一起双星形电容器组不平衡电流动作故障分析

一起双星形电容器组不平衡电流动作故障分析

梁桂新林明伟翁钰荃

广东电网有限责任公司云浮供电局广东云浮527300

摘要：通过对一起运行过程中发生的双星形电容器组不平衡电流动作故障分析，阐述不平衡电流保护动作原理，剖析该起故障产生的原因，挖掘当中存在的问题，提出防范类似故障发生的措施，避免由于运维人员疏忽检查再次造成类似异常或故障，从而为变电站安全运行奠定基础。

关键词：双星形；电容器组；不平衡电流；中性点

引言

通常在变电站的低压侧装设并联电容器组，以补偿无功功率的不足，来提高母线电压质量，降低电能损耗，达到系统稳定的目的。双星形接线电容器组是根据所需要的额定电压和额定容量将许多电容器按照一定的方式进行串联或并联组成的，两个星形中性点之间通过不平衡电流互感器相连构成不平衡电流保护。当该电流互感器检测到三相不平衡电流时，保护装置判断为电容器组内发生故障，从而发出跳闸指令使电容器组整组退出运行。而实际工作过程中，有些问题往往不能够引起设备运维人员的足够重视，不能及时发现电容器组跳闸隐患，造成电容器组不平衡动作故障。

1异常情况的出现

220kV某变电站，2016年6月30日，10kV#5电容器组不平衡电流保护动作跳闸，不平衡电流9A。随即，组织继保、运行专业先后对该电容器组进行特巡检查，无发现异常情况。然后，组织试验专业对该电容器组进行预防性试验，也不能找出故障跳闸的原因。于7月2日将该电容器组试投入运行。7月21日，该电容器组不平衡电流保护再次动作跳闸，不平衡电流8.9A。再次进行检查、试验工作，通过两次故障的对比分析，最终发现故障原因。虽经历两次跳闸，但由于该起故障发现及时、处理得当，10kV#5电容器组很快得到恢复。

2故障的分析

2.1情况介绍

10kV#5电容器组为桂林电力电容器有限责任公司制造的产品，型号为TBB10-8016/334BL，户内布置，双星形接线方式，总容量为8016kvar，单个电容器容量为334kvar，内部熔丝结构。10kV#5电容器组的保护装设有：过流I段保护、过流II段保护、过压保护、低压保护、不平衡电流保护。开关CT的变比为1000/1，不平衡CT的变比为30/5。

2.2分析过程

跳闸后，经运行人员现场检查，电容器组外观清洁，无膨胀、渗漏油现象，各接头连接可靠，无闪络放电痕迹，接地线安装牢固；同时，继保人员对保护装置及相关二次回路进行详细检查，均无发现异常情况。因此，故障后特巡未发现故障点，需进行下一步的试验分析。

电容器组不平衡电流保护主要用于保护电容器组内部故障。一般情况下，电容器组不平衡电流动作的可能性有以下5个：

1、母线电压三相严重不平衡；

2、不平衡CT变比发生变化（变小）；

3、接头或连线接地短路；

4、电容器组三相电容量不平衡；

5、其它原因。

遵循先易后难的原则，采取逐个可能性排除的方式开展。

第1种可能性分析：由电工原理可知，当阻抗不变时，电压变化时，电流随之变化，也就是说电容器组相间电压差异大时，相间电流偏差也较大，可能会导致不平衡电流保护动作。对于第一种可能性，需要调取该电容器组跳闸前后母线电压数据比对相间是否存在不平衡。调取6月30日和7月21日母线电压曲线，可清楚说明母线三相电压相近，不存在不对称现象，排除第1种可能性。

第2种可能性分析：CT的变比是二次侧与一次侧的比值，当电容器组不平衡CT内部存在短路接地时，会引起CT变比变小。对于第2种可能性，需要对该电容器组停电并测试不平衡CT的变比。但两次测试均可清楚说明不平衡CT的变比均无发生明显变化，排除第2种可能性。

第3种可能性分析：由于运行年限长、环境恶劣等因素，电容器组各接头和连接线对地绝缘降低或接地短路现象时有发生，而往往肉眼很难发现。需采取试验方法去辅助判断是否存在此问题。于是，对该电容器组整体进行耐压试验，不通过时再缩小试验范围。整体耐压试验结果可清楚说明，在施加电压为31.5kV试验时间为60秒情况下，该电容器组三相对地和单相对地耐压试验均通过，排除第3种可能性。

