10kV并联补偿电容器保护的整定
摘要：本文介绍了10kV并联补偿电容器保护的整定计算方法。
关键词：10kV；并联补偿电容器；继电保护；整定计算
1 10kV并联补偿电容器保护配置原则
1.1 延时电流速断保护
并联电容器在正常情况下，有躲过涌流的能力，但当系统发生短路故障时，电容器组能迅速的脱离系统。为此，将电容器组设置延时电流速断保护。
1.2 过电流保护
保护电容器引线上的相间短路故障或在电容器组过负荷运行时使开关跳闸。为避免合闸涌流引起保护的误动作，过电流保护应有一定的时限，可躲过涌流的影响。
1.3 过电压保护
防止系统稳态过电压，电容器在过高的电压下运行时，其内部游离增大，可能发生局部放电，使介质损耗增大，局部过热，并可能发展到绝缘被击穿。因此应保持电容器组在不超过最高容许的电压下运行。
1.4 低电压保护
防止空载变压器与电容器同时合闸时工频过电压和振荡过电压对电容器的危害，这种情况可能出现变电站事故跳闸、变电站停电、各配电线路切除。变压器和电容器构成的振荡回路可能产生振荡过电压，危及设备绝缘。电容器如果还接在母线上，突然来电时，电压升高，击穿电容器。因此安装低电压保护，当母线电压降到额定值的60%左右时动作将电容器切除。
1.5 不平衡电压保护
电容器发生故障后，将引起电容器组三相电容不平衡。根据这个原理，国内外采用的继电保护方式很多，大致可以分为不平衡电压和不平衡电流保护两种。这两种保护，都是利用故障电容器被切除后，因电容值不平衡而产生的电压和电流不平衡来启动继电器。这些保护方式各有优缺点，可以根据需要选择。
单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。
对于没有放电电阻的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处
，保护采集到差电压后即动作跳闸。电压为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U
2 整定计算方案
2.1 延时电流速断保护
a.速断保护电流定值按电容器端部引线故障时有足够的灵敏系数整定，一般整定为3～5倍额定电流。
b.考虑电容器投入过渡过程的影响，速断保护动作时间一般整定为0.1～0.2s。
c.在电容器端部引出线发生故障时灵敏系数不小于2。
2.2 过电流保护
a.过电流保护应为三相式。
b.过电流保护电流定值应可靠躲电容器组额定电流，一般整定为1.5～2倍额定电流。
c.保护动作时间一般整定为0.3～1s。
d.在电容器端部引出线发生故障时灵敏系数不小于1.5。
2.3 过电压保护
a.过电压保护定值应按电容器端电压不长时间超过 1.1倍电容器额定电压的原则整定。
b.过电压保护动作时间应在60s以内。
c.过电压保护可根据实际情况选择跳闸或发信号。
2.4 低电压保护
低电压定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作，而在母线电压恢复正常后可靠返回，一般整定为0.3～0.6倍额定电压。保护的动作时间应与本侧出线后备保护时间配合。
2.5 不平衡电压保护
电压定值按部分单台电容器(或单台电容器内小电容元件)切除或击穿后，故障相其余单台电容器所承受的电压(或单台电容器内小电容元件)不长期超过1.1倍额定电压的原则整定，同时，还应可靠躲过电容器组正常运行时的不平衡电压。动作时间一般整定为0.1～0.2s。
电容器组正常运行时的不平衡电压应满足厂家要求和安装规程的规定。
3 定值整定应注意的问题
1）计算额定电流时，是指电容器组总的额定电流。
2）整定低电压时，根据电压取相电压还是线电压，其低电压定值也不同。一般相电压整定31.8V，线电压整定55V。
3）整定不平衡电压时，应实测开口三角正常运行时的不平衡电压。一般整定为4～6V。
4 结束语
该整定计算方案经多年运行考验，符合“四性”原则，动作时间准确，未出现误动情况，保证了电网安全、稳定地运行。
参考文献
[1] 变压器继电保护整定计算导则 DL/T 684—1999
[2] 谷水清.电力系统继电保护. 中国电力出版社， 2005.9
课程设计 并联电容器无功补偿方案设计 指导老师：江宁强 1010190456 尹兆京
目录 1绪论 (2) 1.1引言 (2) 1.2无功补偿的提出 (3) 1.3本文所做的工作 (3) 2无功补偿的认识 (3) 2.1无功补偿装置 (3) 2.2无功补偿方式 (4) 2.3无功补偿装置的选择 (4) 2.4投切开关的选取 (4) 2.5无功补偿的意义 (5) 3电容器无功补偿方式 (5) 3.1串联无功补偿 (5) 3.2并联无功补偿 (6) 3.3确定电容器补偿容量 (6) 4案例分析 (6) 4.1利用并联电容器进行无功功率补偿，对变电站调压 (6) 4.2利用串联电容器，改变线路参数进行调压 (13) 4.3利用并联电容器进行无功功率补偿，提高功率因素 (15) 5总结 (21) 1绪论 1.1引言 随着现代科学技术的发展和国民经济的增长，电力系统发展迅猛，负荷日益增多，供电容量扩大，出现了大规模的联合电力系统。用电负荷的增加，必然要
求电网系统利用率的提高。但由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低，影响发电机的输出功率; 降低有功功率的输出; 影响变电、输电的供电能力; 降低有功功率的容量; 增加电力系统的电能损耗; 增加输电线路的电压降等。因此，连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。 1.2无功补偿的提出 电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。无功，简单的说就是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗，提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的补偿。 