兴城变电站电容器组继电保护装置故障分析

电力电容器POWER CAPACITOR2003年 第1卷 第4期No.4Vol.12003兴城变电站电容器组继电保护装置故障分析董跃军，王淑慧，任洪昌(唐山供电公司，河北唐山063000)摘要：运行中变电站时常出现电容器组在一次设备良好，出现因继电保护动 作使电容器组投不上的情况，大多是因为继电保护定值不合理或继电保护回路存 在问题。本文仅对继电保护定值和继电保护设备原因引起的电容器组故障进行分 析，以便引起有关部门的足够重视。关键词：电容器组；继电保护定值；继电保护回路Analysisof Failuresof Relay ProtectionInstallation forCapacitor Bank in XingchengSubstationDong Yuejun， Wang Shuhui， Ren Hongchang(Tangshan power supply company，HebeiTangshan 063000 China)Abstract: The capacitor bank often can not be properly because of the relay while the mainfacilities are in good condition. This is mostly because the relay setting value is notreasonable or the relay circuits are not functioning. This paper only concerns the capacitorbank fault due to the relay setting value and the relay problem in order to urge the department concerned paying attention to it.Keywords: Capacitor bank； Relay protection setting value； Relay protection circuit兴城220kV变电站时常出现电容器组在一次设备良好情况下投入时过电流 保护动作，使电容器组投不上。此类情况一般需要从查找继电保护问题入手。譬 如：继电保护定值是否合理，继电保护设备是否存在问题等，以便解决问题，使 电容器组能够正常投入。1运行方式和电容器参数1. 1运行方式兴城220kV变电站10kV侧为单母线分段接线。正常运行方式：母联545开 口，单母线分段运行。1号主变501开关带I段母线，2号主变502带II段母线。 10kV两段母 线分别接有电容器组和负荷。1. 2电容器主要参数该站有8组电容器，每组容量7200kvar。10kV的I段母线有4组，运行编 号分别是581、582、583、584； II段母线有4组，运行编号分别是591、592、 593、594。581、582、593、594 参数相同，电容器型号为 BFF12/一. -200-1W, 串12%电抗器；583、584、591、592参数相同，电容器型号为，电容器型号为 BFF11A - -200-1W，串 6%电抗器。1. 3保护定值以581电容器保护定值为例，电流互感器变比600 / 5,过电流定值为5. 2A，0. 5s；过电压保护定值为116V, 3s；低电压保护定值为60V, 1. 6s；开口三角 电压保护定值为18V, 0. 2s。2现象当581电容器组合开关投入时，情况良好。再合582开关时，会发现581 的电流表（600A）指针满量程偏转（581电容器额定电流347A），然后581过流 保护动作开关跳闸，582开关合闸良好，电容器组投入。重复试投5次，581开 关跳闸4次，1次不跳闸。接着投入583开关时，582过流保护动作开关跳闸， 583开关合闸良好，电容器组投入。投入584开关时，583过流保护动作开关跳 闸，584开关合闸良好，电容器组投入。II段母线电容器组投入情况亦然，总之， 每段母线只能投入一组电容器。3分析从现象分析，该站电容器组不能全部投入的原因可能有三种：一是110kV 侧接有电气化铁路牵引站，电铁产生的负序引起电容器组保护误动；二是电容器 组在投入时产生的涌流灌入临近电容器组，造成电容器组掉闸；三是保护设备问 题造成电容器组投不上。现场针对这三方面分别进行了认真的查找。3. 1谐波问题本站115、116开关接有大秦电气化铁路牵引站，电铁的负序可能造成该站 谐波超标，从而引起电容器组对谐波电流的放大，使过流保护动作，开关掉闸。