35kV电容器组技改工程总结分析

35kV电容器组技改工程总结分析

黄正润1李华辉2

国网福建省电力有限公司检修分公司福建福州350013

摘要：本文以500kV厦门变电所35kV#2电容器组更换工程为例，介绍电容器组的接线方式、保护方式及避雷器、放电线圈的工作原理，从而更加深刻的理解电容器组的工作原理。最后，通过工程实例总结电容器组的更换过程及相关的注意事项。

关键词：电容器组;保护方式

1前言

电容器组作为无功补偿设备，在电网的安全稳定运行中发挥着不可或缺的作用。本文以500kV厦门变电所35kV#2电容器组更换工程为例，对技改工程做总结分析。

2原理阐述

2.1电容器

2.1.1接线方式

电容器的接线通常分为三角形和星形两种方式。此外，还有双三角形、双星形和三星形之分[1]。

三角形接线的电容器直接承受线间电压，任何一台电容器因故障被击穿时，就形成两相短路，故障电流很大，如果故障不能迅速切除，故障电流和电弧将使绝缘介质分解产生气体，使油箱爆炸，并波及邻近的电容器。因此这种接线已经很少在10kV系统中使用，只是在380V配电系统中有少量使用。

星形接线电容器的极间电压是电网的相电压，绝缘承受的电压较低，电容器的制造设计可以选择较低的工作场强。当电容器组中有一台电容器因故障击穿短路时，由于其余两健全相的阻抗限制，故障电流将减小到一定范围，并使故障影响减轻。目前，在国内外的高压电力网中，星形接线的电容器组得到广泛应用。

本次工程采用的是双星形接线，每相采用4并4串的连接方式，单相电容器为16缸，整组电容器共计96缸。

2.1.2保护方式

电容器组装置内部故障保护采用内熔丝保护或外熔断器保护，同时按不同的接线配置相应的不平衡继电保护[2]。主要有用于单星形接线的开口三角零序电压保护、相电压纵差保护、桥式差流保护及用于双星形接线的中性点不平衡电流保护。本次工程采用的是中性点不平衡电流保护方式[3]。

2.2放电线圈

2.2.1工作原理

放电线圈的作用是将断开电源后的电容器上的电荷迅速、可靠地释放掉。由于电容器组需要经常进行投入、切除操作，其间隔可能很短，电容器组断开电源后，其电极间储存有大量电荷，不能自行很快消失，在短时间内，其极间有很高的直流电压，待再次合闸送电时，造成电压叠加，将会产生很高的过电压，危及电容器和系统的安全运行。因此，必须安装放电线圈，将它和电容器并联，形成感容并联谐振电路，使电能在谐振中消耗掉。放电线圈应能在电容器断开电源5s内将电容器端电压下降到50V。

2.2.2保护原理

图1二次接线原理图图2放电线圈实物图

本次工程采用FDGRC型放电线圈，其一次绕组带有中间抽头（A2）。该中间抽头与各相电容器的相应抽头连接，分别测量抽头对相线和中性点的电压。其两个独立的二次绕组接成差压方式，并与保护继电器相连接，组成差压保护回路，当某个电容元件损坏后，可在健全元件上电压升高超过安全工作的允许值时动作于开关，及时将电容器组退出电网[4]。本期工程未采用放电线圈的二次保护，其二次绕组悬空（放电线圈相当于PT，二次绕组不能短接）。

2.3避雷器

本次工程采用的是氧化锌避雷器，产品型号为Y5WR-51/134/1500A，其额定电压为51kV，标称放电电流下的最大残压值为134kV[5]。该类型避雷器由非线性氧化锌电阻片叠加组装，密封于高电压绝缘套内，无任何放电间隙。在正常运行电压下，避雷器呈现高阻绝缘状态，当受到电压冲击时，避雷器呈低阻状态，迅速泄放冲击电流入地，从而保证设备安全。

