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6,保護裝置和投切裝置6 1 保護裝置6、1，1 并聯(lián)電容器裝置的單臺電容器內(nèi)部故障保護,通常有以下3種方式,內(nèi)熔絲加繼電保護。外熔斷器加繼電保護和無熔絲僅有繼電保護，外熔斷器加繼電保護方式,在國內(nèi)大部分地區(qū)的中小容量電容器組上采用 內(nèi)熔絲加繼電保護方式.前幾年主要是進口電容器和集合式并聯(lián)電容器采用，近期 我國發(fā)展起來的大容量單臺電容器裝設有內(nèi)熔絲 也采用這種保護、電容器內(nèi)部沒有熔絲保護，又不裝設外熔斷器僅采用繼電保護 這種方式也比較少。需要說明。還有一種雙重熔絲保護、內(nèi)熔絲電容器又裝設單臺電容器外部熔斷器 僅僅少數(shù)工程采用這種方式.在、內(nèi)熔絲,繼電保護,外熔斷器，方式中的外熔斷器僅作為短路保護。采用外熔斷器是為了克服內(nèi)熔絲的保護死區(qū)。即 電容器內(nèi)部引線之間短路和電容器套管閃絡擊穿、以及作為電容器內(nèi)部元件串聯(lián)段發(fā)生擊穿短路，內(nèi)熔絲保護失效、的后備保護。鑒于這種保護在電容器內(nèi)部元件發(fā)生故障時是由內(nèi)熔絲來切除的 隨著元件被切除增多電容減少，故障電容器工作電流反而減小，因此.在內(nèi)熔絲發(fā)揮有效保護作用的過程中。外熔斷器不起作用.在這種情況下,外熔斷器的開斷小容性電流的性能和功能不起作用 只有在內(nèi)熔絲失效。電容器故障發(fā)展成貫穿性短路時.外熔斷器才起作用,開斷來自相鄰電容器的放電電流或開斷工頻容性大電流,從而迅速切除故障電容器 在雙重熔絲保護中外熔斷器僅作為內(nèi)熔絲的后備保護.要求它具備耐爆能量和開斷容性大電流性能。宜選用限流式熔斷器 但實際情況是、外熔斷器仍然采用噴逐式.噴射式、它開斷大故障電流性能不理想、保護效果不佳。由于雙重熔絲保護不能取得令人滿意的效果,也不是電容器保護標準上推薦的方式。本規(guī)范取消這種方式 本條規(guī)定的含義在于。為了電容器的安全運行、單臺電容器內(nèi)部故障保護不能缺少、但裝設哪種方式 內(nèi)熔絲,外熔斷器或繼電保護.取決于兩點。一是電容器本體情況.是否具備裝設內(nèi)熔絲條件、無內(nèi)熔絲電容器是否能選擇得到合格的外熔斷器。額定電流超過50A無試驗合格的熔斷器產(chǎn)品供選擇,二是本地區(qū)的實踐經(jīng)驗，本條修訂條文特別提出了應在滿足并聯(lián)電容器組安全運行的前提下，根據(jù)當?shù)貙嵺`經(jīng)驗選擇保護方式的要求 本條不做限制性規(guī)定.留有選擇的余地.6。1 2.電容器發(fā)生故障以后,其電容量發(fā)生變化、將引起電容器組內(nèi)部相關(guān)的兩部分之間的電容量不平衡,利用這種特性可以構(gòu)成各種保護方式,本條第1款、第4款所列的4種保護方式是最常用的 其基本原理是利用電容器組內(nèi)部相關(guān)的兩部分之間電容量之差。形成的電流差或電壓差構(gòu)成的保護,故稱為不平衡保護。不平衡電流保護或不平衡電壓保護、單臺電容器內(nèi)部故障保護可以選擇內(nèi)熔絲 外部熔斷器或繼電保護 為防止電容器組內(nèi)部故障、某一臺或幾臺電容器故障,必須裝設不平衡保護，不同電壓與不同容量的電容器組有不同的接線方式。不同接線方式又有不同的不平衡保護方式供選擇，無論哪一種電容器組都必須配備一種不平衡保護 這是電容器保護的重要原則,必須遵循、本次修訂增加了對于110kV及以上電壓等級并聯(lián)電容器裝置應使用雙橋差保護、原因是隨著容量的增加。一組并聯(lián)電容器所含電容器臺數(shù)更多.如66kV電壓等級并聯(lián)電容器裝置容量一般不超過120Mvar，但110kV電壓等級并聯(lián)電容器裝置容量達到240Mvar、對110kV并聯(lián)電容器裝置若仍采用單橋差保護.