为此对该站谐波进行了测试，结果如下：序号谐被电压m滑波电浅A）fSift阳L1UQkV电原蘑畤变机知ES 帅L765Z. 05 Df/2艇虫电压尊外噬事41以3h泌/Ji35知猫波右效伐/&沛】鼠馈S出9汨7佃3fth43叫.6m i15S1 3就谐波/0.5 5ZI. GJ7町1L网I9.神55R1 5次潮波/0. 173队2850, 093&牝1L顾2.809槌91&油7次滑溪也2网处,盘548-1D牌J.C66昇城谐波窝试的几孕主要18（12003 年 7 H 8日从测试结果看因电铁负序影响，110kV侧电压总畸变率超过2%的标准，但10kV 侧的电压畸变率没有超标，电容器组的谐波电流亦没有超标现象。重新复核8 组电容器设备参数，均配置合理。以581、583为例计算其容抗（XC）和电抗率（K）如下：581电容器蛆已知嬴=2 m2-4/20 = 0, 12=12583电容器组：已知XlLQKI 厂=11/7. 2=IG.脚60K=X /X =1.01/16.806=0.06=6%L C从以上计算结果看，该站电容器参数是按并联电容器装置设计规范的要 求选择的，串联12%电抗器的电容器组对3次及以上谐波有抑制作用，串联6% 电抗器的电容器组对5次及以上的谐波有抑制作用。在运行中只要按照先投12% 的电容器，后投6%的电容器，切除时先切6%后切12%的顺序操作电容器即可。所以谐波不是造成该站电容器组投不上的原因。3. 2涌流问题依据国标并联电容器装置设计规范GB50227 1995条文说明5. 5. 3条 款：“单组电容器投入时合闸涌流通常不大，当电容器组接入处的母线短路容量 (Sd)不超过电容器组容量的80倍时，单组电容器的合闸涌流不超过10倍。” 兴城站10kV短路容量Sd=320. 5MVA,经计算是电容器组容量的44倍(320. 5 /7. 2 = 44倍)，涌流应该不超过10倍。那么，涌流到底有多大呢？我们以581 电容器在投入情况下，再投582电容器为例进行计算。根据GB50227-1995并联电容器装置设计规范附录B电容器组在投入电 网时的涌流计算公式：咨=1/依1式中：I顷一涌流峰值的标么值(以投入的电容器组额定电流峰值为基准值)； Q电容器组总容量(7.2MvarX2)； Q 一正在投入的电容器组容量 0(7. 2Mvar)；尸一电源影响系敷.臼=1一1人T + QFKSd-0.117XGo. 147X7.2/14*4)+1-3. 7因为电容器组额定电流为347A，所以涌流为1816A(*347*3.7=1816A),是电容器组额定电流的5. 2倍，大于过流保护的定值624A，该站过流保护定值 为额定电流的1. 8倍，如果单靠提高过电流保护定值是不现实的。我们知道， 涌流一般情况下不会超过20ms，即一个周波的时间。根据3110kV电网继电 保护装置运行整定规程规定，过电流保护动作时间0. 31s，该站将过流保 护动作时间设为0. 5s，这个时间是完全可以躲过20ms涌流动作时间的。所以涌流也不是造成该站电容器组投不上的原因。3. 3保护回路问题该站电容器过流保护有两对时间接点接入跳闸回路，其保护和跳闸回路详见国更改制吐此任妙威同可珞IMS当电容器开关合闸时，“涌流”使临近运行中的电容器开关三相电流继电器 LJ开接点闭合，并启动时间继电器，其不带时限的瞬动开接点闭合，正电经延时打开的 ZZJ闭接点、2XJ及1LP压板经跳闸回路出口跳闸。“合闸加速过流”信号继电器掉牌。 从以上分析可以看出，保护回路存在以下问题：3. 3. 1 ZZJ继电器1、9接点在合闸瞬间瞬时动作闭合，延时打开，在电 容器正常运行状况下ZZJ继电器1、9接点处于断开位置，这样就造成该组电容 器过流保护正常运行情况下退出；3. 3. 2在电容器运行时，当临近电容器开关合闸时，“涌流”使该电容 器开关三相电流继电器LJ开接点闭合，并启动时间继电器1SJ，其不带时限的 瞬动开接点3、11闭合，正电经延时打开的ZZJ闭接点、1SJ瞬动开接点、2XJ及1LP压板经跳闸回路出口跳闸；3. 3. 3 ZZJ继电器3、11接点在合闸瞬间瞬时打开，失去合闸加速功能。针对以上情况，对保护回路做如下纠正：(1) ZZJ继电器1、9接点取消；(2) 将ZZJ继电器3、11常闭接点改为1、9常开接点；(3) 将不带时限的1SJ瞬动开接点加一个0. 1s的延时既能躲开涌流。经过现场改接线，传动以及实际运行情况，电容器投入运行正常，同时消除 了电容器失去过流保护的缺陷。4结论从上面的分析得出该站电容器组不能全部投入的原因是因为开关保护回路 问题，当我们将8组开关保护回路进行修改后，电容器组全部能够正常投入，消 除了过流保护动作的现象。