1.3本文所做的工作 主要对变电站并联电容器无功补偿作了简单的分析计算,提出了目前在变电站无功补偿实际应用中计算总容量与分组的方法,本文主要作了以下几个方面的工作: 对无功补偿作了简单的介绍，尤其是电容器无功补偿，选取了相关的案例进行了简单的计算和分析。 2无功补偿的认识 2.1无功补偿装置 变电站中传统的无功补偿装置主要是调相机和静电电容器。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR、GTR、GTO等相继出现，将其作为投切开关无功补偿都可以在一个周波内完成，而且可以进行单相调节。如今所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管投切的无功补偿设备，主要有以下三大类型: 1、具有饱和电抗器的静止无功补偿装置； 2、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器，这两种装置统称为SVC 3、采用自换相变流技术的静止无功补偿装置——高级静止无功发生器。
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司( 函) 郑煤机电便字【2016】14号 关于下发井下供电系统继电保护整定方案 (试行)的通知 集团公司各直管矿井及区域公司： 为加强井下供电系统安全的管理，提高矿井供电的可靠性，必须认真做好供电系统继电保护整定工作。结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况，按照电力行业的有关标准和要求，特制定《井下供电系统继电保护整定方案》（试行），请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案，结合本单位的实际情况，认真进行供电系统继电保护整定计算，并按照计算结果整定。在实际执行中不断完善，有意见和建议的，及时与集团公司机电运输部联系。 机电运输部 二〇一六年二月二十九日 井下供电系统继电保护整定 方案（试行） 郑煤集团公司
前言 为提高煤矿井下供电继电保护运行水平，确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作，集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》（试行）。 《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章，第一章高低压短路电流计算，第二章井下高压开关具有的保护种类，第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法，第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算，第五章低压供电系统继电保护整定方案，第六章127伏供电系统整定计算方案。 由于煤矿继电保护技术水平不断提高，技术装备不断涌现，加之编写人员水平有限，编写内容难免有不当之处，敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善，对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。 二〇一六年二月二十九日 目录 第一章高低压短路电流计算............................................................ 第一节整定计算的准备工作...................................................... 第二节短路计算假设与步骤...................................................... 第三节各元件电抗计算............................................................ 第四节短路电流的计算............................................................ 第五节高压电气设备选择......................................................... 第六节短路电流计算实例......................................................... 第二章高压配电装置所具有的保护种类 ............................................ 第一节过流保护装置............................................................... 第二节单相接地保护............................................................... 第三节其它保护种类...............................................................
一、循环水泵（4台） Pe=450KW Ue= cos∮= 变比：nl=100/5=20 Ie=Pe／√3×Ue×cos∮=450/××= Iqd=8×Ie=8×=412A（是否是循环水泵启动电流） Ie2=20= (1)速断保护（过流I段） Idzj=Kk×Iqd／nl=×8Ie／nl=×412/20= 延时Tzd=0s (2) 过流保护（过流II段，该保护在电动机起动过程中被闭锁）Idzj=Kk×Ie／nl=×Ie／nl=×20= 延时Tzd= (3) 过负荷 Ig= Kk ×Ie2/＝×= 延时Tzd=6s (4)负序电流 Idzj=Kk×Ie／nl=×／20= 延时Tzd= (5) 起动时间tqd=15s, 电机厂家核实
