[发明专利]室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法及装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法及设备。

背景技术

变电站电容器无功补偿设备中，为限制电容器合闸涌流、抑制电网谐波，需串联1%-12%等不同电抗率的电抗器。目前室内电容器串联电抗器以4.5%-6%电抗率为常见，且电抗器以环氧树脂浇注的干式绝缘为主。电容器组运行过程中，常受到如下不利因素的影响，导致故障率一直偏高：

（1）设备制造存在薄弱环节

电容器串联电抗器在车间浇注过程中，绝缘材料内留有气隙、杂质，匝间绝缘裕度不高，将会给电容器的运行留下故障隐患；某些厂家为节约成本，电抗器容量裕度也不大，当电容器冲击合闸或承受电容器故障电流时，内部易产生热击穿的累积效应；在潮湿条件下极易产生起烟、燃弧等故障。

（2）电容器组频繁投切

变电站电容器组投切为VQC自动控制，为平衡无功，调整母线电压，导致电容器频繁投切。据相关试验验证，分闸过电压受电容器串联电抗率的影响，随电抗率的升高而增加，电容器开关的频繁投切，即使采用避雷器保护，但是过电压长期累积效应将对电抗器、电容器绝缘产生伤害；其次，随着电容器的投切，电抗器内部金属导体与绝缘介质由于热膨胀系数不同，不断的热胀冷缩最终导致绝缘材料产生气隙，甚至开裂，存在起烟燃弧故障隐患。

（3）电容器故障电流

电容器串联电抗器的安装位置有的置于电容器前端，有的置于电容器组中心点侧。若置于电容器前端进线侧时，当电容器发生电容单元击穿或完全击穿短路故障后，故障电流将通过电抗器绕组，使得电抗器产生过热击穿的风险。

（4）电网谐波的影响

电容器串联电抗器的配置需结合电网背景谐波综合考虑，当电网5次谐波含量较高时，需配置5%左右电抗器；当电网3次谐波含量较高时，需配置12%电抗器。谐波影响导致电容器以及电抗器故障，极端情况下电容器组、电抗器起烟燃烧。

传统的电容器组保护原理为基于电容器组元器件发生故障后，阻抗改变引起电容器组工作回路电压、电流等电气参数的变化，有选择的启动电容器跳闸回路，切断故障。主要的保护配置有电容器组低电压保护、过电压保护、 三相不平衡电压保护、三相不平衡电流保护、电压差动保护、过流速断保护等。

然而实践证明，部分室内电容器组起烟、燃弧故障后相当长的一段时间内，电容器组工作回路的电压、电流参数并未发生明显变化，导致保护失效。换言之，即部分电容器组起烟燃弧故障后短时内并未破坏或仅仅部分破坏了电容器组元器件阻抗特性，导致基于电压、电流参数变化而配置的传统的保护装置存在保护盲区，无法在故障第一时间内有效切除故障。 

同时，我们知道，现有室内火灾报警系统，其多通过在室内设置多个烟雾传感器进行感应报警。主要包括一核心控制器，与控制器相并联连接的多个烟感探头以及相对应的转换模块，如图2所示。当室内起烟时，烟雾传感器输出烟雾信号，控制器采集到该信号后输出至对应的转换模块，所述的转换模块发出报警信号至监控中心，即实现及时报警。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够及早发现电容器组故障以达到第一时间排除故障的室内电容器组起烟燃弧的保护方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法，它包括如下步骤：

（a）、在室内电容器组上方，布置至少一只烟雾传感器，其用于捕捉对应的电容器组起烟、燃弧故障产生的烟雾；

（b）、将火灾报警装置所控制的转换模块的空接点与所述电容器组的开关跳闸线圈相连接，形成电容器组开关跳闸电路，当室内电容器组发生起烟、燃弧故障时，所述的转换模块输出的空接点接通所述的电容器组开关跳闸电路，以使电容器组开关跳闸，切断故障。

进一步地，步骤（b）中，在所述的转换模块的空接点前串接一块压板，所述的压板用于控制电容器组开关跳闸电路。