電容器組保護初始值分析論文

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摘要：通過對開口三角電壓保護信號初始值大小的估算、分析，對并聯電容器組不平衡保護的安全性進行探討，提出了并聯電容器組內部故障不平衡保護初始不平衡測量值估算式。

關鍵詞：不平衡保護；初始值；安全性

1概述

文獻［1］對保護的可靠性做出了明確的界定：“指保護裝置該動作時應動作，不該動作時不誤動作。前者為信賴性，后者為安全性?！豹?/p>

傳統的不平衡保護(以下簡稱保護)主要用于無內熔絲高壓并聯電容器組內部元件故障，常和單臺并聯電容器保護用熔斷器共同組成并聯電容器組內部故障的主保護。隨著內熔絲技術的發展，大量的并聯電容器裝置，尤其是集合式并聯電容器裝置單元內部采用了內熔絲結構。傳統的保護整定原則已經不能適應，而且要求檢測的故障范圍及響應的信號越來越小，與保護信號初始值有可能重疊。不受保護初始值影響的繼電器整定值下限是多少？哪些一次串并聯接線方式不能采用開口三角電壓保護?是并聯補償工程技術人員應當關注的問題。

為了確定保護的安全性，必須首先對保護信號初始值大小進行估算、分析。本文以開口三角電壓保護為例進行分析，其余不平衡保護的分析類同。

2保護分析的約定條件

本文所討論的保護是基于如下假設：

a)中性點不接地高壓并聯電容器組；

b)中性點不直接接地系統；

c)電磁式繼電保護；

d)內熔絲并聯電容器；<![endif]>

3哪些干擾影響最大?

關于影響開口三角電壓保護的因素，文獻［3］認為“電壓不平衡的影響是這種保護的缺點”，文獻［2］認為“這種保護方式的優點是不受系統接地故障和系統電壓不平衡的影響，也不受三次諧波的影響”。究竟有多少因數影響著保護初始值，哪些因數的影響不可忽略從下面列出的保護初始值估算式可清晰地看出(推導詳見附錄A)。

開口三角電壓：

上述各式均可認為由兩部分組成：前一部分為系統影響因數KS，它由三項因數組成：第一項為系統電壓偏差的影響；第二項為系統諧波電壓含量的影響；第三項為系統電壓不平衡的影響；后一部分是電容器三相阻抗偏差及測量單元誤差的影響因數。<![endif]>

4干擾信號有多大?

為了便于對保護最大初始值UΔbp進行估算，式(1)可以變形為：

式(5)中U1為基波電壓；UH／U1為諧波電壓總畸變率，GB/T-14549-1993規定10kV系統不超過4%；UA2／UA1為電壓不平衡度，GB/T-15543-1995規定：電力系統公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2=%，短時不得超過4%；假設測量單元精度δ=1，并有ΔUb=-ΔUa=-δ,ΔUab=2δ；假設并聯電容器相間電容偏差按2%控制，近似ΔZab*=2；按U1選取測量單元一次額定電壓Un,則：

從上面的結果可看到正常諧波電壓總畸變率和電壓不平衡度對UΔbp的影響不大(異常狀態下仍可能產生較大影響)，影響UΔbp的主要因素取決于并聯電容器相間阻抗偏差和測量單元精度及測量單元精度間的差值。為了使初始不平衡值控制在盡可能小的范圍，既要要求并聯電容器相間阻抗偏差盡可能小，也要要求提高測量單元精度(例如到0.5級)并保證三相測量單元的誤差特性曲線相近。理論上，滿足了這些要求就可以使初始不平衡值趨于零。其實，由于產品制造的分散性以及產品運行狀態的不同，這些要求又很難同時滿足。<![endif]>

5筑起抵御干擾的“防火墻”

為了保證保護的安全性，即在“不該動作時不誤動作”，通常要對開口電壓保護繼電器整定值進行初始不平衡校驗。

文獻［3］曾指出：正常情況下，初始不平衡不應超過繼電器整定值的10%。根據式(6)的結果，保護最小整定值應在40V以上取值，這對大多數的并聯電容器組內部故障保護都是難以接受的。

按國內保護整定的一般作法，對于保護繼電器整定值Udz.J，通常

Udz.J≥KKUΔbp(7)

其中KK是計及不可預見因數而引進的可靠系數，可按1.3～1.5考慮。

根據式(6)的結果，令KK＝1.5則有：

Udz.J＝6.28V

如果測量單元精度選擇0.5級，并令KK＝1.3則有：

Udz.J＝4.07V

6結束語

6.1電容器組初始的三相阻抗不平衡、三相測量單元間的偏差以及系統電壓不對稱是影響不平衡保護初始值的主要因素。系統諧波的影響相對較小。

6.2提高測量單元精度(例如到0.5級)并保證三相測量單元的誤差特性曲線相近是降低保護初始值、提高保護安全性的有效措施之一。

6.3開口三角電壓保護繼電器整定值低于4V，并聯電容器裝置有可能誤動作。

參考文獻

［1］GB50062-1992電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范［S］

［2］GB50227-1995并聯電容器裝置設計規范［S］

［3］IECTC33-149并聯電容器及并聯電容器組保護導則(征求意見稿)［S］

［4］林海雪.電力系統的三相不平衡［M］,北京：中國電力出版社，1998