《6 保护装—置,和投切装置
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6.1 —保护装置
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6.1.】1 并《联电容器装置的【单台电容《器内部故障》保护:通常:有以下3种方式内熔!丝加继电《保护、外熔断器加】继电保护和无熔丝】仅有继电保护外熔断!器加继电保护方式在!国内大部分地区的】中小容量电容器组上!采用;内《熔丝加继《电保护方式前几【年主要?。。是,。进口电容器和集【合式并联电容—器采用近期我国发展!起来的大容量单台】电容器装设》有内熔丝也采—用这种?保护;电容器内【部没有熔丝保护【。又不装设外熔—断器仅?采用继电保护这种方!。式也比较少需要说】明还:有一种双重熔—丝,保护内熔丝电容【器又装设单台电【容器外部《。熔断器仅仅少数工】程采用?这,种方式在《“,内熔丝+继电—。保护+?外熔断器”》方式中的外熔断器】仅作为短路保—护采用?外熔断器是为了克服!内熔丝的保护死【区即电容器》内部引?线之间短路和电【容器套?。管,。闪络击穿以及作为】电容器?内部元件《。串联段发《生击穿短路(—内熔丝保护》失效)的后备保【护鉴于这种保护在电!容器:内部元件《发生故障时》是由内熔丝来—切除的随着元件被】切除增多电容—减少故障电容—。器工作电《流反而减小因此【在内熔丝发挥—有效保护《作用的过《程中外熔断器不【起作用在这种—情况下外熔》。断,器的开断小容—性电:流的性?能和功能《不起作用只有—在内熔?丝失效电容器故障发!展成贯穿性短路时外!。熔断器才起作用【开断来自《相邻电容器的放【。电电流或开》断工频容性大—电流从而迅速—切除故障电》容器:在双重熔丝保护中】外熔:断器仅作为内熔丝的!后备保护要求它具备!耐爆能量和开断【容性大电流性能【宜选用限流式熔断】器但实?际情况是《外熔断器仍然—采用喷?逐式(喷射》式)它开断大故【障电流性《能不理?想保护效《果不佳由于双重熔】丝保护不《能取得令人》满意的效果也不是】电容器保护标准【上,推荐的方式本规【范取消这种方式
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》 本条规定的!含义在于为》了电容器的安全【运行单台电容—。器内部故障保护【不能缺少但装设哪】种,方式(内《熔丝、外熔断器【或继电保护)取决】于,两点一是电容器【本体情况是》否具备装设内—熔丝条件;》无内熔?丝电容器是否能选】择得到?合格的外熔断—器(额定《电流超过50A无试!验合格的熔断器产品!供选择)《;二是本地》区的实践经验本【条,。修订条文特别提【出了应在《满足并联电容—器组安全运》。行的前?提下根据当地实【践,经,验选择保护方式【的要求本《条不做限制性规定】留有选择《的余地
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6.1.2【 电容器》发生故?障,以后其电容量发生变!化将引起电容器组内!部相:关的两部《分之:间的电?容量:不,。平衡利用这种—特性:。可以构?成各种保护方—式本条第1款~第】4款所列《的4种保护方式是最!。常用:的,其基本?原理是利用电容【器组内部相》关的两部《分之间电容量—之差形成《的电流差或》电,。压差构成的》保护:故称为不平衡保护(!不平:衡电流保护》或,。不平衡电压》。保护)?单,台电容器内部故【障,保护可以选择内【熔丝、外《部熔断器或继电保】护为防止电容—器,组,内部故障(某—。一台或几《台电容器故障—)必:须,装设不平衡保护不】同电:压与不?同容量的电容器【组有不同的接线方】式不同接线方式又】有不同的不平衡保】护,方,式供选择《无论哪一《种电容?器组都必须配备【一种不平衡保护【这是电容《器保护的重要原【则必须遵循本次修订!增加了对于110】kV及以上电—。压等级?并,。。联电容器装置—应使用双桥差保护原!因是随?着容量?的增加一《组并联电容器所含电!容,器台数更多》如66kV电—压,等级并联电容器【装置容量一般不超过!120Mvar【但110kV电【压等:级并联电容》器装置?容量达到24—。0M:。var对《110kV并联电】容器装?置若仍采用单桥【差保护其灵敏度虽】仍,能满足要求》但较66kV及以下!并联:电容器装置保护灵】敏度已大大降—低,根据:目,前1000kV特】高压变电站》工程经验1》10kV电压—等,级并联?电容器装置采用双】桥差保护更加—合理