其靈敏度雖仍能滿足要求、但較66kV及以下并聯(lián)電容器裝置保護靈敏度已大大降低.根據(jù)目前1000kV特高壓變電站工程經(jīng)驗、110kV電壓等級并聯(lián)電容器裝置采用雙橋差保護更加合理 電容器發(fā)生故障,最顯著的特征是引起電容器電壓升高.一旦電壓升高超過允許值，保護必須動作.電容器的IEC標準和我國國家標準。均規(guī)定了電容器長期運行的工頻過電壓倍數(shù)。據(jù)此。形成了各種不平衡保護動作條件.不平衡電流保護其實質(zhì)仍然是電容器過電壓,各種保護方式的采用情況大致是,單臺電容器內(nèi)熔絲與繼電保護配合、現(xiàn)在已是常用保護方式，外熔斷器與繼電保護配合的保護方式將會逐漸減少,無熔絲電容器組采用不平衡保護作為單臺電容器和電容器組內(nèi)部故障保護、這種方式在工程中采用較少、工程中常用的不平衡保護有以下4種。1，開口三角電壓保護，三相電壓不平衡保護 將放電線圈的一次側(cè)與單星形接線的每相電容器并聯(lián).放電線圈的二次線圈接成開口三角形,在三角形連接的開口處接一個低整定值的電壓繼電器、這樣就構(gòu)成了開口三角電壓保護。這種保護方式的優(yōu)點是,不受系統(tǒng)接地故障和系統(tǒng)電壓不平衡的影響、不受三次諧波的影響、靈敏度高,使用的設備數(shù)量少、安裝簡單，是國內(nèi)中小容量電容器組。20Mvar及以下。常用的一種保護方式、10kV電壓等級中應用最多，應當注意，當這種保護用于多段串聯(lián)的電容器組時、由于放電線圈的電壓變比大，保護動作信號小，保護整定值難以與電容器內(nèi)熔絲配合。放電線圈三相性能差異和電源三相不平衡都會產(chǎn)生起始不平衡電壓 將影響保護靈敏度。2,電壓差動保護 必須具備的條件是電容器組每相要有兩個及以上的串聯(lián)段組成、兩個串聯(lián)段的電壓值相等,也可以不相等,而且，采用不相等配置方式可以提高保護靈敏度。在集合式電容器上早就這么用了 放電線圈的兩個一次線圈電壓應與串聯(lián)段的電容器端電壓相配合.放電線圈的一次線圈與電容器并聯(lián)連接，放電線圈的兩個二次線圈,按差電壓接線并連接到電壓繼電器上，即構(gòu)成了電壓差動保護.這種保護方式的優(yōu)點是。不受系統(tǒng)接地故障和系統(tǒng)電壓不平衡的影響、動作比較靈敏，根據(jù)動作指示可以判斷出故障相別，這種保護方式的缺點是。使用的設備比較復雜、特殊情況需要增加設置電壓放大回路.對稱故障時,保護不會動作，這種保護10kV電壓等級較少采用。主要用于35kV電壓等級 容量不超過20Mvar、應當注意,這種保護的靈敏度也要受放電線圈性能的影響,當電容器組的串聯(lián)段增多時、保護靈敏度顯著降低,使適用范圍受到限制，3、橋式差電流保護,當電容器組的串聯(lián)段數(shù)為雙數(shù)并可分成兩個支路從而形成橋接線時，在橋路上接一臺電流互感器、即構(gòu)成橋式差電流保護，這種保護最先是在東北地區(qū)的66kV電容器組上采用?，F(xiàn)在 大容量35kV電容器組也開始采用,其優(yōu)點是,由于保護是分相設置的，根據(jù)動作指示可以判斷出故障相別.不受外界因素影響。保護靈敏度高,缺點是發(fā)生對稱故障時 保護不動作,需要注意 為了耐受故障狀態(tài)時的涌放電流,不平衡保護用電流互感器需選擇加強絕緣型或在滿足保護靈敏度的前提下提高變比。但也有大容量的內(nèi)熔絲電容器組.為了保證安全選擇特殊變比的電流互感器。變比有,5。1A或3.1A甚至1，1A,4.雙星形中性點不平衡電流保護.將一組電容器分成兩個星形電容器組 其容量相等，也可以不相等 原理可行，也有保護整定計算公式.