占杉杉，肖远逸，占鑫炜

（1.国网江西省电力有限公司九江供电分公司，江西 九江 332200；2.国网弋阳县供电公司，江西 弋阳 334414）

0 引言

电能已经成为现在社会中必不可少的清洁能源，随着经济、社会的不断的发展，对电能的质量和传输的距离的要求也越来越高[1]。在电力系统中，为降低电能在远距离输送中的损耗，需要进行大量的容性无功功率就地补偿，实现无功就地平衡。而电力电容器是电力系统无功功率补偿装置中最基本的元件，不仅能补偿无功功率，还在改善电网电压质量、降低电网线损、提高电网供电能力等方面起到了重要作用，因此对于电容器保护就显得格外重要。目前，对于电容器的保护方法主要有：开口三角零序电压保护、电压差动保护、桥式差电流保护、中性线不平衡电流保护或中性点不平衡电压保护[2-4]。而由于开口三角零序电压保护接线简单、元器件少、灵敏度较高[5]，因此，在10 kV不接地系统中，开口三角零序电压保护的并联电容器保护应用的最为广泛。

1 电容器不平衡电压保护原理

开口三角形零序电压保护是反映电容器组内部故障的不平衡保护[6]，而在运行过程中，放电线圈实际上相当于电压互感器，起到监测电容器电压的作用。其二次绕组常接成开口三角，接线示意图如图1所示。

图1 电容器不平衡电压保护原理图

从图1可知，在正常运行且三相电源电压平衡对称时，不考虑相间电容值的偏差开口三角电压的大小为0。电压向量图如图2所示。

图2 正常运行时电压向量图

当系统出现单相接地故障时，以C相出现接地故障为例，C相对地电压降为0，两相电压升高为线电压，虽然三相母线相电压发生较大变化，但三相线电压之间没有变化，仍然对称，同时电容器组三相容量相等，所以电容器组三相电压亦对称，相量图如图3所示。

图3 单相接地时电压向量图

2 放电线圈接至10kV电容器进线电缆处时不平衡电压保护原理

放电线圈接至10 kV电容器进线电缆处时的接线原理图如图4所示。

图4 放电线圈接母线时的接线原理图

从图4可知，在系统正常运行时，与上文类似，电源三相电压平衡对称，开口三角形电压的大小为0；电源的三相电压与开口三角形电压的向量图所示；而在系统出现单相接地故障时，以C相出现单相接地故障为例，电源电压与开口三角形电压向量图如图5所示。

图5 放电线圈接至母线侧出现单相接地时电压向量图

由图5分析可知：中性点不接地的系统中，当C相出现单相接地故障时，故障相C相电压为0，非故障相A相电压、B相电压两相电压大小增加为原来的倍，相位为60 °，而开口三角形出现不平衡电压，不平衡电压大小为故障前相电压大小的3倍即。由此可得出，放电线圈监测的是母线电压而不是电容器本体的电压，在正常运行时，由于电源电压三相平衡，无论放电线圈监测的是母线电压还是电容器本体的电压，开口三角形的不平衡电压都为0；而在系统出现单相接地故障时，在放电线圈接至母线这种情况下，会使开口三角形出现不平衡电压，由于电容器的零序电压保护的动作电压是取的放电线圈的二次电压，这就导致电容器的保护误动，造成电网损失。

3 现场情况分析

现场设备接线如图6所示。

图6 设备现场接线

从现场接线图来看，本来接至并联电容器组的放电线圈接到了电容器间隔的进线电缆侧，也就是接至10 kV母线侧，且放电线圈中性点接地。当线路出现单相接地时，故障报文如图7所示。

图7 现场故障报文图

从图7分析可知，在2021年11月20日下午14：31分10 kV线路侧出现了单相接地故障，而此时开口三角形电压出现了106.374 V的不平衡电压。现场放电线圈采取的电压比为（10 000/3）/（100/3），由上文分析可知，在理想状态下出现单相接地故障时，开口三角形的不平衡电压为3U0，即100 V，由于现场存在测量误差、三相放电线圈本体的不平衡误差、计算误差等众多因素，可认为现场出现的不平衡电压与文中分析的一致。

4 结语

十八项反措中的10.2.1.7中明确规定了放电线圈的首、末端必须接在电容器本体的首、末端。而在工作现场由于安装错误，将放电线圈接至了10 kV母线侧。本文通过对电容器保护原理进行分析并结合现场实际发生的情况进行论证，可知在系统没有出现故障时，电容器保护装置能正确的不动作，而在系统出现线路单相接地故障时，会产生不平衡电压导致电容器保护装置误动作，这会严重影响电力系统的安全运行。