论文部分内容阅读
摘要：随着国民经济的发展和国家对环境保护的重视，作为可再生能源的风电得到了大力发展，因此，大范围高压输电线路网络逐渐形成，系统对于无功功率的要求也越来越高。目前，我国风力发电升压变电站中普遍采用在35kV母线上安装动态无功补偿装置，而并联电容器组作为该装置的一个组成部分，对调整电压和降低线损起着非常重要的作用。本文拟结合35kV并联电容器组在风电场中的应用，对电容器组的接线、保护方式进行了探讨，以提出合理的保护配置方案。
关键词：并联电容器组；不平衡保护；电压差动保护；桥式差电流保护
1.电容器组的接线方式
在高压电力网中，电容器组一般采用星形接线或双星形接线。在风力发电升压变电站中，35kV并联电容器组采用星形和双星形两种接线方式均能满足要求，当单台电容量较小的时候，每相串联数量较多，可以采用单星形接线；若每相并联的数量较多，宜选择双星型接线。
2.電容器组不平衡保护
在风力发电中，无功补偿装置优先采用投资小、使用灵和、耗损小、操作维护方便、响应速度快的并联电容器组。当电容器发生事故后，会引起内部三相电容不平衡，从而导致电容器内部形成电流差和电压差等，引起电容器组不平衡保护。电容器故障最主要的表现是当电容器电压升高超过允许值时，这种不平衡保护就会启动，切除掉整组电容器，将故障点隔离，达到保护电容器的目的。
3.电容器组保护方式的选择
根据电容器组的接线方式，不平衡保护分为4种保护类型。当电容器组采用双星形接线时，一般采用中性点不平衡电流保护；当电容器组采用单星形接线时，保护有开口三角电压保护、桥式差电流保护和相电压差动保护。
3.1开口三角电压保护
零序电压保护的原理和安装接线比较简单，它检测的电压只跟设备两端的电压有关，受系统电压波动、接地故障、谐波的影响较小。但是对于容量大、串联段数较多的电容器组，由于其配置的放电线圈电压变比较大，而保护动作信号较小，其保护整定值与电容器内熔丝的配合难度会增大。并且，系统电压的不对称和放电线圈三相性能的差异会引起起始不平衡电压，降低保护动作的灵敏性，因此这种保护方式不适用于35kV及以上电压等级的大容量电容器组，只适用于10kV电压等级的小容量（20Mvar及以下）电容器组。
3.2电桥式差电流保护
3.3 相电压差动保护
这种保护方式几乎不考虑系统单相接地故障和电网电压不平衡的影响，保护动作灵敏度高，故障时可分相动作；但是保护存在死区，灵敏度容易受放电线圈性能的影响，当电容器组串联段较多时，容易造成保护灵敏度的下降，从而造成对称故障时保护不能正确的动作，使其使用范围受到限制。
3.4双星形中性点不平衡电流保护
中性点不平衡电流保护受外界影响小，保护灵敏度和可靠性较高，对电网通讯不会造成干扰。但电容器组安装时调平衡较麻烦，当某台电容器发生短路击穿，切除每相串联段数较少时，高频放电电流通过中性点电流互感器时易将其烧毁。由于这种保护测量的是中性点间的电流，而在设备运行过程中，每组电容器补偿支路的投切都是变化的，因此可能会出现保护误动作，并且在发生对称故障时保护也会误动作；对于容量超过20Mvar的电容器组，该保护的灵敏度会受到限制。
4.结束语
电容器组的保护方式随其接线方案不同而异。总的来说，尽量采用简单可靠而又灵敏的接线把故障检测反映出来。风力发电中并联电容器作为动态无功补偿装置的一部分，以后的应用会越来越广泛。因此，我们必须不断的提高技术水平，做好35kV并联电容器组保护方式的选择，确保电容器安全可靠的运行。
参考文献：
[1]GB50227-2008 并联电容器设计规范[S].2008
[2]卓乐友，董柏林.电力工程电气设计手册[M]：电气二次部分.北京：中国电力出版社，1991
[3]赵丽君，张爱军，大容量并联电容器组不平衡保护方式的选择[J].电工技术，2012，（1）
[4]殷军. 变电站并联补偿电容器组的配置[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）. 2010（03）
