[实用新型]一种双桥差电力电容器装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统技术领域，涉及一种电容器装置，特别涉及一种双桥差电力电容器装置。

背景技术

随着750和1000千伏高压工程的快速发展，电容器装置呈现出电压等级越来越高(66kV～110kV)、单组容量越来越大(150Mvar～210Mvar)的特点，不但在数量级上不断刷新记录，而且在技术上考量着大型电容器组应用水平的高低。

单组总容量大了，电容器台数(可达400～500多)就多，电容器元件就更多(可达2～3万个)。对于内熔丝电容器组，保护装置要在2～3万个元件中分辨出1～2个元件故障，分辩率是否能满足保护可靠性的要求将决定电容器组是否能建立起防止事故蔓延的安全防线。如何建立大型内熔丝电容器组高灵敏度、高可靠性的不平衡保护，是大型电容器组必须解决的安全问题之一。

外熔断器是单台并联电容器内部故障保护常用的措施之一。由于其灭弧结构简单、运行稳定性差、寿命短等方面的不安全因素，在500kV变电站等大型电容器组中已经停止使用。为了保证运行的高度安全，显然在大型电容器组中不可能采用外熔断器的保护方案。

无熔丝电容器通常要求内部元件串联数较多，额定电压往往要大于20kV。在整组和单台电容器容量都不变的条件下，单台电容器的额定电压越高，则电容器组中电容器的串联台数就越少，每串段并联台数需要大大增加，甚至大大超过允许的并联台数。由此而产生了每串段并联台数超过耐爆破能量允许极限的安全隐患，也与大型电容器组的安全要求相冲突。

内熔丝电容器由于内熔丝开断的需要，单台电容器内部元件并联数要求较多，元件串联段数要求较少，自然电容器的额定电压较低，通常可取到5～6kV。在整组和单台电容器容量都不变的条件下，单台电容器的额定电压越低，则电容器组中电容器的串联台数就越多，每串段并联台数可以大为减少。内熔丝电容器既摆脱了外熔丝的困扰，又避开了无熔丝电容器内部元件串联数要求大的特殊要求，是大型电容器组的最佳选择。

开口三角不平衡电压保护和相差不平衡电压保护由于高倍数的变比与内熔丝电容器组高倍数的分辩率形成巨大的反差，从理论上就已经列入不合理或不可取的方案之中。由于放电线圈没有制造、使用的经验和验证，实际上会给特大型电容器组增加安全的不确定因素。因此单星形开口三角接线和单星形差压接线都不应成为大型电容器组的接线方式。

双星形不平衡电流保护和单桥差不平衡电流保护虽然都摆脱了放电线圈的困扰，但对于相同的故障状态，后者能检测到的故障信号为前者的约一倍，单桥差不平衡电流保护的灵敏度要比双星不平衡电流保护高一倍。此外，在初始不平衡值的影响下，双星不平衡电流保护更容易误动。正是由于上述原因，双星不平衡电流接线方式在低电压等级电容器组中广泛应用，而目前在500kV变电站等大型电容器组中已经停止使用。有鉴于此，在电容器组中单星形单桥差接线在以往各种接线方式中灵敏度是最高的。

所谓单星形单桥差(单H型)接线电容器组就是任何一相电容器组按一个电桥的要求布置成四个电容器C桥臂，使得电容器组在正常状态下流过电流互感器TA的平衡电流趋于零(如图1所示)。

对于大型内熔丝电容器组，电容器单元数很多，在对称位置出现故障的概率不可忽略。通过加大电容检查频次的措施不但费时费力、消极被动，而且已与高压特大容量内熔丝电容器组的安全要求不相适应。按照IEEE C37.99-2000《IEEE并联电容器组保护导则》的观点，两段式保护的要求就是在跳闸之前增设一级报警，一旦确定有内熔丝动作则动作于报警，以便安排计划检修。两段式保护不仅从根本上杜绝了在对称位置上出现故障的现象，堵住了不平衡保护天生的“漏洞”，而且使安全防范措施变消极被动为积极主动。两段式不平衡保护目前在超高压直流工程换流站的大型电容器组中普遍采用。

初始不平衡值主要与电容器的制造偏差和电容器的温度特性有关。电容器的制造偏差虽然可以通过在电容器组内部的配平得到改善，但最终会受到测量精度的限制。由电容器温度特性产生的电容偏差主要取决于电容器组温度场的分布与变化。当整定值无法躲过初始不平衡值时，就意味着不平衡变化会频繁误动、减少电容器组的有效运行时间、增加维护成本，甚至会严重影响电容器组的正常运行。

当对大型内熔丝电容器组按常规桥差进行两段式保护整定计算时不难发现：即使把电容偏差降至最低，保护整定值仍无法通过初始不平衡校验。