并联电容器装置设计技术规程(8)

2019-04-14 15:59

式,以发生一相对地闪络的情况最为严重,此时C??2C,C为电容器组每相3电 容(下同)。对第Ⅲ型连接方式C′=C。

对于中性点不接地的电容器组,氧化锌避雷器有以下三种连接方式: 1.氧化锌避雷器接在相-地之间(Ⅰ型)

图3.7.2-1 Ⅰ型连接方式示意图

C—电容器;BL—氧化锌避雷器

图3.7.2-2 Ⅱ型连接方式示意图

C—电容器;BL—氧化锌避雷器

Ⅰ型连接方式比较简单,但对避雷器的特性要求高。当发生一相接地时,要 求非接地相的两只避雷器能通过三相电容器积蓄的过电压能量。这种连接方式的 相间过电压保护水平高,是由两只避雷器对地残压之和决定的,这是它的又一缺 点。

2.氧化锌避雷器接在相-相-地之间(Ⅱ型)

Ⅱ型连接方式具有同时考虑相间和对地两方面的保护目的,对限制过电压较 为有利。当发生一相接地时,避雷器吸收的能量比Ⅰ型连接方式低一些。 3.氧化锌避雷器接在相-中-地之间(Ⅲ型)

Ⅲ型连接方式的特点是避雷器直接并在电容器极间,保护配合直接,不受其 他因素影响。但这种连接方式要求的避雷器通流容量较Ⅰ、Ⅱ型要高30%~ 40%,对大容量电容器组难于选到合适的避雷器。

图3.7.2-3 Ⅲ型连接方式示意图

C—电容器;BL—氧化锌避雷器

图3.7.2-4 两相重燃时的等值电路图

对以上三种连接方式,不同容量的10kV电容器组要求的避雷器通流容量计算 值如表3.7.2。

表3.7.2 电容器组要求的氧化锌避雷器 通流容量近似值表(A)

对表3.7.2尚需说明以下几点:

(1) 过电压的高低是影响避雷器通流容量的重要因素,如预期的过电压由5 倍降低到4.5倍(即降低10%),避雷器的通流容量可降低40%左右。所以,采取措 施限制过电压,对电容器的安全运行和避雷器都是有好处的:

(2)对避雷器通流容量的要求与电容器组容量的配合关系基本上为线性关系; (3) 表中数值虽是按10kV电压等级计算的,但对于35kV、63kV不接地系 统也是适用的,电容器组的容量随电压等级的提高呈线性增加。例如,400A通流 容量的氧化锌避雷器,在35kV电压级可以保护的电容器组容量为28000kvar; (4)为了保护大容量的电容器组,当400A的通流容量不能满足要求时,可以 采取提高氧化锌阀片的通流容量和采用多个阀片并联或整只氧化锌避雷器并联来 解决;

(5)表中数值是按避雷器通流为400A时的残压计算的,随着残压的增减,通 流值呈反比例变化。

二、校验避雷器的通流能量

为了保证避雷器运行安全,除了需要对避雷器的方波通流容量进行校验外, 也需对事故情况下避雷器的通流能量加以校验。由于目前尚无合适的计算方法, 现介绍美国IEEE给出的校验公式供参考。对于不接地的星形电容器组,当发生两 相重燃时,避雷器应具备的通流能量,IEEE的计算方法如下:

21LsIm??能量=ImtUp?Up(J) (3.7.2-2)

22Up?UL-LIm?(UL-L?Uc)2?(2Up?UL-L)22LsC(A) (3.7.2-3)

t?2LsIm(s) (3.7.2-4)

2Up?UL-L上三式中UL-L——线电压峰值; UP——避雷器保护水平;

Uc——重燃过电压,一次重燃时Uc=-2.37U? m,U? m为相电压峰 值,最严重的后续重燃时Uc=2UP; Ls——电源电感;

C——电容器组一相电容。

需要指出,由于国产氧化锌避雷器尚未给出允许的焦耳通流能量。故此项校 验还无条件进行。为了保证氧化锌避雷器安全运行,建议制造厂通过必要的试 验,给出避雷器的最大允许通流能量值,以便今后能校验通流能量。

第3.7.3 本条规定的目的在于防止双星形电容器组的中性线电流互感器发生 事故。据调查,双星形电容器组的中性线电流互感器,各地曾发生多起爆裂事 故,如侯家庙变电所和天津的武清变电所就发生过这类事故。事故分析说明,这 类事故主要是由于高频涌流引起的过电压使互感器线圈匝间绝缘击穿而造成的。 为了防止发生此类事故,张家口供电局在侯家庙变电所的电容器组上,曾采取了 在电流互感器上装低压避雷器的措施,但发生了低压避雷器和电流互感器同时爆 炸的事故。沈阳供电局提出,在双星形中性线电流互感器的二次侧并接低压非线 性电阻或氧化锌压敏电阻,但尚缺少这方面的运行经验。目前厂家已生产出匝间 绝缘加强型电流互感器,可供选用。此外,在设计中选择中性线电流互感器时, 还可采用天津电力局提出的办法:“在满足保护整定值的前提下,中性线电流互 感的变比尽可能选得大些”,以便减少线圈匝间击穿的可能性。