[5]梁春明. 高压并联电容器接线方式及保护配置分析比较[J]. 广东输电与变电技术. 2008（05）
[6]王耀，刘菁. 高压并联电容器耐电强度仿真[J]. 电力电容器与无功补偿. 2009（02）
关键词：并联电容器组；不平衡保护；电压差动保护；桥式差电流保护
1.电容器组的接线方式
在高压电力网中，电容器组一般采用星形接线或双星形接线。在风力发电升压变电站中，35kV并联电容器组采用星形和双星形两种接线方式均能满足要求，当单台电容量较小的时候，每相串联数量较多，可以采用单星形接线；若每相并联的数量较多，宜选择双星型接线。
2.電容器组不平衡保护
在风力发电中，无功补偿装置优先采用投资小、使用灵和、耗损小、操作维护方便、响应速度快的并联电容器组。当电容器发生事故后，会引起内部三相电容不平衡，从而导致电容器内部形成电流差和电压差等，引起电容器组不平衡保护。电容器故障最主要的表现是当电容器电压升高超过允许值时，这种不平衡保护就会启动，切除掉整组电容器，将故障点隔离，达到保护电容器的目的。
3.电容器组保护方式的选择
根据电容器组的接线方式，不平衡保护分为4种保护类型。当电容器组采用双星形接线时，一般采用中性点不平衡电流保护；当电容器组采用单星形接线时，保护有开口三角电压保护、桥式差电流保护和相电压差动保护。
3.1开口三角电压保护
零序电压保护的原理和安装接线比较简单，它检测的电压只跟设备两端的电压有关，受系统电压波动、接地故障、谐波的影响较小。但是对于容量大、串联段数较多的电容器组，由于其配置的放电线圈电压变比较大，而保护动作信号较小，其保护整定值与电容器内熔丝的配合难度会增大。并且，系统电压的不对称和放电线圈三相性能的差异会引起起始不平衡电压，降低保护动作的灵敏性，因此这种保护方式不适用于35kV及以上电压等级的大容量电容器组，只适用于10kV电压等级的小容量（20Mvar及以下）电容器组。
3.2电桥式差电流保护
3.3 相电压差动保护
这种保护方式几乎不考虑系统单相接地故障和电网电压不平衡的影响，保护动作灵敏度高，故障时可分相动作；但是保护存在死区，灵敏度容易受放电线圈性能的影响，当电容器组串联段较多时，容易造成保护灵敏度的下降，从而造成对称故障时保护不能正确的动作，使其使用范围受到限制。
3.4双星形中性点不平衡电流保护
中性点不平衡电流保护受外界影响小，保护灵敏度和可靠性较高，对电网通讯不会造成干扰。但电容器组安装时调平衡较麻烦，当某台电容器发生短路击穿，切除每相串联段数较少时，高频放电电流通过中性点电流互感器时易将其烧毁。由于这种保护测量的是中性点间的电流，而在设备运行过程中，每组电容器补偿支路的投切都是变化的，因此可能会出现保护误动作，并且在发生对称故障时保护也会误动作；对于容量超过20Mvar的电容器组，该保护的灵敏度会受到限制。
4.结束语
电容器组的保护方式随其接线方案不同而异。总的来说，尽量采用简单可靠而又灵敏的接线把故障检测反映出来。风力发电中并联电容器作为动态无功补偿装置的一部分，以后的应用会越来越广泛。因此，我们必须不断的提高技术水平，做好35kV并联电容器组保护方式的选择，确保电容器安全可靠的运行。
参考文献：
[1]GB50227-2008 并联电容器设计规范[S].2008
[2]卓乐友，董柏林.电力工程电气设计手册[M]：电气二次部分.北京：中国电力出版社，1991
[3]赵丽君，张爱军，大容量并联电容器组不平衡保护方式的选择[J].电工技术，2012，（1）
[4]殷军. 变电站并联补偿电容器组的配置[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）. 2010（03）
[5]梁春明. 高压并联电容器接线方式及保护配置分析比较[J]. 广东输电与变电技术. 2008（05）
[6]王耀，刘菁. 高压并联电容器耐电强度仿真[J]. 电力电容器与无功补偿. 2009（02）