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《。 , 电容器发生—故,障最显著的特—征是引起电容器【电,压升高一旦电压【。升,。高超过允许值保护必!须动作电容》器的IEC》标准和我国国家标】准均规定了》电容器长期运—行的工频《过电:。压倍数据此形成了】各种不平《衡保护动作》条件(?不平衡电流保护其实!质仍然是电容器过】电压)各种保护方式!的采用情况大致是】单台电容器内熔丝与!继电:保护配合现在已【是常:用保:护方式?;外熔断器与继电】保护配合的保护方式!将会逐渐减少;无】熔丝电容器组采【用不平衡保》护,作为单台《电容器?和电:。容器组内部故障保】护这种方式》在工程中采用较少工!。程中:常用的不平衡保【护有:以下:4种
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!(1)开口三—角电压保护》(三相电压不—平衡保?护,)将放电线圈的一】次侧与单星形接【线的每?相电容器并联放电】线圈的二次线圈接】成开口?三角形在三角形连】接的开口处接一【个低:整定值的电压继【电器这样就构成了开!口三角电压保护【这种保护方式的优】点是不受系统接地故!障,和系统电压不—平衡的影《响、:不受三次谐》波的影响、》灵敏度高《、使用的设备数量】少、安装简单是国】内中小容量》电,容器组(20Mva!r及以下)》常用的一种保护方】式1:0kV电压等—级中应?用最:多应当注意》当这种保护用—于多段串联的—电容器?组,时由于放电》线圈的电《压变比大保护动【作信号小保护整定值!难以与电容器内熔】丝配合;放电—线圈三?相性能?。差异和?电源三?相,不平衡?都,会产生?起,始不平衡电压将影】响保护灵敏度
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!(2)电压差动保】护必须具备的条【件是电容器组—每相要有两个及以】上的串联段组成【两个串联段的电压值!相等(也《可以不相等》而且采?用不相等配置—方式:可以:提高:保护灵敏度在集合】式电容器上》早就这么用了)放电!线圈的两个一次线】圈电压应与串联【段的电容器》端电压相配合—放电:线圈的一次》线,圈,与电容器并》联连:接放电线圈的两【个二次线圈按差电压!接线并连接》到电压继电器上即构!成,了电压差动保—护这种保护方式的】优点是不受系统【接地故障和》系统电?压不平衡的影响、】动作比较灵》敏、根据动作指示可!。以判断?出,。故障相别这种—保护方式的缺点是】使,。用的设?备比较复杂、特殊】情况:需要增加设》置电压?放大:回,路、对称故障时【保护不?会动作这种》保护10k》V电:压等级较少》采用:主要用于《。35kV《电压等级容》量不超过2》0Mv?ar应当注》意这:种,。保护:的灵敏度也要受放】电线圈性《能的:。影响;当电》容器组的串》联段增?多时保?护,灵敏度?显,著降:低使适用《范围受到限制
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(3【)桥式差电流保护当!电容:器组的串联段数【为双:数并可?分成两?个支路从而形成【桥接线时在桥路上】。接一台电流》互,感器:即构成桥式差电流】保护这种保》。护最先是在东—北,地区:的66k《V电容器组上采用】现在大容量35k】V电容器组也—开始采用其优点是】。由于:保护是分相设置的】根据动作《指示可以判断出故】障相别?;不受外界因素影】响;保护灵敏度高缺!点是发生对称故【障,时保护不动》作需要注意》。为了耐?受故障状态时的【涌放电流不平衡保护!用电流互感》器需选择加强—绝缘型?。或在满足保护灵敏度!的前提?。下提高变比》但也有大容量—的内熔?丝电容器《。组为:了保证?安全选择特》殊变比的电流互感】器变比?有5/?1A或3/1A【。甚至1/《1A
】 (4)双星!形中性点不》平衡:电流保护将一—组电容器《分,成两:个星形电容器组其容!量相等(也可以不相!等原:理可行也《有保护?整定计算公式就是】在,实际工程中》少有应用)在—两个星形接线的中性!点间装设小变比【的,电流互?感器即构成了双星】形中性点不》平衡电流保护这种保!护在10kV和【35kV两种电【压等级?都有应用并》有成功的经验保【护的:优点是若三相与【两臂电容量均—衡则保护不受外【界影响、《保护灵敏度高—;其缺点为电容【器组安装时调平衡】较麻烦;对称故障】时保:护不动作应当注意容!量超过20Mvar!的电:容器组由于保—护灵敏?度,不够已经出现—不少事故现在均以】桥式差电《流保护替《代;中?性点连线上的—电流互感《器选择时应选加强绝!缘型CT或在满足】保,。护灵敏?度的前提下》提高变比《的CT以耐受故障状!态,时的涌放电》流不损坏
