考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋差不平衡電流保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高電壓輸變電領(lǐng)域，具體涉及一種考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋 差不平衡電流保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 單臺電容器內(nèi)熔絲保護(hù)和并聯(lián)電容器裝置雙橋差不平衡電流保護(hù)已經(jīng)在特高壓 工程中應(yīng)用并且構(gòu)成了電容器裝置內(nèi)部故障的第一道和第二道防線，由于特高壓工程用并 聯(lián)電容器裝置容量大，且保護(hù)用內(nèi)熔絲數(shù)量巨大，一旦出現(xiàn)共性問題，后果不堪設(shè)想，故亟 需開展特高壓工程用電容器故障保護(hù)試驗技術(shù)及并聯(lián)電容器裝置故障保護(hù)試驗技術(shù)研究， 以解決目前存在的問題。
[0003] 特高壓并聯(lián)電容器裝置為框架式結(jié)構(gòu)，每個單臺電容器設(shè)備由于受安裝位置的不 同，在日常運行中所受日照存在差異，長時間處于日照下運行橋臂所安裝電容器溫度比未 受陽光直射橋臂所安裝電容器溫度高，而電容器的電容值隨溫度的變化而變化。現(xiàn)有的保 護(hù)整定方法并未考慮溫度高低影響，因此無法滿足實際情況下的整定需求。
[0004] 內(nèi)熔絲保護(hù)，如圖1所示：
[0005] 電容器單元中每個電容元件串聯(lián)一根內(nèi)熔絲，該熔絲能夠承受正常運行時的工頻 電流，以及電容器單元外部故障時電容元件的放電電流。一旦電容元件發(fā)生擊穿短路故障 時，由于通常在相電壓峰值附近被擊穿，故與該元件在同一串聯(lián)段的完好并聯(lián)元件將對其 進(jìn)行放電，將與其串聯(lián)的內(nèi)熔絲迅速熔斷，從而隔離了故障元件，而完好元件兩端電壓不超 過1.3倍時，則可以繼續(xù)運行。
[0006] 內(nèi)熔絲保護(hù)的適用范圍與電容器單元每串聯(lián)段的并聯(lián)元件個數(shù)和元件兩端的電 壓密切相關(guān)。當(dāng)并聯(lián)元件數(shù)過少時，高頻過零時間減小，放電電流峰值降低，導(dǎo)致內(nèi)熔絲的 開斷十分困難，且不能可靠熔斷；當(dāng)并聯(lián)元件數(shù)過多時，高頻時間過長，工頻電流也將注入， 電弧的熄滅將變得困難，而且放電電流過大時，會對周邊產(chǎn)生嚴(yán)重破壞；另外，元件兩端電 壓過大時，放電電流較大，也會對周邊產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。目前研究普遍認(rèn)為，并聯(lián)元件數(shù)少于8 個時，內(nèi)熔絲的開斷性能較差，不穩(wěn)定，而并聯(lián)元件數(shù)超過24個時，內(nèi)熔絲熔斷時的放電能 量較大，易造成周邊元件的絕緣損壞。當(dāng)元件電壓超過2. 5kV時，內(nèi)烙絲放電能量過大，斷 口不易熄弧。故內(nèi)熔絲保護(hù)的適用條件是：元件并聯(lián)個數(shù)不少于8個，通常為12~15個， 元件電壓不超過2. 5kV。
[0007] 雙橋差不平衡橋式相電流差動保護(hù)，如圖2所不：
[0008] 不平衡保護(hù)作為高壓并聯(lián)電容器內(nèi)部故障的主保護(hù)（無熔絲保護(hù)時）或后備保護(hù) (采用內(nèi)、外熔絲保護(hù)時），在并聯(lián)電容器裝置保護(hù)系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的地位。
[0009] 電容器組內(nèi)熔絲保護(hù)動作將擊穿的元件切除后，電容器組三相之間、同一相的橋 臂之間或橋臂分支之間，因電容量分布不均產(chǎn)生電壓或電流不平衡，反應(yīng)電容器內(nèi)部故障 的繼電保護(hù)利用這些不平衡電氣量而動作將整組電容器切除。電容器內(nèi)部故障繼電保護(hù)的 動作原理均是由故障電容器在故障時引起電容器變化，使得故障支路與非故障支路之間的 電流產(chǎn)生不平衡而動作，所以又稱不平衡電流保護(hù)。
[0010] 在特高壓并聯(lián)電容器裝置運行過程中，當(dāng)某一單臺電容器內(nèi)部某一串聯(lián)段元件逐 步損壞時，該電容器單元電容量逐步減小，容抗逐步增大。該電容器所在分支容抗逐步發(fā)生 變化，造成每個H型橋臂上下兩段四個分支容抗差隨損壞元件增多而增大，H型接線橋差回 路的不平衡電流也隨著逐步增大。通過測定雙橋差中的不平衡電流，來判斷并聯(lián)電容器的 損毀狀況從而進(jìn)行跳閘保護(hù)。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)的缺點：
[0012] 溫度的變化對電容器計算中介電常數(shù)有影響，引起電容器容量的變化，常用溫度 系數(shù)來表示這種變化的程度，其表示式為：
[0013] ac= C 2-Ci/Ci (Vti) X106(10_6/〇c )
[0014] 式中心--室溫h下測得的電容量；
[0015] c2-正負(fù)極限溫度t2下測得的電容量。
