考虑温度的特高压并联电容器双桥差不平衡电流保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高电压输变电领域，具体涉及一种考虑温度的特高压并联电容器双桥 差不平衡电流保护方法。
【背景技术】
[0002] 单台电容器内熔丝保护和并联电容器装置双桥差不平衡电流保护已经在特高压 工程中应用并且构成了电容器装置内部故障的第一道和第二道防线，由于特高压工程用并 联电容器装置容量大，且保护用内熔丝数量巨大，一旦出现共性问题，后果不堪设想，故亟 需开展特高压工程用电容器故障保护试验技术及并联电容器装置故障保护试验技术研究， 以解决目前存在的问题。
[0003] 特高压并联电容器装置为框架式结构，每个单台电容器设备由于受安装位置的不 同，在日常运行中所受日照存在差异，长时间处于日照下运行桥臂所安装电容器温度比未 受阳光直射桥臂所安装电容器温度高，而电容器的电容值随温度的变化而变化。现有的保 护整定方法并未考虑温度高低影响，因此无法满足实际情况下的整定需求。
[0004] 内熔丝保护，如图1所示：
[0005] 电容器单元中每个电容元件串联一根内熔丝，该熔丝能够承受正常运行时的工频 电流，以及电容器单元外部故障时电容元件的放电电流。一旦电容元件发生击穿短路故障 时，由于通常在相电压峰值附近被击穿，故与该元件在同一串联段的完好并联元件将对其 进行放电，将与其串联的内熔丝迅速熔断，从而隔离了故障元件，而完好元件两端电压不超 过1.3倍时，则可以继续运行。
[0006] 内熔丝保护的适用范围与电容器单元每串联段的并联元件个数和元件两端的电 压密切相关。当并联元件数过少时，高频过零时间减小，放电电流峰值降低，导致内熔丝的 开断十分困难，且不能可靠熔断；当并联元件数过多时，高频时间过长，工频电流也将注入， 电弧的熄灭将变得困难，而且放电电流过大时，会对周边产生严重破坏；另外，元件两端电 压过大时，放电电流较大，也会对周边产生严重破坏。目前研究普遍认为，并联元件数少于8 个时，内熔丝的开断性能较差，不稳定，而并联元件数超过24个时，内熔丝熔断时的放电能 量较大，易造成周边元件的绝缘损坏。当元件电压超过2. 5kV时，内烙丝放电能量过大，断 口不易熄弧。故内熔丝保护的适用条件是：元件并联个数不少于8个，通常为12~15个， 元件电压不超过2. 5kV。
[0007] 双桥差不平衡桥式相电流差动保护，如图2所不：
[0008] 不平衡保护作为高压并联电容器内部故障的主保护（无熔丝保护时）或后备保护 (采用内、外熔丝保护时），在并联电容器装置保护系统中占据非常重要的地位。
[0009] 电容器组内熔丝保护动作将击穿的元件切除后，电容器组三相之间、同一相的桥 臂之间或桥臂分支之间，因电容量分布不均产生电压或电流不平衡，反应电容器内部故障 的继电保护利用这些不平衡电气量而动作将整组电容器切除。电容器内部故障继电保护的 动作原理均是由故障电容器在故障时引起电容器变化，使得故障支路与非故障支路之间的 电流产生不平衡而动作，所以又称不平衡电流保护。
[0010] 在特高压并联电容器装置运行过程中，当某一单台电容器内部某一串联段元件逐 步损坏时，该电容器单元电容量逐步减小，容抗逐步增大。该电容器所在分支容抗逐步发生 变化，造成每个H型桥臂上下两段四个分支容抗差随损坏元件增多而增大，H型接线桥差回 路的不平衡电流也随着逐步增大。通过测定双桥差中的不平衡电流，来判断并联电容器的 损毁状况从而进行跳闸保护。
[0011] 现有技术的缺点：
[0012] 温度的变化对电容器计算中介电常数有影响，引起电容器容量的变化，常用温度 系数来表示这种变化的程度，其表示式为：
[0013] ac= C 2-Ci/Ci (Vti) X106(10_6/〇c )
[0014] 式中心--室温h下测得的电容量；
[0015] c2-正负极限温度t2下测得的电容量。
[0016] 特高压并联电容器装置为框架式结构，每个单台电容器设备由于受安装位置的不 同，在日常运行中所受日照存在差异，长时间在日照下运行的桥臂所安装电容器与未受阳 光直射桥臂所安装电容器相比温度更高，而电容器的电容值随温度的变化而变化。
