110kV變電所中并聯(lián)電容器組的保護(hù)測(cè)控裝置配置方案

1、1 lOkV變電所中并聯(lián)電容器組的保護(hù)測(cè)控裝置配置方案分散式保護(hù)測(cè)控裝置集保護(hù)、測(cè)量、控制等功能于一體， 體積小而經(jīng)濟(jì)。近年來(lái)在35kV及以下電壓等級(jí)得到了廣泛 應(yīng)用。本文探討了 llOkV變電所中并聯(lián)電容器組的保護(hù)測(cè)控 裝置配置方案。1、并聯(lián)電容器組的接線并聯(lián)電容器組通常根據(jù)電壓和容量的要求由多臺(tái)電容 器串并聯(lián)組成。國(guó)內(nèi)高壓并聯(lián)電容器組主要采用單星形接線 或雙星形接線兩種方式，中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中星形中性 點(diǎn)均不接地。限制涌流和抑止諧波用的串聯(lián)電抗器安裝位置 由技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比擬確定。*電網(wǎng)近年來(lái)為進(jìn)一步滿足電網(wǎng)電壓調(diào)整的要求，有了 半容量投切電容器組的需求，從而新出現(xiàn)了圖1所示的組合 接線

2、。圖1 (a)中兩組半容量電容器共用一個(gè)斷路器，運(yùn)行時(shí) 可以根據(jù)需要投入半容量或全容量。與以往工程的接線相比, 該接線在實(shí)際應(yīng)用中更適應(yīng)變電所無(wú)供補(bǔ)償容量，進(jìn)一步滿 足了電網(wǎng)電壓調(diào)整要求；與每組半容量電容器單獨(dú)使用一個(gè) 斷路器的接線相比，該接線節(jié)省了投資和占地。圖1 (a)接線的缺點(diǎn)是，變電所的電容器組無(wú)法做到運(yùn) 行中的半容量投切，必須在全部斷開(kāi)兩組半容量后，通過(guò)每 組電容器本身的隔離開(kāi)關(guān)合分操作，才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)半容量 投切。這樣會(huì)短時(shí)出現(xiàn)母線電壓的較大波動(dòng)，假設(shè)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償 有苛刻要求的變電所而言難以承受。圖1（c）接線投資較大， 但運(yùn)行方式上最具有靈活性，半容量電容器組本身設(shè)有斷路 器，適合

3、就地或遠(yuǎn)方遙控操作，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中的半容 量投切。圖1 （b）接線半容量電容器組僅設(shè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，少數(shù)情況 下也可以通過(guò)操作負(fù)荷開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中的投切，投資費(fèi)用和 占地均少于圖1（C）接線，但可靠性劣于后者。負(fù)荷開(kāi)關(guān)選 擇必須滿足分合大容性電流的要求。以上組合接線除適用于有半容量需求的變電所外，在變 電所擴(kuò)建工程中，尤其是低壓側(cè)缺少備用間隔的情況下，將 兩組電容器合用一個(gè)間隔也能起到效果，但有關(guān)設(shè)備參數(shù)需 要核算。2、并聯(lián)電容器組的保護(hù)配置電容器擊穿乃至爆裂的事故時(shí)有發(fā)生，因而需要分析電 容器的故障類型，進(jìn)而配置合理的保護(hù)。電力系統(tǒng)并聯(lián)電容器組的故障可大致分為兩類：一是電 網(wǎng)異常運(yùn)行工況對(duì)電容器

4、組造成危害；二是電容器組的內(nèi)部 故障。針對(duì)上述故障需要配置相應(yīng)的保護(hù)。電網(wǎng)異常工況的 電容器保護(hù)配置主要有過(guò)電壓保護(hù)、失壓保護(hù)、引線短路保 護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、單相接地故障保護(hù)等；并聯(lián)電容器組內(nèi)部 故障保護(hù)配置主要有不平衡電壓保護(hù)（單星形）、分相差壓 保護(hù)、中性點(diǎn)不平衡保護(hù)（雙星形）。*電網(wǎng)中單星形接線 方式的大量并聯(lián)電容器組使用了分相差壓保護(hù)，雙星形接線方式的并聯(lián)電容器組廣泛應(yīng)用了中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)。3、分散式保護(hù)測(cè)控裝置20*年以來(lái)，*電網(wǎng)新建220kV變電所按無(wú)人值班設(shè)計(jì), 采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制、測(cè)量和遠(yuǎn)動(dòng)等功能。某省 35220kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)那么中推薦變電所35/10kV側(cè)保

