一起电容器跳闸事故的分析

[摘要] 本文通过对一起电容器保护动作速断跳闸事故的原因进行了分析，并提出了相应的防范措施

[关键字] 电容器 过电流跳闸

中图分类号：TM53 文献标识码：A

1、事故过程

2011年01月22日20时36分56秒我单位某110kV变电站10kV3#电容器522投入运行，次日23日01时07分08秒460ms该变电站3#电容器保护装置过流III段动作，电容器跳闸，动作相别为A相，动作电流值为4.86A。经现场核对，该电容器额定电流为262.4A，保护装置过流III段定值为4.6A，故障时电流值大于过流III段定值。

事故原因分析

2.1电容器内部故障

过流III段保护整定以电容器额定电流的1.4倍进行整定，流经电容器的电容电流为Ic=ω*C*UC ，如果电流Ic增大，则有三种可能增量即：角频率ω上升、电容量C上升、电压UC上升。

2.1.1 角频率ω上升

由ω=2πf可看出f增大时ω值增大，f增大则与谐波有关。在现场问询运行人员得知该变电站10kV和35kV系统所供负荷主要为钢厂线324、科豪Ⅰ线526、科豪Ⅱ线525高耗能企业和当地工农业生产用电和煤矿，110kV系统与电铁相连，因此怀疑电铁的负荷可能造成该站谐波超标，从而引起电容器组对谐波电流的放大造成此次跳闸事故。检修人员在现场调取了故障录波发现发生故障时电流、电压波形谐波分量较大，因此不能排除谐波电流放大导致了电容器跳闸。

2.1.2 电容量C上升

经现场试验人员对电容器电容量进行了测试并与电容器名牌值比较，无明显变化。电容器内部无异常，电容器内部单元无击穿。因此可以排除电容器内部电容单元故障造成跳闸。

引用标准：规程规定每相电容值偏差应在额定值的-5%—+10%范围内，且电容值与出厂值比较应在测量误差范围内；三相电容值比较，最大值与最小值之比不大于1.06；每相有三个套管引出的电容器，应测量每两个套管之间的电容量，与出厂值相差不得超过±5%。

2.1.3 电压UC上升

此电容器装设有三相不平衡电压保护，三相不平衡电压保护（保护值7V）应在过流III段保护动作之前发生，说明电压没有发生明显的变化。

2.2 电容器串联电抗器异常

并联电容器串联电抗器起着限制电容器组合闸涌流，抑制电力谐波，防止电容器遭受损害，以及避免电容装置的接入对电网谐波的过度放大和发生谐振等重要作用。

经现场对电抗器电抗值和直流电阻值测试均满足《宁夏电气设备预防性试验规程》和 《电气设备交接试验规程》要求规定：电抗值（电感值）与出厂值比较不大于5%。直流电阻测试三相绕组间之差别不应大于三相平均值的4%。

2.2.1电抗值测试

2.2.2直流电阻测试

2.3电抗器与电容器的匹配

此电容器串联电抗器名牌CKGKL-11/10-1，显示电抗器电抗值为1%对高次谐波（3次、4次)有放大作用，目前不清楚此电容器跳闸时系统谐波情况，下面分别分析。

当电容装置处3次电压谐波时谐波含量已超过或接近与标准限制时易选用电抗率为12%的串联电抗器；

当电容器装置处的背景谐波以3次、5次为主时，且两者含量均较大（包括其中之一已超标或接近标准限制），宜采用电抗率为12%与5%-6%串抗混装方式，以保证抑制3次谐波放大为前提；

当电容器装置处的背景谐波以3次为主，5次及以上谐波含量较小时，经验算电容器装置投入后虽引起3次谐波有所放大但未超标且具有裕度，应选用0.1%-1%的串抗（或采用阻尼式限流器，其中串抗电抗率为0.1%-0.5%）；

当电容器装置处背景以3次、5次为主时，且含量已接近标准值或超标，而3次谐波含量很小时，应选用5%-6%串抗，忌用0.1%-1%串抗；

对于新建的输变电工程，无从得知电网背景谐波，电容装置（尤其时分期扩建增容的电容装置）宜选用阻尼式限流器，限流器中串抗的额定电流按电容器组的最终容量考虑选择，至于防止谐波应在谐波源就地治理。

2.4电流互感器异常

经现场测试该电容器间隔电流互感器的绕组直流电阻、电流比测试均符合《宁夏电气设备预防性试验规程》和《电气设备交接试验规程》要求规定：同型号、同规格、同批次电流互感器一、二次绕组直流电阻和平均值的差异不大于10%；电流比与名牌标志相符，比值差和相位差与制造厂试验值比较应无明显变化，并符合等级规定。

2.4.1二次直流电阻

2.5保护装置误动

我单位保护班人员对装置定值、装置模数变换系统、装置功能进行了校验，确认装置定值准确，模数变换系统正常、装置采样准确、装置功能正常、装置本身内部硬件良好，不会出现电流畸变。整定值1.4Ie小于《整定规程》中电容器过流保护1.5-2Ie的要求，一般为防止误动应在1.5-1.8Ie之间选取。

3、分析结果

通过以上各方面的试验得出由于该电容器组的电容器、电抗器、电流互感器等一次设备均试验合格，二次保护可靠动作，经分析电容器跳闸原因为串联电抗器未能有效的抑制瞬间谐波涌流导致了过流III段保护的动作。

4、防范措施

4.1 为避免其电容器非故障状态下过流保护动作跳闸，躲过其因系统电压波动而造成的影响，确保电容器的稳定运行，经查继电保护相关资料，可将电容器过流保护定值调整到额定电压的2-2.5倍，使其能躲过因系统电压的波动而引起的过电流。

4.2 在10kV母线上安装滤波器以吸取网络中的谐波电流和电压，提高电能质量，确保稳定运行。

4.3 为限制谐波对电容器的侵害，合理配置电抗器与电容器相串联，以消弱和控制其谐波电流对电容器的侵害和放大，保证电容器在电网中的安全运行。

4.4 系统内的谐波和大容量设备的操作，对运行中的电容器将产生较大影响，如不采取相应的措施将直接为威胁电容器的使用寿命和网络中其他设备的安全。选配合适的电抗器与电容器串联，时确保电容器安全运行的技术手段。

结束语 设计和维护等方面的疏忽都可能对电容器的安全运行带来隐患，因此，配置完善的保护，定期测量电容量，防微杜渐，才能减少甚至避免电容器事故扩大，提高电容器可用率，延长电容器使用寿命。

参考文献

中国电力出版社四川省电力试验研究院李建明朱康主编《高压电气试验方法》

中国电力出版社陈天翔 王寅仲 主编 《电气试验》

中国水利水电出版社周启龙 刘恒赤 主编 《高电压技术》

中国电力出版社 杨香泽 主编 《变电检修》