本文要点:在集中补偿的电容器组的各种接线中,单三角形接线居多数,为提高安全运行水平,研究这种接线方式的保护,具有普遍的意义。
本文阐明:
1、RN1型熔丝单台保护灵敏度底,不能可靠的防止电容器爆破及由此引起的火灾。
2、过电流保护作为电容器组外部相间短路保护,但仍不能防止电容器爆破及火灾。
3、零序保护作单台内部保护,其灵敏度和速动性比较理想,可作为主保护。
4、失压保护同过压保护一样重要,忽视失压保护,有可能引起群爆。
因此,单三角形接线的电容器组,采用上述五种保护,可有效地防止电容爆破及由此引起的火灾,提高安全运行水平。
一、RN1型熔丝单台保护及存在的问题:
1、RN1型熔丝作电容器内部保护,目前使用比较普遍。
单台保护按电容器额定电流的1.5-2.5倍选择熔丝.现场使用中,RN1型熔丝一般能反映出电容器内部故障,但仍发生爆破事故,甚至引起火灾.这说明无论从理论计算,或运行实践验证, RN1熔丝灵敏度低.对近年
来所生产的YW10.5—— ——1三种电容器,用RN1型熔丝单台保护,保护效果计算,仍说明这个问题.表1是根据RN1——10/3A—5A熔丝50秒熔断电流值,使用公式
计算得出的结果
从表1看出,上述三种电容器,当内部元件击穿83—85 % ,熔丝50秒钟才熔断,速动性很差,灵敏度低,将导致电容器爆破.
从电压角度分析可进一步看清这个问题.YW10.5型电容器有十二个串联元件,当击穿系数λ为83 % 时,10个元件击穿,剩余2个元件工作.每个元件的额定电压为0.875KV,两个元
件为1.75KV.此时,剩余2个元件承受的网络电压为10KV,约为其额定电压的6倍.在6倍于额定电压作用下,这两个元件将很快击穿.加之,此时已击穿元件对工作元件放电,瞬间释放能量很大.在强电场作用下,绝缘油将迅速分解产生大量气体,气体压力剧增,外壳承受不了高压气体的压力作用,在这瞬间熔丝来不及熔断,故障电容器发展为相同短路而爆破.
南阳地区某变电站,采用RN1——10/3A熔丝保护YY10.5-12-1电容器,有2台电空器爆破后检查熔丝熔断。
实例说明RN型熔丝的速动性差灵敏度低不能可靠防止爆破.但有7台由于内部元件击穿 而鼓肚,熔丝熔断,说明运行效果比较满意。
因此,单台熔丝保护是必要的,但不能作为防止爆破的主保护。
二、过电流保护:
过电流保护,作为电容器组外部相间短路保护。
其保护范围在电缆终端盒 至放电PT柜引接母线间,以及电容器相与相之间。
过电流保护的整定值
式中:Idz——继电器动作值,安。
ICN——电容器组额定线电流,安。
KK——可靠系数,取2.0~2.5.
Kjl——接线系数,继电器全星接,不完全星接均为1。
no——电流互感器变比。
过电流保护不能作为电容器内部故障保护,当内部元件全部击穿引塌直间短路时,过电流保护才动作,因此过电流保护也不能防止电容器爆破(南阳市某变电站电容器爆破两台,同时过电流动作)
三、零序保护:
1、零序保护的接线,如图1,2,3,所示。
三只电流LH——3LH的一次侧接三角形内部各相,二次侧星接与电流继电器线圈串联构成回路,直流回路如图3示。
2、保护原理:
如果三相电压平衡,各相间电容量分配相等,正常运行时,三相电流相等,互差120° 其矢量为零,即iab+ibc+ica=0零序回路无电流,继电LJO 不动作。
当一台电容器内,部分元件击穿 时,其电容增大,容抗减小,通过的电流增大,三相电流和不为零,零序回路出现零序电流,即3IO= iab+ibc+ica=0 , 当元件击穿 到整定值,3IO 达到启动值,继电器动作而跳闸。
3、零序电流的计算:
电容器组接线如图4,设每相有N台并联,单台容抗为X,每相容抗X=单台内部有n 个元件串连,假定A相中有一台电容器,内部有m个元件击穿 ,则该台电空器的容抗为X`=
, 此时A相空抗X可由下式
上式中u——网络电压,KV
ue——电容器额定电压,KV。
Q——单台电容器额定容量,KVAR。
λ——击穿系数,λ=
4、继电器整定值:零序保护电流继电器整定值按下式计算:
Km——灵敏系数取 1.5
nc——电流互感器变化。
λ值取60%——70%。
在实际运行中,为防止保护装置误动作,每相中不平衡电流应满足下式中要求
Ibp——一次侧不平衡电流。
KK——可靠系数,取1.5-2
零序保护的时限可整定0秒或0.2秒。
通过对零序保护整定计算,可以看出由于击穿系数取值在60%——70%之间,整定时限为0秒或0.2秒,其灵敏度和速动性可以有效防止电容器爆破,因此可作为电容器内部保护的主保护。
四、过电压保护与失压保护:
1、 过电压保护
电容器组的过电压保护,可作用于信号,也可作用于跳闸,过电压保护的整定值:
uCn——电容器额定电压,伏。
Np——电压互感器变化。
2、失压保护:
电容器组运行要求严禁带电荷重合。
如果合闸瞬间电压极性与残余电荷的极性相反,可能会引塌电容器群爆。
一般35KV线路重合闸重合时间为1秒,如果重合成功,对运行的电容器造成瞬间过电压;为防止群爆和重合引起的过电压必须装设失压保护。
表2是JDJ——10型电压互感器采用V/V型接线,其放电时间与残余电压对照表。
从表2看出电压互感器放电1秒钟,残余电压6340伏。
35KV线路重合闸重合成功,必将导致电容器瞬间过电压甚至会引塌群爆,如果安装失压保护,就可防止过电压和群爆。
失压保护整定值
u——网络电压,伏
np——电压互感器变化
失压保护的直流电源,利用蓄能电容器放电,使开关跳闸。
总之,单三角形接线的电容器组,为保证安全运行,防止电容器的爆破及由此崦引起的火灾,以零序保护作单台电容器内部主保护,过电流保护作为外部相间短路保护,加上单台熔丝保护,过电压保护,失压保护,就能达到保护目的。
将老龙腰变电站电容器组二次保护图附后,供参考。