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1、G o n g y i y u J i s h u 工艺 与技术 _ -_-_ _- _-_ _-盈 3 5 k V 电容器组差动 电压测试 方法研究 季克勤 毛水强。 黄伟进。 祝刚 ( 1 国网浙江省电力公司金华供 电公司 ， 浙江 金华 3 2 1 0 0 0 ； 2 金华送变电工程有限公司， 浙江 金华 3 2 1 0 0 0 ) 摘要 ： 通过分析得出电容器组熔丝熔断时一次电压值的计算公式， 提出了差动电压的测试方法 ， 试验值和实际值的对 比验证了该方 法的正确性 。应用新方法后在带负荷试验时不用做差动电压试验， 省时省力， 也降低了投产安全风险。 关 键词 ： 3 5 k V 电
2、容器组 ； 差 动 电压 ； 测 试方 法 0引言 1 研究 内容 按规程要求 ， 无功 功 率不 允 许远 距 离输 送 ， 需 就地 补 偿 ， 2 2 0 k V 变电站低 压侧 都装 设有 电容器组 ， 用来 平衡无功 ， 提高 电能质量 。电容器 的安全 稳定 运 行关 系到 电网 的安 全稳 定 ， 2 2 0 k V变电站 3 5 k V电容器组一般 由低压 小容量 的 电容器通 过串联和并联方式组成 ， 这种结构在运行过程中如果因故障等 原因出现单只或多只电容器熔丝熔断现象 ， 就会造成 电容器中 性点漂移 ， 熔 断相 继续 运行 的电容 器将 承受 过 载 电流和 过 电
3、压。所 以必须 采 取保 护措 施 ， 目前常 用 的保 护有 电压差 动保 护、 零序电流保护和零序电压保护。3 5 k V电容器组常采用单 星形接线且每相由 2 组 电容器串联组成 ， 这种接线方 式下 常用 电压差动保护。目前， 都采用间接方法来保证 回路正确， 即在 电容器投产时人为取下熔丝制造 出差动 电压 ， 以此 来检测 差动 电压 回路的正 确性 和整 定 值 的合理 性 ， 而 非通 过试 验直 接 验 证 。这种做法缺点很 明显 ， 它会造 成投 产操作 步骤 增加 ， 多增 加的操作 步骤必然会增 加投产安全风 险， 同时多增操 作步骤 也 会增加人力 、 物力 和时间的
4、消耗 。 如能通过试验在变电站电气调试阶段完成电容器相关回路的 检查和相应整定值的核对 ， 就可以有效降低投产时的安全风险， 同 时节省人力、 物力 ， 提高经济和社会效益 。本文提出了模拟实际带 负荷试验测试 电容器组差动电压和核对整定值的方法。 要在试验阶段完成电容器组模拟带负荷测试 电容器差动 电压 和核对整定值 ， 我们首先要通过 电容 器组模型分析熔 丝熔 断后差动 电压产生 的原理和过程。 显然 ， 理论上说， 电容器组正常运行时差动电压为 0 ( 因各 种因素影响， 实际上差动电压不为 0 ， 但值很小) 。如果发生电 容器熔丝熔断， 电容器组三相等值容抗就不再相等， 熔断相会
5、产生差动电压。此电压可以通过放电 P T回路反映至保护装置 动作 于断路器跳 闸。我们可 以设计 出相应 的试 验方法 ， 在放电 P T上加模拟 电容器熔丝熔 断后一次 电压。通过放 电 P T二次 回路将二次差 压反 映至保护 装置 。这样就 可 以完 成整个保 护 回路试验， 同时验证保护定值是否合理。放电 P T一次电压由 升压器实现。要完成模拟带负荷 贝 0 试电容器差动电压， 需先实 现差动电压理论计算， 依据计算结果 由升压器产生测试所需电 压加到放 电 P T， 再将模拟 测试结果 和实际运行熔 断结果进行 比对 ， 验证本文测试方法的科学性 。 2 电容器组熔 丝熔 断时放