(6) 低电压 Udzj==65V 延时Tzd=9s 二、引风机 Pe=900KW Ue= cos∮= nl=150/5=30 Ie=Pe／√3×Ue×cos∮=560/××= Iqd=8I=8×=868A (1).速断保护（过流I段） Idzj=Kk×Iqd／nl=×8Ie／nl=×868/30= 延时Tzd=0s (2) 过流保护（过流II段，该保护在电动机起动过程中被闭锁）Idzj=Kk×Ie／nl=×Ie／nl=×30= 延时Tzd= (3) 过负荷 Ie2=30= Ig= Kk ×Ie2/＝×= 延时Tzd=6s (4)负序电流 Idzj=Kk×Ie／nl=×／30=
延时Tzd= (5) 起动时间tqd=20s 电机厂家核实 (6) 低电压 Udzj==65V 延时Tzd=9s 高压电动机的几种常规保护 一、电动机主要故障 1、定子绕组相间短路、单相接地； 2、一相绕组的匝间短路； 3、电动机的过负荷运行； 4、由供电母线电压降低或短路中断引起的电动机低电压运行； 5、供电母线三相电压不平衡或一相断线引起电动机三相电流不平衡； 6、由于机械故障、负荷过重、电压过低造成转子堵转的故障; 二、电动机主要保护类型及实现的功能基于以上电动机运行过程中本身和供电母线、负荷变化等可能引起的电动机故障，电动机（尤其对于3~10K V 等级电机）可装设以下保护，以实现对电机的保护，或可称为电动机的主要保护。1、二段式过电流保护（过流Ⅰ段、过流Ⅱ段） 作用：主要对于电机相间短路提供保护（过流Ⅰ段）；和电动机的堵
常见电力电容器保护类型： 电容器保护 1 保护熔丝 现代电容器组的每台电容器上都装有单独的熔丝保护，这种熔丝结构简单，安装方便，只要配合得当，就能够迅速将故障电容器切除，避免电容器的油箱发生爆炸，使附近的电容器免遭波及损坏。此外，保护熔丝还有明显的标志，动作以后很容易发现，运行人员根据标志便可容易地查出故障的电容器，以便更换。 2 过电流保护(电流取自线路TA) 过电流保护的任务，主要是保护电容器引线上的相间短路故障或在电容器组过负荷运行时使开关跳闸。电容器过负荷的原因，一是运行电压高于电容器的额定电压，另一种情况是谐波引起的过电流。 为避免合闸涌流引起保护的误动作，过电流保护应有一定的时限，一般将时限整定到0.5s以上就可躲过涌流的影响。 3 不平衡电压保护(电压取自放电TV二次侧所构成的开口三角型) 电容器发生故障后，将引起电容器组三相电容不平衡。电容器组的各种主保护方式都是从这个基本点出发来确定的。 根据这个原理，国内外采用的继电保护方式很多，大致可以分为不平衡电压和不平衡电流保护两种。这两种保护，都是利用故障电容器被切除后，因电容值不平衡而产生的电压和电流不平衡来启动继电器。这些保护方式各有优缺点，我们可以根据需要选择。 单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。 对于没有放电电阻的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处电压为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U0，保护采集到差电压后即动作掉闸。 4 不平衡电流保护 这种保护方式是利用故障相容抗变化后，电流变化与正常相电流间形成差电流，来启动过电流继电器，以达到保护电容器组的目的。常见的不平衡电流保护的方式有以下两种： 4.1 双星形中性点间不平衡电流保护 保护所用的低变比TA串接于双星型接线的两组电流器的中性线上，在正常情况下，三相阻抗平衡，中性点间电压差为零，没有电流流过中性线。如果某一台或几台电容器发生故障，故障相的电压下降，中性点出现电压，中性线有不平衡电流I0流过，保护采集到不平衡电流后即动作掉闸。
微机继电保护整定计算举例
珠海市恒瑞电力科技有限公司 目录 变压器差动保护的整定与计算 (3) 线路保护整定实例 (6) 10KV变压器保护整定实例 (9) 电容器保护整定实例 (13) 电动机保护整定计算实例 (16) 电动机差动保护整定计算实例 (19)
变压器差动保护的整定与计算 以右侧所示Y/Y/△-11接线的三卷变压器为例，设变压器的额定容量为S(MVA)，高、中、低各侧电压分别为UH 、UM 、UL(KV)，各侧二次电流分别为IH 、IM 、IL(A)，各侧电流互感器变比分别为n H 、n M 、n L 。 一、 平衡系数的计算 电流平衡系数Km 、Kl 其中：Uhe,Ume,Ule 分别为高中低压侧额定电压（铭牌值） Kcth,Kctm,Kctl 分别为高中低压侧电流互感器变比 二、 差动电流速断保护 差动电流速断保护的动作电流应避越变压器空载投入时的励磁涌流和外部故障的最大不平衡电流来整定。根据实际经验一般取： Isd ＝（4－12）Ieb ／nLH 。 式中：Ieb ――变压器的额定电流； nLH ――变压器电流互感器的电流变比。 三、 比率差动保护 比率差动动作电流Icd 应大于额定负载时的不平衡电流，即 Icd ＝Kk ［ktx × fwc ＋ΔU ＋Δfph ］Ieb ／nLH 式中：Kk ――可靠系数，取（1.3～2.0） ΔU ――变压器相对于额定电压抽头向上（或下）电压调整范围,取ΔU ＝5%。 Ktx ――电流互感器同型系数；当各侧电流互感器型号相同时取0.5,不同时取1 Fwc ――电流互感器的允许误差；取0.1 Δfph ――电流互感器的变比（包括保护装置）不平衡所产生的相对误差取0.1； 一般 Icd ＝（0.2～0.6）Ieb ／nLH 。 四、 谐波制动比 根据经验，为可靠地防止涌流误动，当任一相二次谐波与基波之间比值大于15%－20%时，三相差动保护被闭锁。 五、 制动特性拐点 Is1＝Ieb ／nLH Is2＝（1～3）eb ／nLH Is1，Is2可整定为同一点。 kcth Uhe Kctm Ume Km **= 3**?=kcth Uhe Kctl Ule Kl
