实际运行中,电容器的故障过程是十分复化的,故障发展速度及到外壳破坏的时间分散性很大。根据绍兴系统试验站在80年代所做的BWF及BGF型并联电容器外壳爆裂试验的结果,可知在以工频为主的故障电流下,外壳破坏的时间在0.2 s到20余s,g=0.5时,也有可能故障不发展,在2.5 In故障电流下,外壳破裂时间约2 min左右。由于试品较少,这些数据仅能作为参考,但可以预料,实际的分散性将超过这个范围。前面讨论中所提出的以最小并联台数的限制作为现行配置原则的补充,可以使g=1时的熔断器动作时间控制在0.1s或更短。这样,保护将会更可靠些。
4熔断器与不平衡保护的配合
电容器组的不平衡保护与外部熔断器同属于内部故障保护的配置。根据并联电容器的国标报批稿(等同于IEC60871-1)的规定,通常以外熔断器作为第一级保护,不平衡继电保护与过电流保护为第二级保护,也提到“在有些情况下,不平衡保护比熔断器更为灵敏,这就意味着熔断器仅在例如跨越套管闪络或单元中的介质完全击穿时方能动作。在这种情况下,不平衡保护是第一级保护,而熔断器作为后备保护。”在IEC60871-3“并联电容器和并联电容器组的保护”中对不平衡保护作了如下的规定:“不平衡保护的主要目的是当邻近故障电 容器的完好电容器上的过电压过大时发出警报或断开整个电容器组”。“另一个作用是当故障未被熔断器断开时将电容器组撤出运行或者保护没有用内部或外部熔断器的电容器组。”
外熔断器与不平衡保护的组合是实际装置中运用最广泛的保护配置之一。具体配合方式即“熔断器为第一级保护、不平衡保护为第二级”。其不平衡保护(包括开口三角电压保护、差压保护及中性线不平衡电流保护等)的整定原则为在故障电容器被熔断器切除后,不使与之相并联的健全电容器上的过电压超过1.1倍。该整定原则可以保证在故障电容器被熔断器切除后,余下的电容器上过电压只要不超过1.1 Unc,电容器组就可在缺台条件下继续运行。但是,这个保护配合的前提是熔断器必须动作可靠有效。我们注意到标准规定的不平衡保护的“另一个作用是当故障未被熔断器断开时将电容器撤出运行”,即规定了在熔断器不能及时开断故障时,不平衡保护将充当后备保护的角色,但是又“不能代替短路保护”,因为不平衡保护总是有0.2~0.5 s的时延。显然,上文提及的不平衡保护没有考虑这一作用。
北京地区采用不平衡保护直接按电容器内部故障率进行整定的方法,即按电容器无内外熔丝保护的情况进行配置,实际上是使不平衡保护与熔断器保护互为备用,从保护配合的角度看,这样更为合理。据了解,在我省已有一些新投运的电容器组采用了这种保护配置方案。
根据北京地区的运行经验,同时考虑熔断器和不平衡保护的动作灵敏区段,可以对现行的保护配合作如下的修正:在并联台数M满足上述的最小并联台数限制条件时,熔断器按要求配置,作为第一级保护,不平衡保护g=0.7~0.75整定(前者指35 kV电容器组,电容器内部7个元件串联,4个故障)时延为0.2~0.5 s,可作为熔断器保护的后 备和补充。此时,若电容器极间短路突发于故障初期或发展过程中时,熔断器有0.1 s或更短的动作时间,将先于不平衡保护动作并开断故障。并联台数在最小并联台数限值以内时,建议将不平衡保护按g=0.5整定,延时期取0.2~0.5 s作为第一级保护,熔断器则作为后备保护,此时,不平衡保护较熔断器有更高的灵敏度。不平衡保护的方式可按不同的接线和要求选择。
实际的电容器组接线方式颇多,熔断器在不同接线中也有不同的功能特性,宜对具体情况作具体分析后,提出最为合理的保护方案。
5结论
目前电容器组内部故障保护常用的熔断器与不平衡保护的配合是不够完善的,以最小并联台数限值提高和保证熔断动作灵敏度,同时,针对不同情况,按不同的故障率作为不平衡保护的整定依据,以补充和配合熔断器保护的不足,可以提高保护配置的整体动作灵敏度,完善对电容器内部故障保护的配合,使之更为合理。
参考文献
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[2] IEC60871-3第一版1996-02标称电压1000 V以上交流电力系统用并联电容器,第3部分:并联电容器和并联电容器组的保护[S].
[3]IEC60871-1,1997,标称电压1 kV以上交流电力系统用并联电容器,第1部分:总则—性能、试验和定额—安全要求—安装和运行导则[S].
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