除在萌芽状态之中，从而保障电容器的安全运行。
2电力电容器继电保护基本概况
2.1 电力电容器的故障类型
电力电容器的故障分为内部故障和外部故障。电力电容器组一般都是由多个电容器串并联组成，当单个电容器被击穿后，容易因两端电压升高导致其他电容器的连续击穿。同时，内部电流增大，温度升高，可能引起漏油或者鼓肚甚至爆炸，【1】从而引发内部故障。系统异常，发生外部故障时，容易导致电容器失压、过压，使得电容器温度过高，破坏其内部绝缘介质，威胁到电容器的安全运行。【2】
2.2电力电容器的保护
针对电容器可能发生的故障，结合实际工作，本文主要采用四方生产的CSC-221系列电容器保护测控装置进行分析，说明保护的工作原理。CSC-221A、CSC-221B装置保护功能有两段式过流保护、两段定时限零序过流保护、过电压保护、低电压保护、三相式不平衡保护等。【3】
1、两段式过流保护
过流保护，顾名思义，就是利用电流增大的短路故障特征实现的保护。继电保护装置通过电流电压采样进行判断，当电流增大至超过整定值，保护动作，出口跳闸。Ⅱ两段过流保护的电流、时间定值可独立整定，且其判别逻辑一致。
动作条件：
其中，Idzn为n段电流定值，IΦ为相电流；Tn为n段延时定值。
2、两段定时限零序过流保护
在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，一般采用零序过流直接跳闸，也可选择只告警不跳闸。两段定时限零序过流保护的电流、时间定值可独立整定。
动作条件：
其中，3I0为零序电流，Idn为n段零序电流定值，Tdn为n段延时定值。
3、过电压保护
过电压保护的配置是为了防止配电系统运行电压过高危及电容器组的安全，在投切开关的过程中可能引起系统谐振，致使电容器所在母线电压升高，从而引起外部过电压。而因故障切除部分电容时，电容器之间的电压分配也出现异常，从而引起内部过电压。按内部过电压整定会引起灵敏度偏高，因此过电压保护主要是针对外部过电压。【4】
过电压保护的动作条件：
①任一线电压大于定值
②时间大于定值
③断路器合位
4、低电压保护
低电压保护的动作条件：
①三个母线线电压均低于低电压定值
②本线路三相电流均小于有流整定值
③线电压有压超过2秒，即电压下降沿动作
④断路器必须在合位
⑤延时时间到
5、三相式不平衡保护
电容器利用不平衡保护来反映内部故障。三相式不平衡保护有不平衡电压和不平衡电流两种，通常根据电容器的接线来决定采用哪种保护。
单星型电容器通常采用不平衡电压保护【5】，其接线如图2-1所示。不平衡电压保护一般为差压保护，原理与电路分析中串联电阻的分压原理类似，通过采集同相电容器两串联段之间的电压，并将其进行比较。正常状态下，两段的容抗相等，各自电压相等，因此两者的压差为0。当故障出现时，由于容抗的变化而使各自分压不平衡而产生压差，压差超过整定值，保护动作。
图2-1. 单星型接线差压保护
双星型电容器通常采用不平衡电流保护，其接线如图2-2所示。不平衡电流保护俗称差流保护，差流保护利用故障时，故障相容抗发生变化，其电流与正常相电流间形成差流，达到整定值时，保护动作。差流保护是CT在两组电容器中性点的连线上，检测电容器组三相不平衡电流来判断电容器组内部是否发生故障，从而给出报警信号或跳闸信号使电容器组退出运行。
不管差压还是差流，都是利用电容器故障后，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。【6】
图2-2. 双星型接线差流保护
保护装置中三相式不平衡保护的动作条件：
①三相不平衡输入量中的任一相（三相式）大于不平衡整定值
②断路器在合位
③延时时间到
3 电力电容器的逻辑试验过程
电力电容器的保护装置一般就地安装在高压室内。开始作业，要做好安全措施，确认与运行设备关联的电压回路已断开，至PT侧的端子用绝缘胶布封好，防止PT短路。进行逻辑试验之前，对装置CPU、DSP软件版本以及零漂进行检查，确保不存在逻辑之外的安全隐患，再进行交流采样检查，查看电流电压采样是否与测试仪输出一致。逻辑试验过程将针对过流保护和不平衡保护的校验进行详细分析，其他保护类同。
3.1逻辑试验
1、过流保护校验
过流保护是主保护，在发生故障时能够迅速切开开关。过流保护校验的步骤如下：
①确保断路器在合闸位置；
②将试验线按图纸接入电流端子保护组；
③参考定值，加入相应的试验电流值，并确定加量时间大于整定值时间。
经过流保护校验可知，在1.05倍电流整定值时，保护可靠动作，在0.95倍电流整定值时，保护可靠不动作。查看装置动作报文正确，且所测得的动作时间与定值单一致。
2、不平衡保护校验
进行不平衡保护校验时，应先确认是不平衡电流还是不平衡电压，即平时所说的差流差压。装置CSC-221A采用差压保护，CSC-221B采用差流保护。针对CSC-221B装置，则检验差流保护。按照图纸将电流试验线插入试验端子，加入定值电流。任一相的电流值大于不平衡整定值（三相式），保护则动作。
3、有流低压闭锁校验
在电容器运行的时候，如果PT或电容器保护电压二次回路发生故障，保护装置会收到失压信号，但此时电容器本体并没有故障，并不是真正的失压，仍然有电流进入CT二次回路，低电压保护不应该动作。有流低压闭锁就是保证电容器保护在这种状况下不会误动作。
进行有流低压闭锁校验时，先将电流电压试验线插入试验端子，试验仪可采用状态序列菜单，设置两个状态，状态1为正常状态，状态2加入定值电流，并三相加入低压定值。此时，保护不应动作。也可将电流设为0，保留电压值，验证保护可靠动作。
总结
电力电容器保护辑试验工作是继保作业人员需要掌握的内容，利用测试仪进行保护逻辑的验证也是继保自动化日常工作中的重点。进行保护逻辑试验时，需要结合装置图纸、说明书，在了解保护原理的基础上去做逻辑试验，有助于理清作业思路。
参考文献
[1]刘金辉.电力变压器故障监测与电容器保护系统研究.[D].天津：天津大学，2009
[2]范俊华.电力电容器测控保护装置的原理与设计.[D].合肥工业大学。2012
[3]CSC-220系列数字式保护测控装置说明书
[4]张雄伟.并联电力电容器保护.[J]电力电容器与无功补偿.2008，29(6)
[5]李嵘.并联电容器差动保护的分析.[R]第十届全国保护和控制学术研讨会.2005
[6]陈林勇.浅析电容器组不平衡电压与差压保护.[J].大科技，2014（1）：50
论文作者:沈琼妹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/17
标签：电容器论文; 电流论文; 过电压论文; 不平衡论文; 电压论文; 定值论文; 故障论文; 《基层建设》2018年第27期论文;