电动机电流速断保护继电器的选择及其定值计算 电动机保护继电器的选择及其整定正确与否，直接影响到安全运行。实践表明，由于保护继电器和定值没有根据现场实际情况选择和计算，造成电动机保护装置误动、拒动的情况时有发生。本文简介电流速断保护的构成及其定值计算，供电工参考。 1. 电动机保护继电器的选择 无论哪一种电动机，对其保护的原理基本上都是以反映电动机内部故障时正序和零序电流急剧升高这一特征来设计的。反映短路故障的装置一般是电流速断保护和单相接地保护。 电动机内部发生金属多相短路时，理论上说电流幅值会趋向于无穷大，电流速断保护就是利用这一特征快速启动继电器，使故障电动机从电网中退出来。由于电动机起动电流大小悬殊，因此，能够把短路电流和起动电流有效区分开来就成为电流速断保护继电器选择的关键。现在通常采用DL电磁型电流继电器和GL感应型电流继电器。使用DL型电流继电器构成速断保护时，当短路电流达到继电器的整定值后，继电器的动作时间与电流大小无关，因而切断故障速度快、灵敏度高，但不容易躲开电动机起动时的电流，往往在电动机过负荷或者起动时造成误动作。感应型继电器构成速断保护时，动作时间与短路电流大小成反比，因而称为反时限继电器。这种继电器具有瞬时动作元件作用于跳闸，延时动作元件作用于信号或跳闸，其动作可靠性好，能够较好地躲避起动电流和过负荷电流，并且能够把速断保护和过负荷保护结合在一块，大大简化了保护接线。但它也存在两相短路故障时动作时间较慢、调试较复杂、动作特性也不如前者稳定等缺点。因此，在选择保护继电器时，对于空载起动和不易遭受过负荷的电动机宜采用DL型继电器，对于带载起动或者易遭受过负荷的电动机宜采用GL型继电器。 2. 保护继电器的整定计算 无论采用何种继电器构成电流速断保护，其整定的原则都是要躲开电动机起动时的起动电流和瞬间过负荷。继电器一次动作电流的保护定值一般按下式计算： I = KIS 式中：K ―可靠系数。对于DL型取1.4 ~ 1.6，对于GL型取1.8 ~ 2.0 IS ―电动机起动电流，一般取额定电流的5 ~ 7倍 在整定中，可靠系数和起动倍率如果掌握不好，往往容易造成继电器误动作或拒动，一般情况下，可按以下原则掌握。
Value Engineering 0引言 电力电容器是城市电力系统的重要组成部分，广泛应用与电力系统和电工设备之中，在均压、稳压、降低线路系统损耗以及提高电力系统功率因数等方面有良好的表现性能，因而在工厂、居民区、市政设施、交通设施等电力系统的配电系统中都有着巨大的作用。另一方面，电容器又是非常容易受损，对安装于维护有着较高要求的电力设备，其回路中若存在任何细微的非正常接触，均可能激发高频振荡电弧，同时电力系统在运行过程中电流与电压均会对电力电容器产生不同程度的影响，因而电力电容器的保护对于其自身功效和寿命的稳定乃至整个电力系统的正常运行有着十分重要的意义，而关于电力电容器的保护技术，我们大致也可以从电流与电压两个方面切入进行分析。 1电流保护 电容器组的电流保护主要包含了过电流保护和电流速断保护两个方面，装设过电流保护的目的主要是保护电容器组的引线、套管的短路故障，也可作为电容器组内部故障的后备保护。过电流保护接在电容器组断路器回路电流互感器二次侧。通常非为速断和过流两段，速断段的动作电流按在最小运行方式下引线相间短路，保护灵敏度大于2来整定。 当电容器组引接母线、电流互感器、放电电压互感器、串联电抗器等回路发生相间短路，或者电容器组本身内部元件全部或者部分被击穿形成相间短路时，电容器系统内部会产生很大的短路电流，为了防止此种情况对电力电容器造成不可逆转性破坏，应该在系统内装设速断和过电流（定时限或者反时限）保护。 “电流速断保护的动作电流按在最小运行方式下引线相间短路[1]”，起保护灵敏度大于2来整定，利用动作时带有0.1~0.2s 的延时来躲过电容器的充电涌流，进而对电力电容系统进行保护，其通常以在三相电容器端在最小运行方式下发生两相短路时，保护具有足够灵敏度来整定动作电流为标准。 除速断保护之外，电容器的过电流保护是速断保护的后备，同时兼做电容器组的过负荷保护，其动作电流应该考虑以下三点： ①电容器组的电容有±10%的偏差，使负荷电流增大；②电容器长期工作环境电流为额定电流的1.3倍；③合闸涌流冲击下不发生误动。 另一方面，电容器过电流保护最好采用反时限特性，并与电容器的过电保护相配合，建议两段电流保护均采用三相式接线以获得较高的灵敏度。 2低电压保护 在电力电容器正常运行的过程中若发生突然断电或者失去电压，可能对电容器系统造成两种不良后续反应，进而对电容器系统 造成破坏。例如，当“电力系统断电后供电恢复，电容器若未能及时 切除，则可能造成变压器带电容器合闸，产生谐振过电压，从而造成 变压器或者电容器的损坏[2] ”。除此之外，电路系统在停电后恢复供电的初期，变压器还未完全带负荷运行，母线电压较高，这也可能引起电容器产生过电压，所以从种种情况来看，电力电容器应该装设低电压保护。 一般情况下，电力电容器低电压保护的动作电压可以取值为Uop=（0.5~0.6）Un/n bv 其中，Un 表示系统额定电压，n bv 表示电压互感器变比。当Uop 取值在0.5Un/n b 及以下时，互感器二次一相熔丝熔断也不会使低电压保护误动作，为避免同级电压出现短路时低电压保护误切电容机组，应以时限躲过。 3过电压保护 “过电压保护是通过电压继电器来反映外部工频电压升高的，电压继电器可以接在放电线圈或放电用电压互感器的二次侧。在同一母线上同时接有几组电容器时，电压继电器也可以接在母线电压互感器二次侧，几组电容器共用一套过电压保护[3]”。对系统产生的过电压，只考虑对称过电压，要求电容器的过电压保护返回系数不低于0.98。目前在我国的电力系统中已经广泛采用微机保护技术，其返回系数基本都能符合这一要求。过电压元件的整定范围为1.1~1.3倍额定电压，同时动作时间应小于电容器允许的过电压时间。 按照我国国标的强制规范，电容器工频过电压以及其相应的允许运行时间如表1所示。 4不平衡保护技术 在一组电容器中，由于故障切除或者一部分电容器发生短路后，剩余的电容器承受的电压大小和电容器组的接线方式、每组并联的台数、串联的段数等因素有关。内过电压保护的接线方式很多，砖石内过电压保护的目的是防止电容器组中因个别电容器故障切除后，健全电容器上的电压查过额定电压的1.1倍，如不及时处理这一情况并断开电容器组，就会造成其他电容器的损坏，对系统产生进一步的危害。 在一组电容器的各串联段上装设电压互感器，可以监视电容器两端出现的工频过电压，但这通常需要多台电压互感器和电压继电 —————————————————————— —作者简介：张磊（1978-），男，河南信阳人，技师。 