3施工步骤

3.1旧电容器组的拆除

1、在拆除前，做好二次安措。在333开关端子箱处将3336接地刀闸及3338接地刀闸信号线解除。将中性点CT二次接线划片划开。

2、记录中性点CT极性端的朝向（朝向母线侧）。

3.2新电容器组的安装

1、每一缸电容器的实测电容值会有细微的差别，因此在组装前需由厂家进行匹配，以保证每一相电容值的偏差在允许的范围内（尽可能小）。匹配后由厂家在电容器身上做好标记，记录每一缸安装的具体位置。

2、拧紧电容器套管螺母时，必须使用力矩扳手，紧固力矩为25N.m,以免损坏套管（采用双并帽，里侧螺帽力矩为25N.m，外侧螺帽力矩为30N.m）。在施工过程中，绝对不可对套管施力，不能用手抬住套管或用脚踩电容器套管。

3、避雷器安装后尽量保持垂直，将顶盖上的螺栓与高压端连接，下端出线的螺栓与放电计数器的高压端连接，放电计数器的低压端接地（若不采用计数器，可将避雷器出线端直接接地）。

4、放电线圈的二次绕组严禁短路，以防止烧毁放电线圈。

5、中性点避雷器安装方式与旧的不一样，如下图所示：

图3旧避雷器接线方式图4新避雷器接线方式

旧避雷器的接线方式为一端接中性点（中性点CT的任何一侧皆可），一端接地。而新避雷器的接线为并联在中性点CT的两端（保护CT，避雷器动作时对CT可起到分流作用）。

3.3新电容器组的交接试验

1、单缸电容器：电容量测量、极对壳绝缘电阻及极对壳的交流耐压试验（出厂值的75%，加压1min）。

整组电容器：每相电容量的测量，三相均衡匹配。实测值见表1(单位?F)满足要求。

表1各桥臂实测电容值

A1657.8B1657.9C1657.7

A2658.1B2657.6C2658.1

2、放电线圈：一次绝缘电阻、二次绝缘电阻、一次直阻、二次直阻、极性及变比测量、交流耐压试验（出厂值的85%，加压1min）。

3、避雷器：试前绝缘电阻、试后绝缘电阻、底座绝缘电阻、直流1mA电压(U1mA)及0.75U1mA下的泄漏电流（交接时，该试验与持续电流试验二选一）、检查放电计数器的动作情况（测试3-5次，均应正常动作）。

4、中性点CT：一次绝缘、二次绝缘、一次直阻、二次直阻、极性及变比测量、励磁特性试验及角比差试验、交流耐压试验（出厂值的75%，加压1min）。

5、接地刀闸：绝缘电阻、回路电阻、交流耐压试验（出厂值的75%，加压1min）。

3自验收

1、再次核对电容器组双星形接线方式；检查所有一次接线紧固情况，防止日后运行发热。

2、放电线圈二次接线盒检查，防止金属条等物件残留在内造成二次短路，烧毁放电线圈。

3、中性点CT二次接线检查，未用及的二次绕组短接后接地，严防二次开路。

4、避雷器放电计数器一端接避雷器底座，一端应接地。检查其接线情况，保证接触良好、连接可靠。

5、与后台核对接地刀闸位置信号的正确性。

6、所有更换设备的外观检查，无变形破损；所有二次接线盒封堵检查，防止受潮；所有设备接地线连接情况检查。

4总结

电容器组作为无功补偿设备，在电网的安全稳定运行中发挥着不可或缺的作用。本文以500kV厦门变电所35kV#2电容器组更换工程为例，介绍电容器组的接线方式、保护方式及避雷器放、电线圈的工作原理，从而更加深刻的理解电容器组的工作原理。最后，通过工程实例总结电容器组的更换过程及相关的注意事项。

参考文献

[1]吕文杰.高压并联电容器组单双星形接线方式选择[J].四川电力技术，2007,30(1)

[2]杨晟、郝鹏星.变电站35kV电容器组保护的改造问题[J].山西电力,2012,(6)

[3]梁琮.并联电容器组不平衡保护初始值的估算[J].电力电容器,2002,(3)

[4]董万光、董亚、王文俊.一起35kV并联电容器组群爆事故原因分析[J].电力电容器与无功补偿,2013,(5)

[5]周行星、李宾凯、黄渡.泗泾电容器故障分析[R].农村电气化，2003，(3)