10KV并联电容器的过压保护

刘新民 河北省涿鹿县电力局

摘要：该文介绍了利用金属氧化物避雷器，对10kV并联电容器组进行过电压保护，并对两种避雷器保护接线进行了分析。

关键词：电容器过电压 保护

1 电容器组过电压保护的要求

稳态和谐波过电压，不能用避雷器有效地来限制，只能采用改变系统设计并注意操作方法和监视来控制这种过电压。直击雷过电压必须用避雷针来保护，不能用避雷器，因为雷击放电电流大都超过避雷器额定通流能力。感应过电压和操作过电压可以利用金属氧化物避雷器有效地限制。但是，不能使用传统的碳化硅避雷器，因为碳化硅避雷器装有串联间隙，在间隙放电时，伴随有工频续流，放电电流使阀片吸收能量，使避雷器阀片过载，通过这样大的电流将使避雷器损坏爆炸，甚至波及邻近设备，危及人身安全。应使用YSWR-12．7金属氧化物避雷器，也不能使用YSWS-12．7配电型或Y5WZ-12．7电站型，因通流量不满足要求。Y5WR-12．7型是电容器保护专用避雷器，它具有优良非线性特点，取消了串联间隙，而且阀片通流量较大，有泄放过电压的能量，削减过电压的幅度和陡度，能使操作过电压限制在2．5-3倍额定电压内，能满足过电压保护要求。

电容器极间绝缘是最薄弱的环节，运行规程规定电容器运行中，极间操作过电压就不超过2倍额定电压峰值，对地电压应符合规程要求，不许超过4倍额定电压峰值。要达到规程要求，除选用技术特性好的控制开关和避雷器外，还需降低电容器组上的瞬时过电压，以达到避雷器的保护水平，因此避雷器必须安装在靠近电容器组端子处，每组单装，而不能用距电容器距离较远的10kV母线避雷器来保护，并要求接地装置的接地电阻符合规程要求。从保护接线要求电容器组接成不接地的星形接线。不接地星形接线，把电容器三相尾端连接在一起，削弱了雷击电流引起的冲击阻抗和瞬时过电压，不接地星形接线提供了一个低冲击阻抗的通道，大大缓慢了冲击并削弱了过电压的数值。因此，电容器组避雷器雷击引起的动作次数一般要少于保护配电变压器避雷器的动作次数，因此大部分感应过电压不会引起避雷器损坏。

2 金属氧化物避雷器的保护接线方案

星形接线中性点不接地电容器组，金属氧化物避雷器有两种保护接线。

2．1金属氧化物避雷器接在相-地间

图1(a)保护接线简单，常用于35kV变电所10kV母线和10kV线路上600kvar以下的电容器组，它的缺点是在某些情况下满足不了过电压绝缘配合要求。当断路器发生单相弧光重燃过电压时，由于电容器中性点不接地，因此中性点对地电压远小于主电容，电容器极间过电压不会超过2倍额定相电压值。这样要求保护元件将对地电压限制在4倍以下相电压即可。但是，当发生断路器1相重燃又接地时，接地相的保护元件被短接，见图1(b)。被接地相电容器将承受2／3的过电压值，比健全相的过电压高得多。接地相的过电压也就是加在电容器极间的，因而要求健全

相的对地电压被限制在3倍相电压值以内，但保护元件通过流量需大大增加。当断路器发生两相重燃时，过电压是加在两重燃相电容器极间的，这时相间电压应不超过4倍最大相电压值。但是，这种保护接线过电压倍数在两相电弧重燃时已超出允许值，显然达不到绝缘配合要求。

2．2金属氧化物避雷器接在相-中-地间

此种保护接线是由四只金属氧化物避雷器(元件)组成，其保护接线见图2：

图2接线较复杂，常用于110kV变电所10kV母线1000kvar以上大容量的电容器组上。其特点是保护元件直接并在电容器极间，各相电容器极间过电压由各自的并联保护元件来限制，保护配合直接，不受其它因素影响。每相元件分中性点元件(中性点与地间)保证对地绝缘上的过电压不超过4倍相电压值。它既保证各相对地过电压限制要求，又满足各种情况下电容器极间过电压不超过2倍相电压要求，而且对串联电抗器上的过电压也可起到限制作用。当断路器发生电弧重燃瞬间或合闸接通瞬间，相当于很高的等值频率，电容器阻抗极小，即过电压瞬间全部加在电抗器上，对电抗器上的过电压保护元件也会起到良好的限制作用。但要求单元件通流量为300A，起始动作电压为11．3-12kV。