谈谈电力电容器保护技术 Talking about the Power Capacitor Protection Technology 张磊Zhang Lei （河南省信阳市供电公司变电检修部，信阳464000） （Henan Province Xinyang City Power Supply Company Substation Maintenance Department ， Xinyang 464000，China ）摘要：电力电容器组均压、稳压、降低线路系统损耗以及提高电力系统功率因数等方面有良好的表现性能，但同时又容易受到来自电流和电 压等方面的损害，因而电力电容器的保护对于其自身功效和寿命的稳定乃至整个电力系统的正常运行有着十分重要的意义，本文就将从电流、 电压、不平衡保护等方面对电力电容器保护技术进行分析。 Abstract:Power capacitors have good performance in equalizing pressure,voltage regulation,reducing line losses and improving power factor of power system and other factors,however,they are vulnerable to be damaged by the current and voltage.So the protection of the power capacitor has a very important sense for the stability of its effectiveness and life as well as the normal operation of the entire power system.This paper makes analysis on the power capacitor protection technology from the current,voltage,unbalance protection and other aspects. 关键词：电力电容器；过电压；不平衡保护Key words:power capacitors ；over-voltage ；unbalance protection 中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）01-0025-02 注：表中所示过电压1.15U 、1.2U 、1.3U 及其相应的运行时间，在电容器的寿命期间总共不超过2000次，其中若干次过电压实在电容器内部温度低于零度但未低于温度下限时发生. 表1电容器工频过电压与相应允许运行时间表 工频过电压值 最大允许运行时间 备注 1.1U 长期运行长期运行过电压的最高值不应超过1.1U 1.15U 1.2U 1.3U 30min 5min 1min 系统电压调整与波动轻负荷时电压升高 ·25·
第一节概述 发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。 1故障类型及不正常运行状态： 1．1 故障类型 1)定子绕组相间短路：危害最大； 2)定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路； 3)定子绕组单相接地：较常见，可造成铁芯烧伤或局部融化； 4)转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地时， 因破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损； 5)转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失，即发电机低励或失磁：从电 力系统吸收无功功率，从而引起系统电压下降，如果系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近失磁发电机的某些电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至可使系统因电压崩溃而瓦解。 6)发电机与系统失步：会出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振 荡，这种持续的振荡对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响；7)发电机过励磁故障：并非每次都造成设备明显破坏，但多次反复过励 磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使用寿命。 1．2 不正常运行状态 1)由于外部短路引起的定子绕组过电流：温度升高，绝缘老化；
2)由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷，温度升 高，绝缘老化； 3)由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过 负荷：在转子中感应出100hz的倍频电流，可使转子局部灼伤或使护环受热松脱，从而导致发电机重大事故。此外还会引起发电机100Hz的振动； 4)由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压：调速系统惯性较大，在突 然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿； 5)由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷； 6）由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率：当机炉保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时，发电机将从系统吸收有功功率，即逆功率。危害：汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。 2 汽轮发电机保护类型 1）发电机差动保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护； 2）匝间保护：定子绕组一相匝间短路或开焊故障的保护； 3）单相接地保护：对发电机定子绕组单相接地短路的保护； 4）发电机的失磁保护：反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失； 5）过电流保护：反应外部短路引起的过电流，同时兼作纵差动保护的后备保护； 6）阻抗保护：反应外部短路，同时兼作纵差动保护的后备保护； 7）转子表层负序电流保护：反应不对称短路或三相负荷不对称时发电机定子绕组中出现的负序电流；
