并联电容器组的熔丝保护

并联电容器组的熔丝保护 40并联电容器的熔丝保护 并联电容器组的熔丝保护 DiscussionaboutFuseProtectionforShuntCapacitorBank 广州电力设计院罗萍 GuangzhouElectricPowerDesignInstituteLuoPing 摘要:变电站并联电容器的熔丝配置采用何种方式最适用,一直以来设计以及运行 人员各有不同的看法和观点,不 同的运行部门选用的保护方式各异.重点介绍了各种故障保护的特点并作出比较, 提出了最优的保护方式. Abstract:Toallthroughthedesignersandoneratorshavedifferentialopinionsabouthowtoge tbestfuseprotectionfortheshunt capacitorsinsubstation.Therefore,differentialoperationdepartmentshavedifferentialprot ectionschemes.Thispapercomparesthe characteristicsaboutallkindsoffaultprotectionsandpurposestheoptimalprotectionconfigu rationinthepracticalmeaning. 关键词:变电站电容器组电器的保护 Keywords:SubstationCapacitorbankElectricalprotection 中图分类号:TM53l文献标识码:B 1.前言 变电站常用的并联电容器组,主要作用是向 电网提供可阶梯调节的容性无功,以补偿多余的 感性无功,减少电网有功损耗和提高电网电压. 并联电容器的熔丝保护目前主要采用内熔丝,外 熔丝或内熔丝+外熔丝三种方式,下面针对 ABB公司内熔丝保护和外熔丝保护的特点作对 比,得出结论,提供给有关人员参考. 2-内熔丝和外熔丝保护的特点 2.1内熔丝保护特点 内熔丝保护原理如图l所示.一台电容器中由 许多(几十个)元件以先并联,后串联的形式组 成.在每一个并联组里一只元件与一只内熔丝串 联.采用内熔丝保护的目的在于:当由于某种过 电压使介质发生击穿所引起短路的元件瞬时与电 路断开,而其它元件照常运行.因每个元件的尺 寸或输出功率比都较小,故内熔丝的动作对于单 元电容器的电容量变化非常小,只有2%-3%,故 在持续运行方面的影响通常可以忽略不计. 带有内熔丝电容器的另外一个优点是当内部 只有少数元件故障时,在电压方面对整个电网系 统几乎无任何影响.因为当电容器的某一元件发 生故障时,与其串联的熔丝被熔断,这只故障元 件被熔丝从电路上切除.这台电容器的电容量减 小,阻抗增大,电流减小,因电容量变化很小, 故与这台电容器并联,完好的电容器不会出现明 显的过电压,电容器能长期稳定运行.只有当元 件击穿的数量满足保护跳闸值整定原则(通常为元 件并联数量的一半,比如说BAM11/ 43—334一1w,其内部元件为3串ll并,当电容元 件击穿数量达到了5只,元件过电压接近1.7Ue, 保护就会跳闸),就需要停电检修.通过电容仪测 量电容器的电容值,通常情况下测得的电容值低 于额定电容值的75%即可判定电容器需要返厂修 理. 当电容器内的某一元件故障使该元件的内熔 丝熔断时,由于每只元件的旁边装有内熔丝隔离 保护层,该隔离保护层具有足够的机械强度和电 气绝缘强度,足以保证其它的元件和内熔丝不会 受到损伤.从而避免了由于一只元件击穿,引起 其它完好元件的内熔丝误动作甚至导致内熔丝群 爆现象. 熔丝动作 图1内熔丝电容器 由于内熔丝是逐一对每个元件进行保护的, 一 两个元件退出对整个电容器影响很小,因此, ?技术与管理4l 允许损坏多个元件,有时可达5,6个,故无需为 了损坏少数元件而经常更换电容器,从而降低了 运行和维护成本,大大减少运行人员的维护工作 量. 由于内熔丝是放置在电容器的内部,它不会 受到外界的环境影响,不会发生腐蚀,面损伤 等问题. 采用内熔丝技术可使电容器单台容量做得较 大,从而使电容器组更加紧凑,占地面积减小. 采用内熔丝可以限制电流的增加,不易产生 过电压. 蓝5IZZIZ51Z-路元件 图2外溶丝电容器 2.2外熔丝保护特点 带有外熔丝的单元电容器的保护原理如图2所 示.一般比带有内熔丝元件串联数较多.如图中 所示,如果其中一个元件击穿短路(这是一种常见 故障),则意味着所有与之并联的元件均遭短路, 其余健全元件所受的电压将升高.以一个极端情 况为例,设该电容器组每相只有一个电容单元无 串联,单元内如图示由8组元件串联,则一个元件 短路后,其余健康元件所受电压将为原有电压的 114.4%H[J过电压为14.4%,这是危险的,但如果 串联数越多,过电压值将愈小;而且内部一个元 件的短路未必能令致外熔丝熔断,可能要故障进 一 步扩大后才能反应. 当由于介质击穿造成元件短路时,电容器的 电流会增加,即通过外熔丝的电流也随之增加. 当有多个元件发生击穿时,电容器的故障电流会 达到外熔丝的熔断电流,熔丝开始熔化,熔断, 使电容器与电路断开.当有多个元件发生击穿 时,会使完好的电容器上出现很高的过电压,过 电流也非常大,这对电容器的安全,对系统的运 行都是不利的. 选择外熔丝时,要保证外熔丝能够承受谐波 及各种瞬时涌流(在开,合闸时),通常外熔丝的 熔化电流按电容器额定电流的I.5,I.65倍选取. 这就是说一台电容器,在外熔丝动作之前,大约 半数元件已短路.外熔丝对于电容量稳定性的不 良影响及对电压的干扰等,会在系统运行过程中 进一步表现出来. 