就是在實際工程中少有應用、在兩個星形接線的中性點間裝設小變比的電流互感器,即構(gòu)成了雙星形中性點不平衡電流保護、這種保護在10kV和35kV兩種電壓等級都有應用,并有成功的經(jīng)驗 保護的優(yōu)點是 若三相與兩臂電容量均衡、則保護不受外界影響，保護靈敏度高，其缺點為。電容器組安裝時調(diào)平衡較麻煩,對稱故障時保護不動作，應當注意 容量超過20Mvar的電容器組 由于保護靈敏度不夠。已經(jīng)出現(xiàn)不少事故?，F(xiàn)在均以橋式差電流保護替代、中性點連線上的電流互感器選擇時 應選加強絕緣型CT,或在滿足保護靈敏度的前提下提高變比的CT 以耐受故障狀態(tài)時的涌放電流不損壞,上述4種保護方式也可檢測單臺電容器故障、因此，可用來作為單臺電容器內(nèi)部故障保護.無論是不平衡電流或是不平衡電壓.保護整定原則都是一致的,當采用外部熔斷器保護時.一臺或多臺電容器的外部熔斷器熔絲熔斷后 將引起正常電容器過電壓、不平衡保護整定值按單臺電容器過電壓允許值確定 電容器工頻過電壓允許值按電容器額定電壓的1、05倍。這在標準中是有規(guī)定的 當采用內(nèi)熔絲保護和無熔絲保護時,不平衡保護的整定值應按故障電容器內(nèi)部正常元件的過電壓不超過允許值確定.電容器元件過電壓允許值通常按1,3倍。為了避免由投切或其他瞬態(tài)過程引起保護誤動作 不平衡保護應有一定延時,典型的延時整定為0,1s，1。0s 對于裝設有外部熔斷器的電容器組、不平衡保護與熔斷器的配合也是特別重要,需要說明。不平衡保護，不平衡電流或不平衡電壓。有一個通病。當出現(xiàn)對稱故障時。如雙星形接線的同相臂上出現(xiàn)相同故障,不能反映，對外熔絲電容器組來說 由于電容器臺數(shù)并不是很多.發(fā)生對稱故障的概率很小，問題也就不大 但對內(nèi)熔絲電容器組的電容器元件確是非常之多、發(fā)生對稱故障的可能性大大增加,這是應當注意的問題之一，內(nèi)熔絲電容器組還有兩個應注意的問題、內(nèi)熔絲電容器隔離元件引起的電容量變化比外熔絲隔離整臺電容器要小得多。要求保護必須非常靈敏 保護的動作值還必須躲過電容器組的起始不平衡值、內(nèi)熔絲電容器元件過電壓比單臺電容器整臺過電壓更早.更高.因此 保護整定值應按元件過電壓允許值考慮，不平衡保護的另一個問題是起始 或初始，下同。不平衡值,電流或電壓、起始不平衡最好為零、由于電容器制造都有誤差 就是運行時太陽照射不均衡，都會引起各部分之間電容偏差 所以 起始不平衡為零是達不到的.電容器安裝時經(jīng)過調(diào)配，應使不平衡量小于一臺電容器故障時引起的不平衡量，便于保護識別而動作、否則，就要有相應的措施.不平衡保護的整定值應根據(jù)不同保護方式進行取值，當采用外熔斷器保護時、不平衡保護按單臺電容器過電壓允許值整定。當作為單臺電容器內(nèi)部故障時應按單臺電容器內(nèi)部元件故障率進行保護整定計算。采用內(nèi)熔絲保護和無熔絲保護的電容器組，不平衡保護按電容器內(nèi)部元件過電壓允許值整定.6.1。3,針對并聯(lián)電容器裝置外部引線和配套設備的短路故障.設置帶有短延時的速斷保護和過流保護。動作于跳閘 由總斷路器與分組斷路器控制多組電容器分別投切時.電流保護可裝設在總回路上.可配置成兩段式保護。第一段為短時限的速斷保護。第二段為過流保護,與分組過流保護相配合 當串聯(lián)電抗器裝設在電源側(cè)時，分組回路保護動作跳開本回路斷路器、分組斷路器不滿足開斷短路電流要求時,電抗器前短路應跳開總斷路器。當電抗器裝設在中性點側(cè)時，短路故障均應跳開總斷路器、應采取措施,加大相間距離。或連接導線采用絕緣材料封包.使跳總斷路器的機會減到最少,速斷保護的動作電流和動作時間,以及過電流保護的動作電流.均考慮了繼電保護相關(guān)規(guī)定和電容器組合閘特性來確定整定值 6 1、4，由于系統(tǒng)電壓波動，諧波、電容器的短路故障。會引起過大的電容器電流、裝設電流保護是非常必要的 其作用非常重要，原規(guī)范第6 1,4條要求設置過負荷保護 由于過電流與過負荷并無實質(zhì)性差別。