5、 護(hù)和測(cè)控裝置合一，因而集保護(hù)、控制、測(cè)量、遙信、以及 與監(jiān)控后臺(tái)通信等功能于一體的分散式保護(hù)測(cè)控裝置，開(kāi)始 在*電網(wǎng)35kV及以下電壓等級(jí)廣泛應(yīng)用。分散式保護(hù)測(cè)控 裝置的另一優(yōu)點(diǎn)是可就地安裝于高壓開(kāi)關(guān)柜上，節(jié)省變電所 屏位的同時(shí)，也節(jié)省了大量的控制電纜，從而減小了電流電 壓和跳閘回路的負(fù)載。采用分散式保護(hù)測(cè)控合一裝置給我們帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)性，但 不能因此降低對(duì)這些裝置的技術(shù)要求。相反，由于運(yùn)行于與 一次設(shè)備相鄰的高壓電磁環(huán)境，裝置的電磁兼容抗干擾性能 和耐壓水平等必須提高到相當(dāng)水平。保護(hù)和測(cè)控合一必須做 到有機(jī)結(jié)合，不能僅側(cè)重某方面而忽略了其它方面。保護(hù)功 能與測(cè)量控制功能應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，但通信功能和

6、操作回路等可 以一并考慮。例如保護(hù)裝置與監(jiān)控后臺(tái)通信不暢的情況，以 及監(jiān)控裝置保護(hù)功能不健全的情況，這在*電網(wǎng)少數(shù)變電所 都出現(xiàn)過(guò)。另外，分散式保護(hù)測(cè)控裝置屬于微電子產(chǎn)品，環(huán)境溫度 對(duì)其工作影響較大，安裝于開(kāi)關(guān)柜上宜使開(kāi)關(guān)室溫度控制在 04(TC范圍，還應(yīng)防止大幅度的溫差變化(每小時(shí)不宜超過(guò) 5)o對(duì)圖1 (a) (b) (c)中的三種新的組合接線方式，保護(hù) 測(cè)控配置的原理方法與常規(guī)的單星形或雙星形接線并聯(lián)電 容器組一樣，不再贅述。但由于接線方式、設(shè)備數(shù)量及安裝 位置的不同，實(shí)際配置又有所差異。對(duì)圖1 (a) (b)兩種組合接線，無(wú)論反映電網(wǎng)異常工況 的保護(hù)，還是反映分回路電容器內(nèi)部故障的保護(hù)

7、，均應(yīng)動(dòng)作 于總回路斷路器跳閘。反映過(guò)電壓或欠電壓的電壓取自母線 TV,反映過(guò)電流的保護(hù)或選線電流取自總回路，這與常規(guī)接 線的處理基本一樣。但是電容器內(nèi)部故障的保護(hù)應(yīng)按照兩個(gè) 分回路分別處理，類似于兩組電容器的保護(hù)。對(duì)兩個(gè)分回路均采用不平衡電壓或電流的接線而言，幾 個(gè)主要廠家的分散式保護(hù)測(cè)控裝置模擬采集量滿足要求，只 要在軟件中對(duì)程序略做修改即可實(shí)現(xiàn)分回路兩組電容器的 保護(hù)，因而仍可以僅配置一套裝置安裝于開(kāi)關(guān)柜上。但對(duì)兩個(gè)分回路均采用分相差壓的接線而言，所有廠家 的分散式電容器保護(hù)測(cè)控裝置均不能在一套裝置中實(shí)現(xiàn)(采 集量不滿足要求)，因而必須配置兩套裝置，均安裝于高壓 開(kāi)關(guān)柜上。接線和使用中必

