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电容器保护原理及功能
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专注微机保护

时间 : 2022-01-02 09:00 浏览量 : 43

   两段式相间过电流元件 , 保护电容器组与断路器之间的引线、绝缘子、套管间的相间短路故障,同时也可作为电容器内部故障的后备保护。

电容器保护装置

   电容器组回路一般不装设电流速断保护,因为速断保护要考虑躲过电容器组合闸冲击电流及对外放电电流的影响,其保护范围和效果不能充分利用。

   过电压保护原理及功能   由于系统负荷变化等原因,系统电压也经常变化。电容器输出的无功功率和内部有功功率损耗与两端电压的平方成正比,即Qc=ωCU2 P=ωCU2tgδ。当运行电压过高时,箱壳内的有功损失增加的很快,使电容器内部产生的热量超过电容器冷却作用所能散到周围空气中的热量时,热平衡就被破坏,温度升高,游离增大,使介质老化,寿命降低。除造成电容器外壳膨胀外,由于热击穿发展,造成局部地方击穿,易引起电容器爆炸。故电容器需装设较完善的工频过电压保护,确保电容器在不超过最高允许电压下和规定的时间范围内运行。

   国家标准规定,电容器允许的工频过电压最大持续时间为:在1.1倍额定电压下,可长期运行;在1.15倍额定电压时,每24小时可运行30min;在1.2倍额定电压时,为5min;在1.3倍额定电压时,为1min。

为保证瞬时出现过电压后,过电压元件能可靠返回,过电压元件宜有较高的返回系数,可取0.95(>0.98)。

过电压元件电压取自母线PT。为避免在母线单相接地时过电压保护误动,电压采用线电压。

由于电压取自母线PT,为防止电容器未投入运行时,母线电压过高误切电容器,过电压元件中加有断路器合位判据。   

低电压保护原理及功能

   从电容器本身特点看,运行中的电容器如果突然失去电压,对电容器本身并无损害。但可能产生以下后果:①当变电站电源侧断开、事故跳闸或电压急剧下降时,如果电容器还接于母线上,则当电源重合闸或备用电源自投后,母线电压很快恢复,在电容器的残压还未降到0.1倍的额定电压的情况下,就有可能使电容器承受高于1.1倍的额定电压而损坏。②当变电站断电恢复时,若变压器带电容器合闸,可能产生谐振过电压,使电容器损坏。③变电站断电恢复的初期,若变压器还未带上负荷或负荷较少,母线电压较高,也可能引起电容器过电压。故加设低电压保护,且其动作时限应小于上级电源进线重合闸或BZT的动作时限(变压器保护或其它保护跳开母线进线断路器时,应同时联跳电容器,但若加设低电压保护,且其动作时限整定适当,可不联跳电容器)。

   低电压保护电压取自母线PT,为防止电容器未投入运行时,母线电压过低误切电容器,低电压元件中加有断路器合位判据。为避免在PT断线时低电压保护误动,电压采用线电压,由软件计算得出;且可通过控制字选择是否经有流闭锁。

过负荷保护.  

   电容器组的过负荷是由系统过电压及高次谐波引起,按照国标规定,电容器应能在有效值为1.3倍额定电流下长期运行,对于电容量具有最大偏差的电容器,过电流值允许达到1.43倍额定电流。

   由于按规定电容器组必须装设反映母线电压稳态升高的过电压保护,又由于大容量电容器组一般需装设抑制高次谐波的串联电抗器,故可以不装设过负荷保护。仅当该系统高次谐波含量较高;或电容器组投运后经实测,在其回路中的电流超过允许值时,才装设过负荷保护,保护带时限动作于信号。为与电容器的过载特性相配合,宜采用反时限特性。

单相接地保护原理和功能

   并联电容器组是否要装设单相接地保护,要根据电容器组所在电网的接地方式来确定。对不接地系统,电容器组中性点又不直接接地,不管电容器组放在绝缘支架上还是放在地上,都不是网络自然电容的组成部分,故可不再装设单相接地保护。目前我国在中性点非直接接地系统中,并联电容器装置的接线常为Y接线或双Y接线。高压和超高压和超高压中性点直接接地系统中或直流输电系统交流侧的并联电容器装置,一般采用Y0接线。

反映电容器组内部故障的不平衡保护

    大容量的并联电容器组,是由许多单台电容器串、并联(一般为先并后串)组成。一台电容器故障,由其专用的熔断器切除,而对整个电容器组无甚大影响,因为电容器具有一定的过载能力,且在设计中进行设备选择时,一般均留有适当裕度。但当多台电容器故障并切除后,就可能使留下来继续运行的电容器严重过载或过电压(电容器切除后,故障段容抗增大,端电压随之升高可能>1.1额定电压)而受损害,故需考虑保护措施,常用不平衡保护。保护的原理是反应一组电容器中健全部分与故障部分之间的差异(电流或电压)。电容器组的接线方式(三角形、星形和双星形)不同,构成不平衡保护的方式也不同。常用的保护方式有:零序电压保护(开口三角电压保护)、中性点不平衡电压或电流保护、电压差动保护、电桥差电流保护。所谓电容器组的零序电流平衡保护,就是在星形接线的两组电容器的中性点连线上安装零序电流互感器和零序电流继电器。这样,当某一相的电容器在运行中出现故障时,由于中性点上产生零序电流,零序电流互感器就会起动零序电流继电器,使开关跳闸,从而可以断开电容器组,防止故障继续扩大。)

   放电线圈适用于35kV及以下电力系统中, 与高压并联电容器组并联连接,使电容器从电力系统中切除后的剩余电荷迅速泄放,电容器的剩余电压在规定时间内达到要求值.带有二次线圈,可供线路监控.

   放电线圈是电容柜常用的放电元件,有时放电线圈会用放电PT代替,电容器放电采用放电线圈还是电压互感器主要看电容器的容量,一般小容量电容放电用电压互感器即可,大容量电容肯定要用放电线圈。

在电容器停电时,放电线圈作为一个放电负荷快速泄放电容器两端的残余电荷,标准上高压好象是要求退出的电容器在5秒之内要使其端电压小于50V。

   在运行时放电线圈作为一个电压互感器使用,其二次绕组常接成开口三角,从而对电容器组的内部故障提供保护(不能用母线上的PT)。我们常说电容器组的开口三角形保护、不平衡电压保护,零序不平衡保护实际就是这种保护。而此种保护大量地用在10KV的单Y接线的电容器组中。

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