并联电容器补偿装置基本知识 无功补偿容量计算的基本公式： Q = P （tg φ1——tg φ2） =P( 1cos 1 1cos 12 2 12---?? ) tg φ1、tg φ2——补偿前、后的计算功率因数角的正切值 P ——有功负荷 Q ——需要补偿的无功容量 并联电容器组的组成 1．组架式并联电容器组：并联电容器、隔离开关（接地开关或隔离带接地）、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、并联电容器专用熔断器、组架等。 2．集合式并联电容器组（无容量抽头）：并联电容器、隔离开关（接地开关或隔离带接地）、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、组架等。 并联电容器支路串接串联电抗器的原因： 变电所中只装一组电容器时，一般合闸涌流不大，当母线短路容量不大于80倍电容器组容量时，涌流将不会超过10倍电容器组额定电流。可以不装限制涌流的串联电抗器。 由于现在系统中母线的短路容量普遍较大，且变电所同时装设两组以上的并联电容器组的情况较多，并联电容器组投入运行时，所受到的合闸涌流值较大，因而，并联电容器组需串接串联电抗器。 串联电抗器的另一个主要作用是当系统中含有高次谐波时，装设并联电容器装置后，电容器回路的容性阻抗会将原有高次谐波含量放大，使其超过允许值，这时应在电容器回路中串接串联电抗器，以改变电容器回路的阻抗参数，限制谐波的过分放大。 串联电抗器电抗率的选择 对于纯粹用于限制涌流的目的，串联电抗器的电抗率可选择为（0.1~1）%即可。 对于用于限制高次谐波放大的串联电抗器。其感抗值的选择应使在可能产生的任何谐波下，均使电容器回路的总电抗为感性而不是容性，从而消除了谐振的可能。电抗器的感抗值按下列计算： X L =K X C n 2 式中 X L ——串联电抗器的感抗，Ω; X C ——补偿电容器的工频容抗, Ω;
继电保护整定计算公式汇编 为进一步规范供电系统继电保护整定计算工作，提高保护的可靠性快速性、灵敏性，为此，将常用的继电保护整定计算公式汇编如下，仅供参考。有不当之处希指正： 一、 电力变压器的保护： 1、 瓦斯保护： 作为变压器内部故障（相间、匝间短路）的主保护，根据规定，800KVA 以上的油浸变压器，均应装设瓦斯保护。 （1） 重瓦斯动作流速：0.7～1.0m/s 。 （2）轻瓦斯动作容积：S b ＜1000KVA ：200±10%cm 3；S b 在1000～15000KVA ：250± 10%cm 3；S b 在15000～100000KVA ：300±10%cm 3；S b ＞100000KVA ：350±10%cm 3。 2、差动保护：作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。包括平衡线圈 I 、II 及差动线圈。 3、 电流速断保护整定计算公式： （1）动作电流：Idz=Kk ×I (3) dmax2 继电器动作电流：u i d jx K dzj K K I K K I ???=2max )3( 其中：K k —可靠系数，DL 型取1.2，GL 型取1.4 K jx —接线系数，接相上为1，相差上为√3 I (3) dmax2—变压器二次最大三相短路电流 K i —电流互感器变比 K u —变压器的变比 一般计算公式：按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值，其公式为： 其中：K k —可靠系数，取3～6。
K —接线系数，接相上为1，相差上为√3 jx —变压器一次侧额定电流 I 1e —电流互感器变比 K i （2）速断保护灵敏系数校验： 其中：I(2) —变压器一次最小两相短路电流 dmin1 —速断保护动作电流值 I dzj K —电流互感器变比 i 4、过电流保护整定计算公式： （1）继电器动作电流： —可靠系数，取2～3（井下变压器取2）。其中：K k K —接线系数，接相上为1，相差上为√3 jx —变压器一次侧额定电流 I 1e K —返回系数，取0.85 f —电流互感器变比 K i （2）过流保护灵敏系数校验： 其中：I(2) —变压器二次最小两相短路电流 dmin2 —过流保护动作电流值 I dzj —电流互感器变比 K i K —变压器的变比 u 过流保护动作时限整定：一般取1～2S。 5、零序过电流保护整定计算公式： （1）动作电流： 其中：K —可靠系数，取2。 k —变压器二次侧额定电流 I 2e
继电保护中电容器保护常用保护原理 电力电容器组不平衡保护综述 科技日益进步，经济持续发展，用户用电对电能的要求也日益升高。不单是对电能数量的需求不断增长，其对电压质量要求也越来越高，电容器保护测控装置不单要有足够的电能，还要有稳定的电能——即电压、频率、波形需符合要求，才能保证用户的用电设备持续保持最好的工作性能，从而保证工效效率。其中，电压质量是很重要的一个方面，不单对用户生产、生活、工作有重大影响，对整个电网的安全稳定经济运行也有着至关重要的作用。 与电压质量息息相关的就是无功电源，无功不足，会使得系统的电压幅值降低，对整个电网来说，电压过低可能引起电压崩溃，进而使系统瓦解，造成负荷大幅流失；对单个元件而言，电压的降低可能使其无法运行在最佳工况，同时造成电能损耗增大，甚至可能损坏设备，同时输电线路在同等条件下，电压越低传输的电能就越小。因此，必须保证无功电源的供应。同时，为了确保电网经济运行与用户的用电正常，又必须减小无功功率的流动，因此，无功补偿的基本原则是就地补偿。即在变电站及用户负荷处，将一定量的电容器串联、并联在一起，形成电容组，使其达到一定的容量、满足一定的电压要求，补偿系统无功、调节该节点电压。 1电容器组接线方式的决定因素 电容器通常是将若干元件封装在一铁壳内，构成电容器单元，再