[0016] 特高壓并聯(lián)電容器裝置為框架式結(jié)構(gòu)，每個單臺電容器設(shè)備由于受安裝位置的不 同，在日常運行中所受日照存在差異，長時間在日照下運行的橋臂所安裝電容器與未受陽 光直射橋臂所安裝電容器相比溫度更高，而電容器的電容值隨溫度的變化而變化。
[0017]目前已有的雙橋差不平衡電流保護(hù)動作電流整定值計算方法，只根據(jù)內(nèi)熔絲熔斷 切除電容單元后，造成了橋臂電容不平衡，進(jìn)而計算不平衡電流值。并沒有充分考慮溫度這 一因素對于不平衡電流的影響，當(dāng)不同橋的電容器溫度不同時，建立起的雙橋差不平衡保 護(hù)整定方法在一定程度上存在局限性。
[0018] 在實際情況中，應(yīng)該充分考慮到溫度對電容容量的影響，在建立電容器雙橋差不 平衡電流的整定值設(shè)置時，應(yīng)當(dāng)包含溫度因素，建立考慮溫度條件的內(nèi)熔絲保護(hù)和不平衡 電流保護(hù)之間配合的保護(hù)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋差 不平衡電流保護(hù)方法，考慮了由于特高壓并聯(lián)電容器安裝規(guī)模大，位置不盡相同，導(dǎo)致不同 橋臂的溫度不同的情況，建立起的雙橋差不平衡保護(hù)整定方法在一定程度上存在局限性的 問題。
[0020] 為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0021] 一種考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋差不平衡電流保護(hù)方法，其特征在于：在 雙橋差不平衡電流保護(hù)中，考慮了溫度因素的影響，步驟包括：
[0022] 1)在特高壓并聯(lián)電容器的每個橋臂上安裝溫度傳感器，分別獲取每個橋臂的溫度 值；
[0023] 2)在單相電壓值為Uex，電容元件的電容量為(；，單臺電容器內(nèi)部元件為m并n串， 電容器為M并N串P支路，單相電壓值為內(nèi)熔絲熔斷k個時跳閘的情況下，根據(jù)獲得的溫度 值判斷是否有橋臂發(fā)生明顯溫度升高；
[0024] 如果沒有明顯溫度變化，則不考慮溫度因素進(jìn)行不平衡電流計算，此時不平衡電 流的整定值為：
【主權(quán)項】
1. 一種考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋差不平衡電流保護(hù)方法，其特征在于：在雙 橋差不平衡電流保護(hù)中，考慮了溫度因素的影響，步驟包括： 1) 在特高壓并聯(lián)電容器的每個橋臂上安裝溫度傳感器，分別獲取每個橋臂的溫度值； 2) 在單相電壓值為Urai，電容元件的電容量為(；，單臺電容器內(nèi)部元件為m并η串，電 容器為M并N串P支路，單相電壓值為內(nèi)熔絲熔斷k個時跳閘的情況下，根據(jù)獲得的溫度值 判斷是否有橋臂發(fā)生明顯溫度升高；如果沒有橋臂出現(xiàn)明顯溫度變化，則不考慮溫度因素 進(jìn)行不平衡電流計算，此時不平衡電流的整定值為：
若有明顯的溫升，則考慮溫度因素進(jìn)行不平衡電流計算，此時不平衡電流整定值為：
Ct。為考慮溫度因素的電容溫度系數(shù)，W為電網(wǎng)運行的角頻率2 31 f，At為正常橋臂溫 度與室溫25°C的溫差值，At1為發(fā)生明顯溫度變化橋臂的溫度與室溫25°C的溫差值； 3) 將不平衡電流值計算后的整定結(jié)果發(fā)送給繼電器，當(dāng)不平衡電流值超過保護(hù)整定值 時繼電器進(jìn)行跳閘保護(hù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋差不平衡電流保護(hù) 方法，其特征是，所述公式（15)中，考慮溫度因素的電容溫度系數(shù)為：
其中，α。為電容溫度系數(shù)，C為給定溫度下的標(biāo)稱電容，At為溫度變化值，AC為溫 度變化At時電容量的變化值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋差不平衡電流保護(hù) 方法，其特征是，所述溫度傳感器安裝在每個橋臂的中間位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮溫度的特高壓并聯(lián)電容器雙橋差不平衡電流保護(hù)方法，其特征在于：包括步驟：1)在特高壓并聯(lián)電容器的每個橋臂上安裝溫度傳感器，分別獲取每個橋臂的溫度值；2)根據(jù)獲得的溫度值判斷有無橋臂溫度發(fā)生了明顯改變，如沒有明顯溫度變化，則不考慮溫度因素進(jìn)行不平衡電流計算，若有明顯溫度變化，則考慮溫度因素進(jìn)行不平衡電流計算；3)將不平衡電流值計算后的整定結(jié)果發(fā)送給繼電器，繼電器根據(jù)實際采集到的不平衡電流值，當(dāng)其超過保護(hù)整定值時進(jìn)行跳閘保護(hù)。本發(fā)明充分考慮了溫度這一影響因素，更具有普適意義，更貼合實際，排除了溫度對不平衡電流造成影響從而引發(fā)的保護(hù)誤動作，具有更高的可靠性。
【IPC分類】H02H7-16
【公開號】CN104659753
【申請?zhí)枴緾N201510067757
【發(fā)明人】劉洋, 周志成, 羅國敏, 王小君, 和敬涵, 王紫琪, 馬勇, 陳 光
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 北京交通大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月9日