兩種保護功能重疊.用過電流比用過負荷更確切 所以、本次修訂刪除了過負荷保護，只保留過電流保護.6，1，5.本條規(guī)定的目的是為了避免電容器在工頻過電壓下運行發(fā)生絕緣損壞，電容器有承受過電壓的能力.在我國現(xiàn)行標準中有具體規(guī)定.電容器在1,1倍額定電壓下允許長期運行，每24h中8h.在1。15倍額定電壓下允許運行30min。在1 2倍額定電壓下允許運行5min，在1,3倍額定電壓下允許運行1min.原則上過電壓保護可以按標準中規(guī)定的電壓和時間作為整定值.但是。電網(wǎng)過電壓并不是經(jīng)常出現(xiàn),為確保安全起見。實際整定值選得比較保守。例如.在1 1倍額定電壓時動作信號，在1 2倍額定電壓時經(jīng)5s,10s動作跳閘 延時跳閘的目的是避免瞬時電壓波動引起誤動 過電壓保護的電壓繼電器有兩種接法。一是接在放電線圈的二次側(cè),另一種是接在母線電壓互感器的二次側(cè),這種方式應經(jīng)由電容器裝置的斷路器或隔離開關(guān)的輔助接點閉鎖,以便使電容器裝置斷開電源后，保護能自動返回。過電壓繼電器應選用返回系數(shù)較高，0、98以上。的晶體管繼電器，當設置有按電壓自動投切的裝置時.可不另設過電壓保護,當由自動投切轉(zhuǎn)換為手動投切時應保留過電壓跳閘功能、當變電站只有一組電容器時。過電壓保護動作后應將電容器組的開關(guān)跳閘。如有兩組以上電容器時.可以動作信號或每次只切除一組電容器，當電壓降至允許值即停止切除電容器組.自動或手動，6，1,6，并聯(lián)電容器裝置設置失壓保護的目的在于防止所連接的母線失壓對電容器產(chǎn)生的危害.電容器在運行中突然失壓將會產(chǎn)生以下問題。1 電容器組停電后立即恢復送電，有電源的線路自動重合閘。將造成電容器帶電荷合閘,致使電容器過電壓而損壞，2 變電站停電后恢復送電.可能造成變壓器帶電容器合閘，變壓器與電容器的合閘涌流、以及過電壓將使二者均受到損害.3 停電后恢復送電，可能造成因無負荷而使母線電壓過高，這也可能引起電容器過電壓。基于上述原因 本條規(guī)定設置失壓保護、保護的整定值既要保證在電容器失壓后能可靠動作 又要防止在系統(tǒng)電壓瞬間下降時誤動作，電壓繼電器的動作值可整定為50。60。電網(wǎng)標稱電壓、帶短延時跳閘 母線失壓保護在時限上一般應考慮以下因素，1 同級母線上的其他出線故障時。在故障切除前。一般不宜先停電容器組,2。當備用電源自動投切裝置動作時.在自投裝置合上電源前.應先將電容器組回路開關(guān)跳閘 3 電源線路停電再重合時，在重合閘前也應先將電容器組回路開關(guān)跳閘 6,1 7,串聯(lián)電抗器是并聯(lián)電容器裝置中的重要配套設備，長期以來串聯(lián)電抗器處于無保護下運行。往往是事故擴大了才發(fā)現(xiàn)，下面對電容器組保護是否能保護電抗器做以下分析、1。過電流與速斷保護對串聯(lián)電抗器不起作用，在電容器組母線電壓不變的情況下。相同容量的電容器組工作電流將是隨電抗率K值改變而變化。K值減小 電流也隨之下降,當運行中串聯(lián)電抗器出現(xiàn)匝間短路。電感值減小、引起K值減小.這時回路電流反而變小了.如果電抗器完全短路、這時回路工作電流達到最小值。僅為電容器組電流，作為回路的過電流保護和速斷保護.不會有反應 2 電壓差動保護和橋式差電流保護對串聯(lián)電抗器不起作用。從這兩種保護方式的保護原理來看 它僅僅是檢測電容器內(nèi)部故障,只要電容器不發(fā)生故障 即使串聯(lián)電抗器完全短路。不平衡電壓與不平衡電流、不會檢測到變化。3、開口三角電壓保護對串聯(lián)電抗器故障靈敏度低,甚至處于死區(qū) 故障原理分析表明.