引言：電力電容器作為主要的無功補償裝置，起著提高功率因數(shù)，改善電壓質量等作用。隨著高壓配電網(wǎng)無功補償需求的加大，電容器數(shù)量不斷增加，單臺容量也越來越大。由于電容器在結構上的特點，與其它電氣設備相比略顯“嬌嫩”。因此，合理的配置電容器保護就顯得越發(fā)重要。根據(jù)檢修工作中遇到的電容器故障情況，結合對故障發(fā)生原因的分析，就以目前在高壓配網(wǎng)中應用最為廣泛的單星型接線高壓并聯(lián)電容器組為例，對常見的電容器保護進行比較和探討。

1 相間過電流保護

主要保護電容器組與斷路器之間的引線、絕緣子、套管間的相間短路故障，同時也可以作為電容器內部故障的后備保護。

其動作電流Iset可按如下整定：

過電流保護經0.3~0.5秒延時動作于跳閘，以躲過電容器組投入時的涌流。一般不再裝設電流速斷保護，因為速斷保護要考慮躲過電容器組的合閘沖擊電流及對外放電電流，且保護范圍和效果不能充分利用。

2 過電壓保護

電容器在過高的電壓下運行時，其內部游離增大，可能發(fā)生局部放電使介質損耗增大引起過熱，并可能發(fā)展到絕緣被擊穿。因此應保持電容器組在不超過最高容許電壓下運行，設置過電壓保護就是這個目的。

國家標準規(guī)定電容器允許的工頻過電壓最大持續(xù)時間為：在1.1倍額定電壓下可長期運行，在1.15倍額定電壓下，每24小時可運行30分鐘，在1.2倍額定電壓時為5分鐘，在1.3倍額定電壓下為2分鐘，因此我們一般取額定電壓的1.15倍為過電壓的整定值，經2~5秒延時后以動作于跳閘，延時跳閘的目的是避免瞬時電壓波動引起誤動。

由于過電壓元件電壓取自母線電壓互感器，為避免母線單相接地時過電壓原件誤動，電壓采用線電壓。

3 低電壓保護

從電容器本身特點看，運行中的電容器如果突然失去電壓，對電容器本身并無損害，但可能產生以下后果：①當變電站電源側斷開、事故跳閘或電壓急劇下降時，如果電容器還接于母線上，則電源重合閘或備用電源自投后，母線電壓很快恢復，在電容的殘壓還未降到0.1倍額定電壓的情況下，就有可能使電容器承受高于1.1倍的額定電壓而損壞。②當變電站斷電恢復時，若變壓器帶電容器合閘，可能產生諧振過電壓，使電容器損壞。③變電站斷電恢復的初期，若變壓器還未帶上負荷或負荷較少，母線電壓較高，也可能引起電容器過電壓。因此，安裝低電壓保護，當母線電壓降到額定值60%左右時即動作，將電容器切除。

低電壓保護所用電壓接于母線電壓互感器二次側，圖1示出了電容器組低電壓保護邏輯框圖。由圖可見，只有當三相電壓同時降到低電壓動作值時，保護才可動作。同時為了防止所接TV二次空氣開關誤跳造成TV二次失壓引起電容器低電壓保護誤動，保護動作條件增加經電流閉鎖，當電壓消失后，參照電流閉鎖定值判斷電容器組是否有電流，有電流則認為TV二次開關誤跳，低電壓保護被閉鎖，斷路器不會跳閘。如果無電流，則低電壓保護動作，跳開斷路器。同時只有斷路器合上時，保護動作才有意義，所以現(xiàn)在很多微機型保護中增加了斷路器跳閘位置閉鎖低電壓保護的功能。

低電壓的動作時限應小于上級電源進線重合閘時間或備自投動作時限。

4 過負荷保護

電容器組過負荷是由于系統(tǒng)過電壓及高次諧波所引起。按規(guī)定電容器應能在1.3倍額定電流下長期運行。

鑒于電容器組裝設有反映穩(wěn)態(tài)電壓升高的過電壓保護，且大容量電容器組一般裝設有抑制高次諧波的串聯(lián)電抗器，在這種情況下，可不裝設過負荷保護，僅當系統(tǒng)高次諧波含量較高或實測電容器回路電流超過允許值時，才裝設過負荷保護延時動作于信號。一般情況下，過負荷與過電流保護結合在一起。

5 零序電壓保護

零序電壓保護也稱不平衡電壓保護。因為高電壓電容器每相都并聯(lián)著一臺放電線圈(相當于一臺電壓互感器)，將三臺放電線圈二次繞組接成開口三角形，正常運行時三相電壓平衡，開口處電壓幾乎為零，當電容器發(fā)生故障后，引起電容器組的三相不平衡，開口處出現(xiàn)零序電壓，保護采集到這一電壓超過定值時即動作跳閘。一般廠家推薦的不平衡電壓定值Ubph=4V，動作時限取0.2秒。

6 熔斷器保護

根據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)程》(SDJ25-85)的規(guī)定，電容器還應設置專用單臺熔斷器保護，作為電容器內部故障的主保護。

與其它保護相比，熔斷器具有反時限特性，只要能保證熔斷器的時間—電流特性曲線符合要求，就能確保在電容器內部故障發(fā)展前迅速熔斷，從而隔離故障電容器，使健全電容器繼續(xù)運行。

表1 高壓并聯(lián)電容器單臺保護用熔斷器時間-電流特性

熔斷器熔絲的額定電流應不低于被保護的并聯(lián)電容器額定電流的1.43倍，一般推薦在1.43~1.55倍的范圍內選取。

但是由于熔絲的電流—時間特性分散性大，長期使用后性能發(fā)生改變，使其作為電容器內部故障主保護的可靠性大打折扣，給運行帶來很大麻煩，因此運行中一般把不平衡保護和熔絲保護共同作為主保護使用。不過關于兩者間保護配合及定值問題，規(guī)程上并未詳細指出，查閱資料國內目前也沒有統(tǒng)一的解決方案，這也是我們以后需要進一步研究討論的地方。

7結語

關于電力電容器的保護配置，國內還是存在一些不同觀點的，特別是反映電容器內部故障的保護，有些人主張以專用單臺熔斷器作為內部故障的主保護，繼電保護(主要指不平衡保護)作為后備;還有人認為目前國產熔斷器性能還不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)誤動或拒動，主張取消熔斷器，將繼電保護作為主保護。但就目前主流的觀點來看，還是傾向于兩者共同作為主保護使用，以各取所長。經過長期的運行實踐表明，這種配置方案還是能比較靈敏的反映電容器內部故障，可靠性更高，應用也越來越廣泛，只要解決好兩者間保護配合問題，是可以滿足目前電容器保護的各項要求的。

參考文獻：

【1】 水利電力部西南電力設計院 《并聯(lián)電容器裝置設計技術規(guī)程》 SDJ25-85(試行)

【2】 中華人民共和國電力工業(yè)部 《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》 GB50227-95

【3】 中華人民共和國能源部 《高壓并聯(lián)電容器單臺保護用熔斷器訂貨技術條件》 DL 442-91

【4】 周存和 《并聯(lián)電容器及其成套裝置》 中國電力出版社 2008.06

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