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【 :上述4种保护—方式也可检测—单台电容器故障因】此可:用来作?为单台电容器内【部故障保护无论是】不平衡电流或—是不平衡电压保护】整定:。原,则,都是一致的当采【用,外部熔断器保护时】一台或多台电容器】的,外部熔断《器熔丝熔断》后将:引起正常电容—器过电压不平衡保】护整定?值按单台电》容器过?电压:允许值?确定电?容器工频过电压【允许值按《电容器额定电压【的1.05倍这在】标,准中是有规》定的;当采用内熔丝!。保护:和,无熔丝保护时—不平衡保护的整定】值应按故障电容【器,内部正常元件—。的过电压不超过允许!值确:定电容器元件过电】压允:。许值:通常按1《。.3:倍为了避免由投切或!其他瞬态过程引起保!护误动作不平衡保】护应有一《定延时典型的—延时整定为0.1s!~1.0《s对于装《设有外?。部熔断器的电容器】组不平?衡保:。护与:熔断:器的配合也是特【别重要
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需要!说明不平衡保护(】不平衡电流或—不平衡电压》)有一个通》病,当出:现对称故障时—(,如双星形《接,线的:同相臂上出》现相同故障)不能反!映对外熔丝电—容器组来说由—于,电容器台数并—。不是很多发》生对称故障的—概,率,很小问题《也就不大《;,但对内熔丝电容器】组的电容器元件【确是非常之多—发,生对称故障的—可能性大大增加这是!应当注?意的问题之》一;内熔《丝电:容器组还有》两个应注《意的问题《内熔丝电容器隔【离元:件引起的电容量变化!比外熔丝隔离整【。台电:容,器要小得《多要求保护必须非】常灵敏保护的—动作值还必》须躲过电容器组的】起始不平衡》值,;内:。熔丝电容器元件过】电压比单台电—容,器,整台过?电压更?早、更高《。因此保护整定值应按!元件过电压允许值】考,虑;不平衡保护的另!。一个问题是》起始(?或,初始下同)不平【衡值:(电流?或电压?)起始不平衡—最好为?零,由于:电容:器制造都有误差【就是运行时太阳照射!。。不均:。衡都会引起各部【分,之间电容偏》差所以起始不—平衡为零是》达不到?的电容?。器安装?时经过调配应使【不平衡量小于一台】电容器故障时引起】的不:。平,衡量便于《保护识?别而动?作否则就《要,有相应?的措施
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不平衡】保护的?整定值应《根据不同保》护方式进行取值当采!用外熔断器保护时】不平衡保护》按单台?电容器?。过电压允许值—整定当作为单台【电容器?内部故障时应按单】台电容器《内部元件故障率进】行保护整定计算【采用内熔丝保护和】无熔丝保《护,的电容器组不平衡保!护按电容器》内部元件过电压【允许值整定》
6.】1,。.3 ? 针对并联电—容器装置外部引【线和配套设》备,的短路故障设置【带有短延时的速断保!护和:过,流,。保护动?作于跳闸《由总断路器》。与分组断《路器控制多组电容】器,分别投切《时电流保护可—装设在?总回路上可配置成两!段式保护《第一段为短》时限的速断保—护第二段为过流【保,护与分组过流保护】相配合?当串联电抗》器装设在电源侧时】分组回路保护—动作跳开本回路断】路器;分组断路【器不:满足开断短路—电流要求时》电抗器前《短路应跳开》。总断路器《当电抗器装》设在:中性点侧时短路【故障均应跳开总【断路器应《采取措施加大相间距!离或连接导线—采用绝缘材料封包使!跳,总断路器的机会减到!最少
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《 速断保护的动【作电流?和动:作时:间以及过电流保护的!动作电流《均考虑了继》。电保护相关规定和电!容器组合闸特—性来:确定整?定值
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6.1【.4: 由?于系统电压波动、】谐波、电《容器的短路》故障会引《起过:大的电容器电流装】设电流保护是非【常必要的其作用【非常重要原规范第】6,.1.4条要求【设置过负《荷保护由于过电流】与,过负荷并无实—质性差别《两种:保护功能《。重叠用过电流比用】过负荷更《确切所?以本次修《。订删除了《过负荷?保护只保留过—电流保护
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《6.1?.5 本条规定的!目的:是为了?避免电容器在—工频过?电压下运行》发生绝缘损坏电容】器有承受过电压的能!力,在我国现行标准中有!具体规定电容—器在1.《1倍额定《电压下允许长期【运行(每24h【中,8h:);在1.15【倍额定电压下允许运!行30min;在】1,。.2倍额定电—压下允?许运行5min;】在1.3《倍额定电压下允许运!行1min》。原则上过电压保护】可,。以按标?准中规定《的电:压和时间作》为,整定:值但是电网过电压】。并不是经常》出现为?确保:安,全起:见实际整定值选得比!较保守例如在1.1!倍额定电压时动【作信号?在1.?2,倍额定电压时经5】s~10s动—作跳闸延时》跳闸:的目的是避免瞬时】电压波动引》起误动
