黄志华，唐明，沈竹，刘莹

（湖州电力局，浙江湖州313000）

变电站电容器组不平衡电压值的探讨

黄志华，唐明，沈竹，刘莹

（湖州电力局，浙江湖州313000）

针对一次电容器组差压保护带负荷试验的异常情况，从电容器不平衡电压保护的基本原理入手，通过对比分析整定计算工程应用公式和一次系统设备参数的对应关系，对可能造成电容器差压保护误动、误整定的异常情况进行了详细分析，结合工作实际提出了加强电容器组不平衡电压保护运维管理工作的建议。

电容器；差压保护；不平衡电压

随着电网技术的发展，对电能质量的要求也越来越高，因此作为调节电压重要设备的电容器组的安全可靠运行就显得日益重要。近年来，电容器组在日常运行中故障时有发生，98%都是电容器本体故障引起熔丝熔断造成不平衡电压保护动作。

然而，目前电容器组全部为成套柜密集型安装模式，电容器组的接线复杂且不直观，使用的放电压变型号和变比不统一，因接线方式、变比判断、参数使用的错误，极易导致保护整定值错误，严重影响电容器的安全稳定运行。因此，加强电容器组不平衡电压保护管理就显得尤为重要。

1 一次电容器差压异常现象分析

某500 kV变电站35 kV电容器额定容量3× 4×5×100 kvar，在投产过程中，进行差压带负荷试验，拆除1只电容器测差压时，发现试验实测值远大于整定计算理论值，差压实测和计算数据参见表1。现场对电容器本体、电容器熔丝、一次接线、二次回路接线、放电压变都进行了仔细的检查，未发现任何异常。

核对投产前各项试验数据、试验方法无误，正常运行时干扰电压实测值也在正常范围内，但是1只电容器故障后的整定计算理论差压值为6 V，而拆除1只电容器实测差压值却达到11 V，接近2倍，显然不是干扰或误差引起。

现场查阅电容量检查报告，单只电容器的额定电容量30 μF左右，单只电容器的实测电容量与额定电容量的最大误差小于1.97%，符合规范要求。

电容器组不平衡电压保护有2种接线方式，一种为开口三角电压保护，另一种为差压保护。为寻找试验实测值远大于整定计算理论值的原因，着手分析整定计算工程公式中的参数与现场实际接线参数的对应关系。

2 开口三角不平衡电压分析

开口三角电压保护接线为单一电容器并联后再串联，取三相电压首尾相接合成零序电压，电容器组接线见图1，放电压变接线见图2。

根据开口三角电压（见图1、图2）的接线，由简单电路原理[1]可知不平衡电压的计算公式为：

即：

假设此电容器组的组成为3×n×m（n为每相电容器组内部串联段数，m为各串联段中并联的电容器个数），当其中A相一并联段中故障电容器的数量为k只时，根据节点电流原理有：

即：

根据式（1）和式（2）有：

由上述推导可见，其结论与DL/T 584-95《3～110 kV电网继电保护装置运行整定规程》[2]中的工程应用公式完全一致。

3 电压差动原理分析

差压保护（电压差动原理）接线为单一电容器并联后再串联组成，但串联段数为偶数，取故障相的故障段与非故障段的电压差作为不平衡电压保护的动作电压，电容器组接线见图3，放电压变接线见图4。

根据差压保护（见图3、图4）的接线，可知不平衡电压的计算公式为：

假设此电容器组的组成为3×n×m（n为每相电容器组内部串联段数，m为各串联段中并联的电容器个数），当其中一并联段中故障电容器的数量为k只时，根据节点电流原理有：

即：

根据式（4）和式（5）有：

将式（5）代入上述公式有：

可见，上述推导出的公式与整定规程（DL/T 584-95）中的工程应用公式结构上完全一致。

但是，仔细对比发现式（6）中的UA为母线额定相电压，而差压保护中使用的是放电压变的参数，在图4接线方式下，放电压变的的额定电压UE与母线电压UA是不相等的（图2接线方式下UE与UA是相等的），根据放电压变变比折算到二次输出额定值有：

有上推导可见，在图4接线方式下的式（7）与图1接线方式下的式（3）相同。但是，在图4接线方式下，放电压变的额定电压UE与母线电压UA是不相等的，因此在用放电压变二次输出额定电压Ue进行计算时，会产生一个的UA/UE系数。据此分析，这一系数的存在是试验实测值远大于整定计算理论值的原因。

4 整定计算和实测验证

根据上述分析，查阅现场按照图4接线的放电压变实际变比为（20.8//0.1，母线电压为35 kV，按照式（7）计算，损坏1只电容器所产生的不平衡电压为：

与实测数据一致。

为了进一步验证差压数据，根据现场电容器组的实测参数进行模拟仿真，电容器组为5只并联后4只串联，接线见图5，实测参数见表2。

根据上述实测值进行模拟计算，差压值为12.5 V，与实测值11 V相近。

5 结论

由于电容器组不平衡电压的大小与电容器的特性、安装的场地和接线方式都有关系，因此为确保整定值符合现场要求，保证电容器安全稳定运行，提出以下建议。

（1）规范设备参数和工程计算公式的使用。根据上述分析发现，整定计算不仅需要掌握电容器接线形式、容量、放电压变的二次额定电压，还需要掌握放电压变的接线形式[3]（即差压的二次接线原理）、放电压变的一次电压和变比，采用工程应用公式计算时，特别要注意现场参数与公式参数的关系。

（2）由于电容器不平衡电压保护带负荷试验复杂，需要先测试电容器组正常运行时的不平衡电压，再将电容器组改检修，拆除1只电容器后，退出不平衡电压保护，送电后再次测试差压的输出，如果整定为2只电容器故障后可靠跳闸，则需要继续测试。近年来，有些试验人员嫌试验过程复杂，已经取消电容器不平衡电压带负荷试验，仅仅测试正常运行时的不平衡电压，这是不允许的。应规范电容器不平衡电压保护带负荷试验流程，在进行保护整定时也必须根据实测值与理论计算值进行校核。

（3）由于电容器生产厂家众多，部分厂家产品质量得不到保证，电容器特性不稳定，理论计算的不平衡电压与实际产生的不平衡电压相差较大，给电容器的安全稳定运行埋下隐患，应提高电容器组和放电压变本体的制造质量，确保运行参数的稳定性。

[1]黄永春.电工基础[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[2]电力系统继电保护整定汇编：3～110 kV电网继电保护装置运行整定规程[S].北京：中国电力出版社，2008.

[3]盛国钊，倪学峰.高压并联电容器组不平衡保护计算中遇到的新问题[J].无功补偿，2007（1）:33-50.

（本文编辑：杨勇）

Discussion on Magnitude of Unbalanced Voltage of Capacitor Bank in Substations

HUANG Zhi hua，TANG Ming，SHEN Zhu，LIU Ying
（Huzhou Electric Power Bureau，Huzhou Zhejiang 313000，China）

Aiming at the abnormal circumstance of load test on differential protection of capacitor bank,the paper starts from the basic principle of unbalance voltage protection and conducts a detailed analysis on abnormalities that potentially cause maloperation and missetting of differential pressure protection of the capacitor by comparing and analyzing the coincidence relation between setting and calculation of technical application formula and parameters of primary system equipment.The paper finally suggests strengthening the operation and maintenance of unbalanced voltage protection of capacitor bank combining the work practice.

capacitor；differential pressure protection；unbalanced voltage

TM772

：B

：1007-1881（2013）11-0066-04

2013-08-13

黄志华（1979-），男，湖北蕲春人，工程师，从事电力系统继电保护及自动化工作。