[0017]目前已有的双桥差不平衡电流保护动作电流整定值计算方法，只根据内熔丝熔断 切除电容单元后，造成了桥臂电容不平衡，进而计算不平衡电流值。并没有充分考虑温度这 一因素对于不平衡电流的影响，当不同桥的电容器温度不同时，建立起的双桥差不平衡保 护整定方法在一定程度上存在局限性。
[0018] 在实际情况中，应该充分考虑到温度对电容容量的影响，在建立电容器双桥差不 平衡电流的整定值设置时，应当包含温度因素，建立考虑温度条件的内熔丝保护和不平衡 电流保护之间配合的保护方法。
【发明内容】
[0019] 为解决现有技术中的不足，本发明提供一种考虑温度的特高压并联电容器双桥差 不平衡电流保护方法，考虑了由于特高压并联电容器安装规模大，位置不尽相同，导致不同 桥臂的温度不同的情况，建立起的双桥差不平衡保护整定方法在一定程度上存在局限性的 问题。
[0020] 为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
[0021] 一种考虑温度的特高压并联电容器双桥差不平衡电流保护方法，其特征在于：在 双桥差不平衡电流保护中，考虑了温度因素的影响，步骤包括：
[0022] 1)在特高压并联电容器的每个桥臂上安装温度传感器，分别获取每个桥臂的温度 值；
[0023] 2)在单相电压值为Uex，电容元件的电容量为(；，单台电容器内部元件为m并n串， 电容器为M并N串P支路，单相电压值为内熔丝熔断k个时跳闸的情况下，根据获得的温度 值判断是否有桥臂发生明显温度升高；
[0024] 如果没有明显温度变化，则不考虑温度因素进行不平衡电流计算，此时不平衡电 流的整定值为：
【主权项】
1. 一种考虑温度的特高压并联电容器双桥差不平衡电流保护方法，其特征在于：在双 桥差不平衡电流保护中，考虑了温度因素的影响，步骤包括： 1) 在特高压并联电容器的每个桥臂上安装温度传感器，分别获取每个桥臂的温度值； 2) 在单相电压值为Urai，电容元件的电容量为(；，单台电容器内部元件为m并η串，电 容器为M并N串P支路，单相电压值为内熔丝熔断k个时跳闸的情况下，根据获得的温度值 判断是否有桥臂发生明显温度升高；如果没有桥臂出现明显温度变化，则不考虑温度因素 进行不平衡电流计算，此时不平衡电流的整定值为：
若有明显的温升，则考虑温度因素进行不平衡电流计算，此时不平衡电流整定值为：
Ct。为考虑温度因素的电容温度系数，W为电网运行的角频率2 31 f，At为正常桥臂温 度与室温25°C的温差值，At1为发生明显温度变化桥臂的温度与室温25°C的温差值； 3) 将不平衡电流值计算后的整定结果发送给继电器，当不平衡电流值超过保护整定值 时继电器进行跳闸保护。
2. 根据权利要求1所述的一种考虑温度的特高压并联电容器双桥差不平衡电流保护 方法，其特征是，所述公式（15)中，考虑温度因素的电容温度系数为：
其中，α。为电容温度系数，C为给定温度下的标称电容，At为温度变化值，AC为温 度变化At时电容量的变化值。
3. 根据权利要求1所述的一种考虑温度的特高压并联电容器双桥差不平衡电流保护 方法，其特征是，所述温度传感器安装在每个桥臂的中间位置。
【专利摘要】本发明公开了一种考虑温度的特高压并联电容器双桥差不平衡电流保护方法，其特征在于：包括步骤：1)在特高压并联电容器的每个桥臂上安装温度传感器，分别获取每个桥臂的温度值；2)根据获得的温度值判断有无桥臂温度发生了明显改变，如没有明显温度变化，则不考虑温度因素进行不平衡电流计算，若有明显温度变化，则考虑温度因素进行不平衡电流计算；3)将不平衡电流值计算后的整定结果发送给继电器，继电器根据实际采集到的不平衡电流值，当其超过保护整定值时进行跳闸保护。本发明充分考虑了温度这一影响因素，更具有普适意义，更贴合实际，排除了温度对不平衡电流造成影响从而引发的保护误动作，具有更高的可靠性。
【IPC分类】H02H7-16
【公开号】CN104659753
【申请号】CN201510067757
【发明人】刘洋, 周志成, 罗国敏, 王小君, 和敬涵, 王紫琪, 马勇, 陈 光
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 北京交通大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月9日