电力系统开口三角开跳闸是什么原因

Question

如题所述

Answer 1

套式电容器开关柜一旦投入电网就将连续在满 负荷下运行，夏季经常出现开口三角电压保护动作跳闸，针对 这一故障现象，研究引起该故障产生的主要原因并提出相应的 解决办法，无疑将大大提高电力电容器在电网中运行的可靠性 和使用寿命。
【关键词】开口三角电压保护;温度;过电压和过电流;谐 波
一、故障现象 我公司某变电站成套式电容器开关柜于2012 年8 月投入 使用，2013 年夏季（环境温度30℃左右），经常发生跳闸， 投送时开口三角电压保护启动，电压继电器立即动作跳闸。开 口三角电压整定为3V，最初我们技术人员处理时将开口三角 电压整定值调至3.5V，强行投送后正常使用一个星期，电容 器再次跳闸，并且出现单台熔断器熔断现象。于是我们判断电 容器组内部出现故障。
二、故障处理 1.在故障柜合闸的同时测量其开口三角电压，值为 4.5V，已超出后整定的3.5V，说明电容器已经加大了损坏的 程度。 2.将故障电容器充分放电后，测量其容量，A、B、C 三相 电容值分别为23.4μ F、24.2μ F、28.7μ F。经计算三相电容 器两端子间的最大与最小电容的比值为1.23，超出使用说明 书给出的1.08。观察外观电容值高的C 相有明显涨肚现象。 3.测量开关柜内电容器箱壳最热点温度为，50℃，室内环 境温度42℃，超出名牌给出的-40/A℃。 4.取电容值与A、B 相接近的电容器更换C 相。 5.更换新的熔断器。 6.投运时测量开口三角电压，其值为2.5V，在整定范围 内，电容正常运行。
三、原因分析与措施 如果某相或两相电容容量有变化后，电容端子的电压会和 其它相的电压不一致，当电容量变化超过一定值后，该相电容 端子的电压会变化很大，则在三角开口处产生的电压只要超过 整定值时保护便会动作，并且使电容器和电抗器的匹配发生变 化，易引起串联谐振或放大高次谐波电流。而引起电容器容量 发生变化的主要原因有一下几点： 1.温度因数 电容器的特性随工作温度而变化，在温度较高的情况下， 电容量、漏电流增大、损坏增大。根据电容器内部介质温度每 升高7～8℃寿命减少一半的规律，为便于实际计算可由下式 表示： L/L'=2（t'-t）/Δ t （1） 式中L―介质温度为t 时的电容器寿命; L'―介质温度为t'时的电容器的寿命; Δ t―使电容器寿命减少一半时对应的内部介质温升，通 常用Δ t=7～8℃。 从式（1）可知，当电容器内部介质温度越高，电容器的 寿命越短。而决定电容器内部介质温度升高的原因主要由环境 温度（其极限温度为最高温度加5℃）和电容器运行时箱壳最 热点温升（允许温升15℃）有关，当箱壳最热点温升升高且 环境温度高时，电容内部介质热老化则加速，实际使用寿命缩 短。 因此，为了提高电容器的实际使用寿命，就应该改善电容 器运行时的散热条件，降低箱壳温升及电容室环境温度。具体 措施如下： ①将原开关柜后门打开，常年保持通风，加防护网，防止 小动物及人员误入。 ②在室内安装工业排气扇，通过压风与抽风时室内空气对 流降低环境温度。 2.过电压与过电流 电容器的额定电压应不低于系统的最高运行电压。同时还 应预计到电容器与串联电抗器的投入对电压的升高。当投入电 容器时会使其端子上的电压升高，且瞬间会产生一个具有高频 衰减振荡特性的涌入电流。可由下式分别表示稳态电压的升高 及涌入电流： Δ U/U≈Q/S （2） IS= （3） 式（2）中Δ U―电压升高（KV） U―接入电容器以前的电压（KV） Q―电容器的容量（Mvar） S―电容器安装处的短路容量（MVA） 式（3）中IS―电容器涌流（峰值） I―电容器的额定电流（有效值） 除上述稳态电压外，在电容器投切时也会产生一定的暂态 电压，因此国际CB/T11024，1-2001 中规定：“在投入运行之 前，电容器上的剩余电压应不超过额定电压的10%。用不重击 穿的断路器来切合电容器组，通常会产生第一峰值不超过倍施 加电压（方均根值），持续时间不大于1/2 周波的过渡过电 压。在这些条件下，电容器每年可以切合1000 次”。说明电 容器本身应具有承受暂时过电压的能力，但是如果超出上述标 准的相关规定值，电容器的内部介质就会受到损伤，从而缩短 电容器的使用寿命。 因此，在投切电容器时若第一次合闸不成功时，必须待5 分钟后再进行第二次合闸，处理事故时也不列外。因为在电容 器退出之后，其端子之间仍有一定的残留电压，如果在残留电 压降低到额定电压的10%之前就再次投入，很有可能就会产生 高倍涌流和过电压，从而损伤电容器。 3.谐波因数 在谐波电压与谐波电流的作用下，一方面因电压波形畸变 使电容器发生局部放电;一方面谐波使电容器过热，在电和热 的双重危害下加快了电容器的损坏。主要表现在： ①谐波因频率高、容抗减小，电压升高、电流增大、使熔 断器熔断; ②谐波使电容器损耗增大、过渡发热（过载）电容器寿命 减短; ③因谐波、电源与电容器发生并联谐振，进一步将谐波电 流放大，将熔断器熔断，甚至引发电容器爆炸。 因此，应对当地电网中的谐波次数和含量进行认真的研 究，并有针对性地采取相应措施。 四、小结 温度、过电压和过电流、谐波都是影响电容器运行寿命的 重要因素，因此在实际生产运用中，我们要结合实际，有针对 性的处理电容器所发故障，并且改善电容器运行环境、规范操 作，确保电容器能安全、可靠、长寿的运行