! 过电压保】护的电压继电器有】两种接法一是—接在放?电线圈的二次侧;】另一:种是接在母线电【压互感器的》二,次侧这种方式应经由!电容器装置》的,。断路器或隔离开关的!辅助接点闭锁以便使!电容器装置断开电】源后保?护能自动返回过【电压继电器应选【用返回系数》较,高(0.98以上】)的晶体管》继电:器,当设置有按电压【自动投切的装置【时可:不另设过《电压保护当由自【动投:切转换?为手动投切时应保留!过,电压跳闸《功能
! 当《变,电站只有一》组电容器时过电压保!护动作?后应将电容器组【的开关跳闸;如有】两组以上电容器时可!以,动,作信号?或,每次只切除一组电容!器当电压降至允【许,值即停止《。。切除电容器组(自】动或手动)
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6?.1.6《 :。并联电容器》装置设置《。失压保?护的目的在于防【止,所连:接的母线失压对电】容器产生的》。危害电?容,器在:运行中突然失压将】会,产生以下《。问题
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《 (1》)电容?器组停电后立—即恢复送电》(有电源的线路【自动:重合闸)将造成电容!器带:电荷合闸《致使电容器过—。电压而损坏;
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《 (《2)变电站停电后恢!复送电可能造—成变压器《带电:。容器合闸变压器与电!容器的合《闸涌流以及过—电压将使二者均受】到损害?。;
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(】3)停电《后恢复送电可能造成!因无负荷而使母【线电压过《高,这也可能引起—。。电容器过《电压
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基于上】述原:因本条规定设—置,失压保护《保护的?整定:值既要保证在电【容器失?压后:能可靠动作又要【防止在系统》电压瞬?间下降时误动作电压!。。继电器的动作值可整!定为50《%~6?0%电网标》称电压带《短延时跳闸
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母线失】压保护在《时限上一般应考虑】以下因素
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【 (1)同级母线】上的其他《出线故障时在故障】切除:前一般不宜先—停电:容,器组;
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(】2)当备用》电源自动《。投切装置动作时在】自投装置《合上电源前应先将电!容器组回路》开关跳闸;
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《 (3《),电源线路停》。电再重合时在—。重合:闸前也应先》将电容器组回路开】关,跳闸
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6.1.7— 串联电》抗器是并联电—容器装置《中的重要配套设备长!期以来串联电抗器处!于无保护《下运行往往》是事故扩大了才发现!下,面对电容器组保【护是否?能保:护电抗器《。做以:下分析
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》 (:1,)过电流《与速:断保护对串联—电抗:器不起?作用:在,电容器组《母线电压不变的【情况下?相同容量的》。电容器组工作电流将!是随电抗率K值改】变而变?化K值?减小电流也》随之下降当运行中串!联,。电抗器出《现匝间?短路电感值减—小引起K值减小【这时回?路电流反而变—小了如果电》抗器完全短路这时】回路工作电》流达到最小》值仅为电容器组【电流作为回》路的过电流》保护和速《断,保护不会《有反应
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(—2)电压差动—保护:和桥式差《电流保护对》串联电?抗器不起《作用从这两种保护】方,式的保护《原,理来看它仅仅是检】测电容?器内部故《障,只要电容《器,不发生故障即—使,串联电抗器》完全短路不平衡电】压与不平衡电流不会!检测到变化