第4种可能性分析：电容器组三相电容量不平衡也可造成不平衡电流动作，可能是有部分电容器组熔丝熔断，可能是部分电容器内部击穿放电，或者其它原因使相间电容量发生较大偏差。于是先后两次停电，逐个电容器进行电容量测量和绝缘电阻试验。

电容量测量和绝缘电阻试验均显示合格。另外，先后两次的绝缘电阻试验均达到2000兆欧以上。证明该电容器组状态依然保持良好，不存在内部熔丝熔断、内部击穿放电情况，故排除第4种可能性。

2.3原因确定

跳闸的原因最终查明：10kV#5电容器组的星形中性线在56580地刀的大地侧直接接地。正常情况下星形中性线应该接在56580地刀的电容器侧而不是大地侧。当电容器组整组需要检修时，星形中性线才经地刀接地。即合上56580地刀的同时将三相A、B、C和中性线N接地并放电，确保检修作业人员的安全。

由于电容器组的两个星形中性线经不平衡CT相连，不平衡CT的一侧直接接地，强制保持对地等电位，另一侧是该电容器组的另一个中性点，运行中由于三相电容不平衡，该中性点电压发生偏移，电容不平衡度越大，电压偏移越大，因为强制对地等电位，故在不平衡CT一次侧流过不平衡电流，电压越大，电流越大，当流过电流达到不平衡电流保护定值12A（2A×变比6）时，保护认为电容器组内部出现故障，动作出口跳开10kV#5电容565开关。

随后，2016年7月23日，在检修班的配合下，按照图纸，将10kV#5电容器组中性线引出电缆重新引接至56580地刀的电容器侧，并投入运行，至今运行正常。

3分析过程的反思

因为10kV#5电容器组两次跳闸均为不平衡电流保护动作，而没有过流保护动作，运维人员想当然就从母线电压、不平衡CT变比、电容量等几个方面考虑，并做出大量检查试验工作，结果还是没有发现故障点。

经重新检查才最终确定该电容器组的中性线接错位置是导致该电容器组先后两次发生不平衡电流保护动作跳闸的原因，并用理论计算验证了这结论。

吸取经验教训，在日后工作中，发现类似的故障跳闸后特巡检查时除了要检查放电痕迹和设备外观外，还要着重要检查电容器组的接线方式是否正确，特别是接线比较复杂的双星形电容器组。

4防范类似故障的措施

4.1组织措施

1、要求施工作业人员按设计图纸、施工图纸进行施工，杜绝盲目施工。业主单位要定期对施工作业进行检查确认，防止接线比较复杂的电容器组一类设备接错线情况出现；

2、运维验收人员在验收设备过程中使用“两书”中各专业的验收作业指导书开展专业验收。“两书”验收作业指导书不全的情况下，参考使用省公司下发的各类设备验收规范进行验收，也可转化、新增、修编作业指导书进行系统固化使用。工程验收要实事求是，以设备是否具备实际投产条件为宗旨，最大程度实现“零隐患”移交投产。

4.2技术措施

1、对管辖范围内的双星形接线电容器组开展接线方式核查，如发现中性线直接接地的，立即申请停电整改；

2、认真研究本次故障案例，从中吸取经验教训，当电容器组不平衡电流保护动作跳闸后，跳闸特巡中增加“对电容器组接线方式的检查”，早发现问题早解决问题。

5结论

该起电容器组不平衡电流保护动作跳闸故障实际是因为该电容器组中性线接错线引起的。通过深入分析该起电容器组不平衡电流保护动作跳闸故障，发现了我们处理故障分析方法存在瑕疵，对设备的施工和验收管理工作不到位，为避免重蹈覆辙，针对性地提出了防范类似故障再发生的组织措施、技术措施和安全技能培训等措施。实践证明这些防范措施是有效的，能够保证设备的安全。

参考文献：

[1]《变电运行现场技术问答》，中国电力出版社

[2]《继电保护培训教材》，中国电力出版社

[3]《35-110kV变电站仿真培训教材》，广东电力出版社