6、电 P T一次电压计算 电容器组熔丝熔断 时放 电 P T一次 电压计算涉及 电容器组 的参数 ， 理论计算时我们以符号表示 。 3 5 k V电容 器组 电压差动保护原理图如 图 1 所示 。 4 3 向协同保护方向发展 传统保护仅能够对定值进行 自整定保护， 同时还要结合被 保护线路 的运行状 态 。智 能电 网的 出现 使得这 种保 护技术 得 到 了全面提升 ， 继 电保护 能对基 于全 网信息 的保 护状态实 现 自 动化配置和整定， 使整个继电保护系统能够实现互相保护， 使 传统的分散式独立保护转变为协同保护模式。 4 4 应用新原理与新技术 智能 电网中风 能、 太 阳能和 生物
7、 能 等新 型 能源 的 随机 接 入 ， 会给电网运行 的安 全性 带来 一定的挑 战 ； 同时， 在智能 电 网 背景下 ， 更加 快捷、 灵 活 的调度方式 将实 现对 电能传输 方式 和 潮流方向的灵活调整； 以电力电子控制为依托的电网灵活控制 方式将取代传统电 网的故障暂态 特征 。因此 ， 应 用和 以上 变化 相适应的继电保护新原理和新技术， 将是未来继电保护发展的 主导方 向， 同时也是相关研究的关键课题 。 4 5向“ 高智商” 继电保护 系统发展 坚强智能电网的构建和实现中最为关键的一项就是实现 电网的自愈， 而这主要要依靠构建“ 高智商” 的继电保护系统来 实现 。“ 高
8、智商” 继 电保 护系统 的概念就是 ， 要在 故障发生 之前 预先对 电网实施 自适应分析和判 断 ， 从而达 到防患于未然 的 目 的， 最终实现电网的自愈， 从而减少因故障引发的事故损失。 5 结语 总而言之 ， 当前我 国智能 电网还在 快速 发展和 建设 当中 ， 我们要不断利用 日新月异的信息技术 和通信技术 ， 来使整个 电 网朝着智能化和数字化方向发展， 同时使继电保护技术获得创 新性发展 。因此 ， 在 实际工作 中， 相关工作 人员 一定要 注重继 电保护技术的重要性， 投入资金进行研究， 不断吸收高素质人 才， 提高从业人员的整体水平， 在工作中不断总结经验， 深入了 解
9、和认识继电保护在智 能电网中的应 用情 况 ， 以推 动整个智能 电网的建设与发展 。 参考文献 1 许晓慧 智能电网导论 M 北京： 中国电力出版社 ， 2 0 0 9 2 周渝慧 智能电网 M 北京： 清华大学出版社 ， 2 0 0 9 3 傅家祥 智能电网时代继 电保 护技术发展趋势 J 机械与电 子 ， 2 0 1 0 ， 7 ( 1 ) 收 稿 日期 ： 2 0 1 3 0 8 1 4 作者简 介： 唐吴 ( 1 9 8 8 ) ， 男 ， 江苏南京人， 助理工程师， 研究 方向： 变电站综合 自动化 。 机电信息2 0 1 3年第 3 6 期总第 3 9 0 期8 1 工艺与技术G
10、 o n g y i y u J i s h u - i - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ -_ 口 图 1 电容器组电压差动保 护原理 图 UA 、 己 ， n 、 U 、 为系统 3 5 k V 测 A、 B、 C三相 电压 和电容 器中性点电压 ， LA 、 L 、 L 为电抗器每相 电抗 ， C 、 C 为 电 容器每相电容。我们令每相阻抗分别为 Z A 、 Z H 、 。 由电路理论可得 ： UA U o - 牟 Z ZB Z c 可得放电 P T一 次电压为 ： 一 I j t o C A U , o - g A o 志 + 止