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— : (3)开口三角】电,压保护对串》联电抗器故障灵敏度!低甚至处于》死区故障《原理分析表明电【容器组为1个串联段!或K=5%》及以下时的2个串】联段串?联电抗器故障处于】保护死区;2—个串联段时即使K=!12%要在电抗器的!电抗:值降低达到40%以!上,保,护才能检《测到但此时电抗器故!障已:。经很严重了如—电,容器组?采用内熔丝保护对】串联电抗器保护会有!所改善但仍需校验】保护灵敏度
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(【4)中性点不平衡电!流保护对串》联,电抗器故障灵—敏度:低甚至处于保护死】区在双星形接线的】电容器组中如—。果串联?电抗器接在电源侧当!某一相电抗器发【生故障虽然引—起中性点电位偏【移但电容器》组的三相两》臂电容量仍然平【衡中:性点:连线上没有不平衡电!流流过保护不会动】作;假如《电抗:器接在?中性点侧当某—相,某臂电抗器发生故障!此时中性点连线【上,将流过不平》衡电流该电流与电】。抗率和电抗器—击,穿故障程《度有关?电容器组《的串:联段为4及以—下时不?。平衡保护《。。。对电抗器《的保护?效果差甚至不起保】护作用即使串—联段等于4K=1】。2%要电抗器—击穿短路大于—20%保护才能动作!对电抗器来说是危】险的当不《平衡保?护与内熔丝保护【配合时对串联电抗器!。保护会有所改善仍然!需,要校验保护》的灵敏度是》否满足要《求
】。 为了》及早发?现,。串联电抗《器故障并及》时切除并联电容器装!置避免事故扩大酿成!更大的?损失如经《校,验电容?器,组保护无法对电【。。抗器提?供有效保《护,时就要考《虑设置串联电抗【器专:用保护特别是对无人!值班变电站尤其必要!
— : 从准确可—靠与经?济实用出发针对不同!结构的电抗器设置不!同形式的保》护油浸式铁》心,电抗器宜《装设瓦斯保护瓦斯】保护是判断》油浸式电《抗器故障的有效【措施装设瓦斯—保,护的串联电抗—器的起点容量可为0!.18M《。V·:A及以上《起点容量不做严格】规定小?于0.18MV·A!。的,。电抗器?也可装设《瓦斯:保护其?他形式?的串:联电抗?器,如干式空心、干式铁!心、干式半》。心电抗器《也应设置适当的有】效保护避免》事,故扩大在屋内—靠近串联电抗器附近!装设具有《高灵敏度的》烟火报警器》一旦电抗器发生匝】。间短路出现烟气【、烟火时报警器【动作报警或同时【切除并联电容器装置!;对于电抗率大【于4:.5%的《电抗:器可采用《专用的电压互感器跨!接于电抗器两端【检测电抗器》运行:中的端电压变化【设置:端电压保护》当,电抗:器的端电《压降低到《一,定,程度(如85%)保!。护,动作切除并联—电容器?装,置对于?电抗率小《端电压小《的电抗器由于—电抗:器故障?时的端电压变—化小检测《困难保护的》有效性?差这种基于》端,电压变化原理的【保护很少出现—在,工,程中倒是与串—联电:抗器并?联连接?的过电压《阻尼装置《已经在?很多工?。程中应?用据说取得了很好】的效果在特》高压变电站的11】0kV电容器组【中也装设了这种【。设备
】6.1?.8 为了防止】电容器外壳直接接地!的电容器《组,发生电?容器极对壳绝缘击穿!或,套管闪络击穿后【没有接地保护不能即!时发现处理时间过】长可能在另一—相发生?同类事故引起多【相接地而引》。起事故扩大装设在】绝缘台?架上的电容器组发生!上述:。故障时电容器—组的绝缘台架对地仍!然,。是绝缘的所》以这种电容器组可】不装设单《。相接地保护
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6.【1.9 》本条为针《对集:合式电容《器的特点设置的【保,护
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6.1.》10 本条为指导!性规定供《用户:在低压电容器柜【订货时对《设备的保《护功能提出要—求其中短路保护【、过电压保护—和失压?保护是应具》。备的基本《保护谐波电流进入】电容器将造成电容】器过电压和过电流】对电容器有不—利影响是造成电容】器损坏的原因之一】因此电?容器接入点》的低压电网》有谐波时《。宜,设置:谐波:超值:。保护谐?波超值保护的限【值按0.69倍电容!器,额定电流考虑则【电容器最大电流不会!超过1.30倍电】容器额定电流这【样就可以不装设过】电流保护元》件当未装设谐—波超值保《护时应装设过电【流保:护,器件
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