8、須注重，過(guò)電壓、欠電壓，以及 引線短路等保護(hù)應(yīng)當(dāng)僅使用一套裝置的功能，而內(nèi)部故障保 護(hù)那么應(yīng)當(dāng)分別起用。對(duì)圖1 (c)組合接線，宜配置三套保護(hù)測(cè)控裝置，在總 回路和分回路斷路器均適合開(kāi)斷短路電流的情況下，分回路 保護(hù)動(dòng)作于跳分?jǐn)嗦菲?，總回路保護(hù)動(dòng)作于跳總回路斷路器。 當(dāng)然，假設(shè)分回路斷路器不適合開(kāi)斷短路電流那么必須動(dòng)作于總 回路斷路器跳閘；假設(shè)分回路串聯(lián)電抗器設(shè)在中性點(diǎn)側(cè)那么短路 保護(hù)也應(yīng)動(dòng)作于總回路斷路器跳閘。該接線總回路保護(hù)可以 不配置內(nèi)部故障保護(hù)，其它總回路和分回路的各保護(hù)均應(yīng)按 要求完整配置。由于該接線方式下分回路通常也設(shè)有開(kāi)關(guān)柜 (如*金橋變)，因而將每套保護(hù)測(cè)控裝置安裝于相應(yīng)開(kāi)關(guān)

9、柜即可。圖1 (a) (b)兩種組合接線中，斷路器操作回路僅需要 設(shè)置一套，供保護(hù)跳閘和電容器投切用；圖1 (c)組合接線 的操作回路應(yīng)當(dāng)按斷路器分別設(shè)置。除圖1 (a) (b)兩個(gè)分 回路均采用分相差壓接線的情況外，其它情況下操作回路的 設(shè)置均與上述保護(hù)配置方案一致。對(duì)兩個(gè)分回路均采用分相 差壓接線而配置了兩套保護(hù)的非凡情況，由于僅有一臺(tái)斷路 器，必須僅使用一套操作回路。建議采用過(guò)電壓和短路保護(hù) 投用的那套裝置的操作回路，另一套裝置的操作回路必須停 用并拆掉有關(guān)接線以免產(chǎn)生衍生回路。對(duì)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的變電所來(lái)說(shuō)，無(wú)論哪套分散式測(cè)控 裝置采集的模擬量和遙信量均能有效送至后臺(tái)，因而要害是 看總的

10、模擬量和遙信量數(shù)量是否滿足要求。圖1 (a) (b)接 線的位置遙信量多于常規(guī)接線，圖1 (c)接線模擬量和遙信 量均多于常規(guī)接線，但僅有(a) (b)接線中僅配一套保護(hù) 測(cè)控裝置的情況可能存在遙信量缺陷的問(wèn)題，因?yàn)槠渌闆r 均有兩套以上裝置采集。對(duì)這種遙信量缺陷的情況，建議不 必另外增配裝置，可以把個(gè)別遙信量改到有關(guān)公用單元采集, 在后臺(tái)設(shè)置時(shí)注重將其歸為本電容器單元即可。新建變電所中運(yùn)行電容器的投切一般通過(guò)遠(yuǎn)方遙控?cái)?路器實(shí)現(xiàn)。圖1(b)的接線還存在通過(guò)負(fù)荷開(kāi)關(guān)控制的情況。 圖1 (a)接線運(yùn)行電容器的投切與常規(guī)接線一樣，由后臺(tái)發(fā) 遙控命令至分散式電容器保護(hù)測(cè)控裝置通過(guò)操作回路實(shí)現(xiàn)。 *變電所一般不考慮對(duì)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的遙控，為可靠起見(jiàn)，建議 圖1 (b)接線運(yùn)行電容器也宜通過(guò)總回路斷路器投切，負(fù)荷 開(kāi)關(guān)僅供非凡情況使用。對(duì)圖1 (c)的接線，上述的保護(hù)測(cè) 控配置方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)每臺(tái)斷路器分別遙控的功能，但實(shí) 際使用時(shí)建議重點(diǎn)考慮一次設(shè)備因素。電容器“分”時(shí)可能 引起重燃過(guò)電壓，“合”時(shí)可能引起高頻涌流，都會(huì)導(dǎo)致電 容器和其它設(shè)備的絕緣損壞；真空斷路器操作壽命稍長(zhǎng)，而 SF6斷路器重燃概率低，因此應(yīng)根據(jù)斷路器的情況選擇適合 頻繁操作的遙控對(duì)象，防止發(fā)生以往某工程出現(xiàn)的設(shè)備爆炸