由各单元先并后联，封装在铁箱内组成的。 当电容器组所接入电网的电压等级、容量要求确定以后，接线方式的选择则关系到了电容器组的安全性、可靠性以及经济性。决定接线方式的主要因素包括以下几个方面。 1.1受耐爆容量限制 电容器组在运行过程中，若其中某个电容器击穿短路，这个电容器将承受来自其自身及其他并联10KV电容器保护组的放电。为防止故障元件受放电能量过大冲击，导致电容元件爆炸，必须限制同一串联段上的并联台数，即有所谓的最大并联台数问题。可以通过减少并联数与增大串联段数的方法，来降低冲击故障电容器的放电能量。 1.2接线方式与设备不配套的限制 20世纪90年代末至21世纪初，由于工艺上的改进，使电力电容器的介质，结构发生改变，普遍采用了全膜电容器。电容器的容量越来越大，因此派生出了很多新的结构与接线方式。同时，在一段时间内，由于缺乏较高的 66kV电压等级的放电线圈，致使其66KV电容器保护测控装置选择及相应接线方式的应用受到限制，因此使相关接线方式适用范围受到了限制。由于这种不配套的限制，导致该时期电容器运行故障明显上升。经过阵痛之后，对配套设备的研究也跟上技术的研发进度，因此，这种限制现在基本消除。 1.3与应用的场合有关 在电力企业中，多采用星形接法，在工矿企业变电所中多采用三
DOI ：10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.069 并联电容器对电力系统无功补偿及电压调节问题的探讨 马文成 固原供电局，宁夏 固原 756300 摘 要 变电站并联电容器可以对电网的无功功率进 行集中补偿。通过对无功功率的合理补偿， 从而达到调节电压、使系统经济和稳定运 行。但在实际运行中，往往由于设计原因， 无功负荷的分布不可预见性等因素导致变电 站母线并联电容器不能合理的补偿无功和调 节电压。下面就某站10kV 母线并联电容器运 行中存在的问题加以分析和探讨。 关键词 并联电容器；无功补偿；电压调节 某变电站电压等级为110/35/10kV ，两台 主变容量分别为25000kVA 和20000kVA 的有载调 压变压器，正常时20000kVA 变压器运行，另一 台主变热备用，10kV Ⅰ、Ⅱ段母线经分段开关 联成单母运行。10kV Ⅱ段母线装TBB 210- 3600/3600Kvar 成套电容器装置，电容器型号 为：BFFH 4-11/ －2×1800－1×3W 密集型电 容器，每组容量为1800Kvar ，两组共 3600Kvar ，其额定电流为89A ，串联电抗器型 号为CKGKL-12/10-1的空芯电抗器，额定电 抗率为1%。 1 运行中存在的问题 该站自2000年投运以来，因10kV 母线并联 电容器的补偿容量不合理致使电容器不能正常 投入运行，因此，10kV 母线输送的无功负荷不 能实现就地补偿，从而不利于电网运行的经济 性和稳定性。 1.1 并联电容器投入时补偿容量过剩 图例分析如下： 图1 上图数据为该站10kV 母线2011年有功、无 功负荷平均值，从图中可以看出，10kV 母线 年输送无功负荷最大值为1500Kvar ，最小值为 500Kvar ，平均值为1000Kvar 。若投入一组容量 为 的电容器时除补偿了10kV 母线输送的无功 负荷外，还向系统倒送无功容量800Kvar 。按照 规定，电力系统无功补偿应以分级补偿，就地 平衡的原则进行，向系统倒送无功时将会引起 过电压，系统稳定性受到破坏。因此，向系统 倒送无功是不允许的。 1.2 并联电容器投入时对母线电压影响较 大 若正常运行时投入一台20000kVA 的有载调 压变压器时，从图A 中可知10kV 母线年输送有 功功率最大值为6000kW ，最小值为3000kW ， 平均值为4500kW 。正常运行时，在110kV 母线 确保电压合格率的情况下，35kV 及10kV 母线 通过有载调压完全可以满足各级母线电压合格 率的要求。当电容器投入时，除补偿了10kV 母线输送的无功功率外，还向系统倒送了大量 无功。此时，变压器输出的无功功率减少，导 致高压侧母线向系统输送的无功减少而电压升 高。变压器中、低压侧母线电压随之相应升 高，尤其低压侧母线电压升高较大，而并联电 容器运行时向系统补偿的无功容量与其端电压 的平方成正比，电压升高浮度越大，向系统输 送的无功容量越大，如此恶性循环，可能导致 电容器过电压保护动作跳闸，系统其它设备超 过额定电压运行时，其绝缘受到威胁。此时， 用有载调压来降低电压运行已不能满足电压合 格率的要求。 1.3 并联电容器退出运行时对系统经济运 行的影响 变电站并联电容器投入电网的目的是为 了补偿系统无功的不足，减少电源向系统输送 的无功功率，从而提高有功输送容量。因电源 向系统远距离输送无功负荷时，在线路及变压 器等感性、容性元件及阻性元件上消耗一定的 有功功率，因此，电源远距离大容量输送无功 不经济。变电站采用并联电容器通过就地无功 补偿，可以降低电源向系统及用户输送的无功 负荷，从而提高了有功输送容量。相对于电源 输送无功时，变电站并联电容器的单位容量费 用最低，有功功率损耗最小（约为额定容量的 0.3%～0.5%），一次性投资，运行维护简便。 因此用系统减少输送的无功功率来相应的提高 有功容量的输送能力，从经济性方面比较， 并联电容器投资成本小，最多1～2年可收回成 本。因此，获得了最好的经济效益。 从以上分析可以看出，当该站并联电容器 退出运行时，据查10kV 母线年输送无功电能约 760万度。因此，在当前负荷情况下，并联电容 器退出运行最不经济。 