第四章 保护、控制和测量装置

第一节 一 般 规 定

第4.1.1条 本条主要明确对本规程适用范围内的电容器及电容器装置应装设 的保护的种类。通过调查,运行单位普遍反映,电容器的损坏率除与电容器的制 造质量密切相关外,还与保护是否完善有不可分割的关系。 过去,电容器装置一般都只设置过流保护,或加设内部故障保护。通过多年 运行实践,从多次电容器爆炸和电容器室失火的事故证明,电容器和电容器装置 应装有完善的保护。如东北电业管理局(79)东电生字第935号文中附件二提到健全 保护的两点要求是:“(1)1980年内装齐熔丝;(2)除过流保护外,还应装过压保 护”。

(1)防止单台电容器故障的保护是指专用熔断器保护或未设熔断器时的内部故 障保护;

(2)电容器组内部故障保护是指在部分电容器因故障切除(或电容器内部部分元 件击穿)后,由于阻抗的变化而引起电压分布变化时,防止其余电容器过电压(或内 部元件故障扩大)的保护;

(3)外部短路保护是指电容器组和断路器之间连接线的短路保护,也就是过电 流保护。该项保护对于电容器装置的过电流,在整定值取得恰当时也有保护作用;

(4)系统运行异常情况的保护包括系统电压过高(超过电容器长期允许过压水平) 及电容器装置失压的保护。

以上保护各自有独立的作用,其中2、3、4项不能互相代替。因此,保护 应齐备,不能缺项,否则,保护不完善将导致电容器损坏以及酿成电容器室失火 等事故。

第4.1.2条 本条规定主要是针对电容器的特点除规定有额定电流和额定电压 外,厂家尚规定有最大允许电流和最高允许电压。因此,测量表计不仅要满足额 定电压、额定电流的要求,还应满足最大允许电流和最高允许电压的要求。 按我国国家标准《并联电容器》中规定“电容器应能在有效值为1.30In的稳 态过电流下运行,这种过电流是过电压和高次谐波造成的。对于电容具有最大正

偏差的电容器,这个过电流允许达到1.43In”。

对稳态工频过电压的规定是长期过电压的最高值应不超过1.10Ue(Ue为电容器 组额定线电压)。过去,国产电容器按厂家规定长期耐压为1.05Ue,根据1982年 3月20日水利电力部生产司和物资局(82)物分字第5号文《关于电力电容器产品 质量的几项要求》的第五点再次提出“电容器应能允许在工频1.1倍额定电压下 长期连续运行”。目前,制造厂已基本按上述要求生产了。 因此,在选用测量仪表的测量范围时,最大测量值应按上述要求选择。仪表 测量范围的选择应尽量保证在正常运行时,仪表指示在标度尺工作部分上量限的 2/3以上,并应考虑在过负荷运行时,能有适当的指示。

第二节 保 护 装 置

第4.2.1条 本条主要强调电容器应设置专用单台熔断器保护。在调查中,我 们发现不少电容器未装设保护单台电容器的专用熔断器,原因是认为熔断器质量 不好,有误动现象,以及怕增加安装麻烦或担心增加安装高度等。但是,由于熔 断器保护有下述优点,通过运行总结,认识已逐步统一,故本规程仍推荐采用专 用熔断器保护。

(1)因继电保护动作慢,不能防止电容器内部元件全击穿时,引起电容器爆炸 起火的事故。而熔断器动作快,一般为0.3ms,能满足迅速断开故障电容器的要 求;

(2)单台电容器的熔断器保护熔断时仅断开故障电容器,而整组保护一动作即 断开整组电容器,因无明显标志,不仅寻找故障电容器困难,而且使电容器装置 停止运行的机会和时间均有增加,并增多断路器跳闸次数;

(3)电容器专用熔断器价格低廉,结构简单,不需调整与特殊维修。

除上述三条理由外,根据目前国内专用熔断器的生产来看,数量与质量均日 益提高。东北电业管理局曾于1982年6月进行了一次熔断器开断试验,试验包括 (a)容性小电流开断试验;(b)容性大电流开断试验;(c)感性大电流试验等。参加这 次试验的制造厂有吉林省怀德县公主岭电器厂、牡丹江电瓷厂、沈阳第三电器 厂、桂林电力电容器厂熔断器分厂和吴江县胜天熔断器厂。试验结果,对于开断 容性小电流(试验电流为15A和40A两种)大部分能通过,但仍有复燃现象,少数 厂的某种产品有重击穿现象,未能通过。但对于开断容性大电流(计算电流1kA)则 只有少数厂的产品通过。试验表明:国产熔断器的确存在问题,能正常开断小电流 的,开断大电流存在困难,反之,能开断大电流的,却不能正常开断小电流。通过 试验,各厂家也看到了自己产品的问题。目前,各厂家正积极改进产品,以满足新 形势的需要。

单台电容器的专用熔断器保护范围包括内部部分元件击穿和全部元件击穿以 及电容器套管表面闪络或小动物短路等。有内熔丝的电容器亦宜装设外附熔断 器,以保护套管表面闪络及增加断开标志。 实践证明,分组熔断器效果不好,不宜采用。由于分组熔断器的熔体是按整 组电容器的电流(一般为单台电容器的额定电流的好几倍)选择的,因而它对于单台 电容器的低能量长时间的层间故障反应迟钝,甚至不能反应,运行中曾发生过大 量爆裂事故。此外,一台电容器内部短路时,同组其他健全电容器向故障电容器 放电,此放电电流不流经熔断器,有可能加剧电容器的损坏。且分组熔断器熔断 时,将使整组电容器退出,增加了电容器的停用机会。因此,各地区均已禁止采 用分组熔断器。

第4.2.2条 本条是规定电容器组内部故障时,应设置防止组内部分电容器由 熔


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