11、 n j Up T B j o J_ _( J B u m一 V13 o ( 2 ) j co Cl 十J L L U F I“C - 工 j w上Cc 一U c 一F丽 U o ? 蕊十 co l 我们得到了电容器 熔丝熔断 时放 电 P T承受 的电压 ， 即可 以此为依据设计现场试 验方法 。 3电容器差动电压 测试 方法 首先我们选取测试 对象的设备 参数 ， 以某 2 2 0 k V变 电站 为例， 其相关设备参数如表 1 所示。 表 1 相关设备参数 电容器 电抗器 放 电 P T 额定电压 k V 3 8 系统 电压 k V 3 5 额定容量 k Va r 1 0 0 0 8 额
12、定 容量 k V a r 1 6 6 7 额定 电压 比为 ( 1 1 k V+ 1 1 k V) ( 1 O 0 V 每 只容量 k Va r 4 1 7 额定电流 A 1 5 1 5 +1 O 0V) 每辎电容 u F 8 4 5 实测电抗 n 7 2 6 依据 由电容器实 际容量和 电抗 器等参数组 成的等值 电路 进行分析计算 ， 可以得 出熔丝熔断时 的一次 电压 和相应 的二 次 差动电压。我们以某 2 2 0 k V变电站为例， 计算某相电容器一 只熔丝熔断和两只熔 丝熔 断的放 电 P T一次 电压和 二次差 动 电压 。 电抗器参数为： =c o L e =o J L 一7
13、2 6 n； 电容器组每相 8 只电容器两两并联后串联， 每相电容量为： c 一2 2 5 ； 由计算 r 1 可知， 电容器组 A相单只熔丝熔断时有： Uo 一一 。可以得到 1 放 电 P T一次 电压为 ： 8 2 f U A 一 2 1 6 5 Ao 。k V _ uw b 一1 5 5 3 一1 1 6 3 3 。 k V l Ue r c 一 1 9 5 3 1 1 6 3 3 。k V 进一步可计算出差动电压 ： 【 一4 3 3 0 V 当放电 P T变 比为 1 1 k V o 1 k V时 ， 有二次差动电压 ： 垡粤：3 9 4 V 1 1 0 试 验 中通过 移相器 和
14、 升压 器 等设 备 产 生计 算 得 到 的 电 压 ， 再 施加 到 电容 器 组 P T一 次 侧 ， 通 过 P T转 变 成 二 次 电 压 ， 我 们通过 测 量二 次 电压 完 成差 动 电压 二 次 回路 检 查 和 整定 值核 对 。 4差动电压测试方法的验证 我们选取某 2 2 0 k V变 电站为对 象 ， 在施 工 中完 成模拟 带 负荷测试 ， 投产时实际操作 ， 比较两者 的数据 。由表 2可知 ， 电 容器组差动电压测试结果和实际误差不超过 2 ， 完全能满足 二次 电压 回路检查和保护定值核对需要 。 表 2 A相熔丝一只熔 断 升压器 理论差 动 实测差 动
15、相 别 P T变比 误差 输出 k V 电压 V 电压 V A相差压一 1 2 8 7 1 1 k V 0 1 k V 3 9 4 3 8 7 1 _ 7 8 A相差压二 8 6 2 5结 语 由于正常运行时差动电压为 0 ， 不能验证回路是否开路 ， 传 统试验方法是在 3 5 k V电容器组投产时 ， 实际拆除 电容器某 一 相的熔 丝以产生 差压 的方法来验 证 回路 和整定值 。如 果 回路 不正确 ， 这种试验方法会反复多次 ， 既不经济 也不安全 。另外 ， 如果电容器 单只容量较 大， 在 电容器一 只熔 丝熔 断时 ， 就要 求 开关在 0 2 S内跳闸 ， 这样就不太 可能测试其差动电压 ， 只能查 看保护装置的故 障报告来判断 。 综上所 述 ， 电容器组差动 电压 的测试 、 操作非 常繁琐 ， 极 大 地延长了变电站投产时间， 安全风险非常高。本文提 的试验 方法理念新颖 ， 实 用性强 ， 经 济效 益显 著 ， 具有 很 强 的实用 价 值 。随着电网建设 的不断发展 ， 输变 电工程建设的数量 大幅提 升 ， 质量也较 以往有 了更严格 的要求 ， 无论 从提高施 工质 量还 是从缩短投产时间考虑