2 应采取的措施 针对以上分析，该站10kV 母线并联电容器 在电压调整、无功补偿过剩及运行经济性方面 存在着相互制约的矛盾，如何解决这一问题， 本人提出采取以下措施： 2.1 改变10kV 母线并联电容器的接线方 式，改造图如下： 图2 图3 图2为原接线，改造前当一组电容器投 入运行时向系统输送的总无功补偿容量为 Q 1=U 2ωC ，式中：U 为母线端电压，当f 为工 频时，ω为一常数，C 1=C 2，因C 1和C 2并联， 所以C=C 1+C 2，即Q 1=2U 2ωC 1。图C 为改造后 的接线图，总无功补偿容量为Q 2=U 2ωC ，式 中：U 为母线端电压，当f 为工频时，ω为一 常数，C 1=C 2，因C 1和C 2串联，所以C=C 1/2， 即Q 2=U 2ωC 1/2。所以 Q 1/Q 2=2U 2ωC 1/ U 2ωC 1/2=4，即Q 2=Q 1/4=3600/4=900(Kvar)。 通过计算可知，改造后两组电容器串联后 再三相并联接于电网时的总无功功率900Kvar 。 考虑到后期无功负荷的增长给补偿带来新 -119- 的问题，上述改造中在实际设备上可通过如图 C 所示加装一组隔离开关来实现，即通过操作 拉开G 2隔离开关，合上G 1隔离开关来实现投入 无功容量900Kvar 。后期无功负荷增长较大时， 可通过操作拉开G 1隔离开关，合上G 2隔离开关 来实现投入无功容量 1800Kvar 。 2.2 改变并联电容器的接线方式后对系统 及各元件的影响 2.2.1 对系统的无功补偿情况 图A 中，按目前年平均输送无功负荷曲线 可以看出，年平均无功输送容量为1000Kvar ， 改造后并联电容器投入电网运行时补偿的无功 容量为900Kvar ，因此，可以实现就地补偿无 功的能力。对于后期无功负荷增长带来的无功 补偿不足时，可通过操作 G 1、G 2隔离开关来实 现电容器无功容量在900Kvar 与1800Kvar 之间转 换。 2.2.2 对电压质量的影响 改造后并联电容器输送的总无功容量为改 造前的一半，因此电容器投入运行时对电压的 影响相对较小，当各级母线电压变化时可通过 变压器有载调压装置调整电压，以及无功补偿 情况投退并联电容器来调整电压。 2.2.3 改造后的并联电容器运行时的经济 性 通过无功就地平衡补偿，据查可实现年累 计补偿无功负荷约760万度，相对电源系统输送 无功来说，可减少网损，提高电源输送能力， 最终达到经济效益最大化。 2.2.4 改造后对成套并联电容器装置各元 件的影响 2.2.4.1 对电容器各参数的影响 电容器额定电压为11/ kV ，改造后C1和 C2串联，当接在10kV 母线上时，C1和C2 串联 时分压，即C1与C2各承受电压为改造前端电压 的 一 半 ， 电 容 器 通 过 的 电 流 为 I=Q2/2U=900/2×10=45(A)。因此，改造后的 各电容器承受的电压和通过的电流均在额定参 数内。 2.2.4.2 对电抗器的影响 因电抗器额定电压为10kV ，额定电流为 189A ，改造后均在额定值范围内。 2.2.4.3 对继电保护的影响 当并联电容器主接线改变后，其输送的电 流和各电容器承受的电压相应的发生变化，因 此，原保护定值不能满足需要，应重新计算并 整定，即可通过现有微机保护整定两套定值， 当电容器的无功容量在900Kvar 与1800Kvar 之间 转换时，切换相应的定值实现保护功能。 笔者认为通过上述改造后，可解决该站目 前10kV 母线无功负荷的补偿问题，从而实现了 该站并联电容器长时间不能投入电网运行的难 题，同时，提高了10kV 系统的功率因数，优化 了电网运行方案，提高了系统运行的经济性。 参考文献 [1] 韩祯祥，吴国炎 .电力系统分析. 浙江大学出 版社, 2002年版，227页 [2] 李坚,郭建文 .变电运行及设备管理技术问 答.中国电力出版社 ,2005年版，158页 作者简介 马文成 学历：大学 职称：工程师。
继电保护整定计算公式 汇总 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
继电保护整定计算公式汇编 为进一步规范我矿高压供电系统继电保护整定计算工作，提高保护的可靠性快速性、灵敏性，为此，将常用的继电保护整定计算公式汇编如下，仅供参考。有不当之处希指正： 一、 电力变压器的保护： 1、 瓦斯保护： 作为变压器内部故障（相间、匝间短路）的主保护，根据规定，800KVA 以上的油浸变压器，均应装设瓦斯保护。 （1） 重瓦斯动作流速：～s 。 （2）轻瓦斯动作容积：S b ＜1000KVA ：200±10%cm 3；S b 在1000～15000KVA ：250±10%cm 3；S b 在15000～100000KVA ：300±10%cm 3；S b ＞100000KVA ：350±10%cm 3。 2、差动保护：作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路 的主保护。包括平衡线圈I 、II 及差动线圈。 3、 电流速断保护整定计算公式： （1）动作电流：Idz=Kk ×I (3)dmax2 继电器动作电流：u i d jx K dzj K K I K K I ???=2max )3( 其中：K k —可靠系数，DL 型取，GL 型取 K jx —接线系数，接相上为1，相差上为√3 I (3)dmax2—变压器二次最大三相短路电流 K i —电流互感器变比
K u—变压器的变比 一般计算公式：按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值，其公式为： 其中：K k—可靠系数，取3～6。 K jx —接线系数，接相上为1，相差上为√3 I1e—变压器一次侧额定电流 K i—电流互感器变比 （2）速断保护灵敏系数校验： 其中：I(2)dmin1—变压器一次最小两相短路电流 I dzj —速断保护动作电流值 K i—电流互感器变比 4、过电流保护整定计算公式： （1）继电器动作电流： 其中：K k—可靠系数，取2～3（井下变压器取2）。 K jx —接线系数，接相上为1，相差上为√3 I1e—变压器一次侧额定电流 K f—返回系数，取 K i—电流互感器变比 （2）过流保护灵敏系数校验： 其中：I(2)dmin2—变压器二次最小两相短路电流 I dzj —过流保护动作电流值 K i—电流互感器变比