電容器組為1個串聯(lián)段或K,5 及以下時的2個串聯(lián)段、串聯(lián)電抗器故障處于保護死區(qū).2個串聯(lián)段時,即使K 12，要在電抗器的電抗值降低達到40，以上，保護才能檢測到。但此時電抗器故障已經(jīng)很嚴重了、如電容器組采用內(nèi)熔絲保護。對串聯(lián)電抗器保護會有所改善,但仍需校驗保護靈敏度、4.中性點不平衡電流保護對串聯(lián)電抗器故障靈敏度低,甚至處于保護死區(qū) 在雙星形接線的電容器組中。如果串聯(lián)電抗器接在電源側(cè).當某一相電抗器發(fā)生故障 雖然引起中性點電位偏移。但電容器組的三相兩臂電容量仍然平衡。中性點連線上沒有不平衡電流流過 保護不會動作 假如電抗器接在中性點側(cè).當某相某臂電抗器發(fā)生故障。此時，中性點連線上將流過不平衡電流，該電流與電抗率和電抗器擊穿故障程度有關(guān).電容器組的串聯(lián)段為4及以下時。不平衡保護對電抗器的保護效果差，甚至不起保護作用。即使串聯(lián)段等于4,K.12。要電抗器擊穿短路大于20、保護才能動作 對電抗器來說是危險的,當不平衡保護與內(nèi)熔絲保護配合時.對串聯(lián)電抗器保護會有所改善。仍然需要校驗保護的靈敏度是否滿足要求,為了及早發(fā)現(xiàn)串聯(lián)電抗器故障并及時切除并聯(lián)電容器裝置,避免事故擴大釀成更大的損失，如經(jīng)校驗電容器組保護無法對電抗器提供有效保護時、就要考慮設置串聯(lián)電抗器專用保護，特別是對無人值班變電站.尤其必要 從準確可靠與經(jīng)濟實用出發(fā),針對不同結(jié)構(gòu)的電抗器設置不同形式的保護、油浸式鐵心電抗器宜裝設瓦斯保護、瓦斯保護是判斷油浸式電抗器故障的有效措施。裝設瓦斯保護的串聯(lián)電抗器的起點容量可為0，18MV，A及以上 起點容量不做嚴格規(guī)定，小于0 18MV A的電抗器也可裝設瓦斯保護、其他形式的串聯(lián)電抗器 如 干式空心，干式鐵心,干式半心電抗器 也應設置適當?shù)挠行ПＷo。避免事故擴大、在屋內(nèi)靠近串聯(lián)電抗器附近，裝設具有高靈敏度的煙火報警器,一旦電抗器發(fā)生匝間短路出現(xiàn)煙氣.煙火時.報警器動作報警或同時切除并聯(lián)電容器裝置、對于電抗率大于4,5 的電抗器可采用專用的電壓互感器.跨接于電抗器兩端，檢測電抗器運行中的端電壓變化 設置端電壓保護,當電抗器的端電壓降低到一定程度、如85。保護動作切除并聯(lián)電容器裝置，對于電抗率小端電壓小的電抗器 由于電抗器故障時的端電壓變化小。檢測困難。保護的有效性差、這種基于端電壓變化原理的保護、很少出現(xiàn)在工程中,倒是與串聯(lián)電抗器并聯(lián)連接的過電壓阻尼裝置 已經(jīng)在很多工程中應用 據(jù)說取得了很好的效果,在特高壓變電站的110kV電容器組中也裝設了這種設備,6。1、8。為了防止電容器外殼直接接地的電容器組,發(fā)生電容器極對殼絕緣擊穿、或套管閃絡擊穿后、沒有接地保護 不能即時發(fā)現(xiàn)處理。時間過長可能在另一相發(fā)生同類事故。引起多相接地而引起事故擴大 裝設在絕緣臺架上的電容器組 發(fā)生上述故障時，電容器組的絕緣臺架對地仍然是絕緣的。所以.這種電容器組可不裝設單相接地保護 6、1。9 本條為針對集合式電容器的特點設置的保護,6,1。10,本條為指導性規(guī)定、供用戶在低壓電容器柜訂貨時對設備的保護功能提出要求。其中短路保護 過電壓保護和失壓保護是應具備的基本保護.諧波電流進入電容器將造成電容器過電壓和過電流。對電容器有不利影響。是造成電容器損壞的原因之一,因此,電容器接入點的低壓電網(wǎng)有諧波時、宜設置諧波超值保護.諧波超值保護的限值按0,69倍電容器額定電流考慮，則電容器最大電流不會超過1。30倍電容器額定電流 這樣就可以不裝設過電流保護元件 當未裝設諧波超值保護時 應裝設過電流保護器件