在成套装置中,为了避免当某一电容器发生 故障时,其它完好的,与其并联的电容器的电压 增加不超过10%,通常需要将成套装置的总容量 分成由许多较小容量的单元组成.装有外熔丝的 单元电容器容量比内熔丝的单元电容器的容量小 得多,100,300kVAr最为普遍.相比之下,所用 电容器的台数多,成套装置结构复杂,占地面积 较大. 为了使熔断器在关键时刻能正确动作,必须 经常维护,检查,更换.另外,由于熔断器安装 不正确,熔断器暴露在外部容易锈蚀,有些熔断 器本身存在质量问题等原因,难以达到对电容器 的保护.运行经验也表明,有时熔断器容易产生 燃弧现象,对电容器造成危害. 熔断器在断开后,与电容器脱离,维护人员 能够判断可能发生故障的电容器的位置. 当电容器的套管发生闪落或对地击穿时,熔 断器会起到保护作用. 外熔丝不能限制电流增加,当有较高的并联能 量时,可能外熔丝不会断开. 2.3内熔丝+外熔丝保护 有些技术人员担心,如果电容器仅仅用内熔 丝保护,不够直观,不能看到明显的熔断断FI, 认为内熔丝+夕I,熔断器更加合理.调查表明:同时 使用内熔丝和外熔断器保护的情况在欧美国家几 乎没有出现,美国市场一般使用外熔断器保护, 而欧洲市场一般使用内熔丝保护.在国内市场, 同时使用内熔丝和外熔断器的现象还比较普遍, 造成这种现象的原因可能是一直以来国内内熔丝 电容器的设计不够合理和产品质量差.理论上在 电容器装置同时使用内熔丝和外熔丝是不科学 因为内熔丝动作时,电容器的电流不是增 的, 加,而是减少,永远满足不了外熔丝对电流增大 的要求,也就不可能使外熔丝在电容器内部出现 故障时及时熔断,从而不能保护电容器.下面是 电容器的电流与电容量之间的关系: 42高压电力设备的状态检修 高压电力设备的状态检修 ConditionBasedMaintenanceaboutHighVoltageElectricEquipment 中山市电力工程有限公司黄少鹏 ZhongshanElectricPowerEngineeringCo.,Ltd.HuangShaopeng 摘要:论述了传统高压电力设备检修方式存在的不足,介绍了状态检修新技术和它 的优点,实施方法及存在的问 题,为技术人员合理制订检修计划,指导电力设备有效检修提供了决策支持. Abstract:Adeficientmodeofoverhaulisdiscussedabouthighvoltageelectricpowerequipm ent,thenewtechniqueand excellenceaboutconditionbasedmaintenance(CBM)isintroduced.Decisionmakingispro videdatthattimetechnologiststipulate forarepairplanandtosuperviseoverhaulofelectricpowerequipment. 关键词:电力设备状态检修维护管理 Keywords:ElectricpowerequipmentConditionbasedmaintenance(CBM)Operatingmana gement 中图分类号:TM507文献标识码:c 1.引言 随着电网容量的不断增大和用户对供电可靠 性要求的日益提高,电力设施检修管理的重要性 也日益突出. 传统的设备检修体制,即故障检修和计划检 修已不能满足时代的要求.如何制定合理的检修 策略,运用高科技手段,采用最佳检修方式,在 保证设备安全运行,提高设备运行的可靠性的前 提下努力降低成本,是近年来电力生产,管理, 科研等部门共同探讨的热门课题.1954年美国通 用电气公司首先提出把以时间为基础的预防维修 改为以状态为基础的预防维修,提出了"预知检 (上接第41页) /--oJCU 同时使用内熔丝和外熔断器保护仅有的好处 是:?电容器发生套管的外部闪烙,内熔丝无法 起到保护单元的作用而靠外熔丝起保护作用.但 这种风险完全可以通过正确选择套管的净距和爬 距以及在套管端子上加防护鸟帽来解决.?内熔 丝不能保护对壳的内部绝缘击穿.该问题在中性 点采用小电阻接地的10kV系统是可以解决的,因 为当发生对壳内部绝缘击穿时,二次保护整定一 秒钟即把开关跳开了. 2,4内熔丝和外熔断器优缺点比较 1)内熔丝保护电容器 ?+仅为一只元件损坏;?+电容量损失小; ?+可限制电流增加;?+适合大容量单元电容 器;?一不能直接看到熔丝断开;?一受电压与容 量关系范围的限制. 2)外熔断器保护电容器 ?+直接看到熔丝断开;?+将对外部熔断; ?+并联组短路;?一电容量损失大;?一通常不能 限制电流;?一单元大小受限制;?一当有高的并联 能量时,可能不会断开. 3.结束语 一 直以来,广州供电局运行中的变电站所设 置的并联电容器,其故障保护基本上采用的都是 外熔丝保护,出现问题较多,主要是熔断器安装 不正确或熔断器本身存在质量问题等原因造成保 护误动,接头发热导致电容器损坏严重等.另 外,随着单台电容器容量的增大,外熔丝保护难 以配置. 内熔丝技术在国内起步较晚,技术和质量还 不太稳定,缺乏运行经验,为慎重起见,建议目 前选用国产设备时,还是暂时采用内熔丝+外熔丝 保护方式,以后逐步过渡到采用内熔丝保护. 综上所述,可以肯定的是,性能先进的内熔 丝技术,经过多年的研究,应用和改进,对电容 器的安全运行能起到很好的保护作用,今后将得 到广泛的使用. 还要强调的是本文论证只限于内,外熔丝方 面,因电力系统集中补偿所用的电容器组总容量 都较大,除了电容器本身所带的熔丝保护外,继电 保护是必不可少的,而且继电保护的方式与电容器 组的结线方式必须密切配合.