CN107464692B - 一种干式高压自愈式并联电容器的继电保护装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种干式高压自愈式并联电容器的继电保护装置及其方法，保护装置主要由压力传感器、复合互感器和继电保护单元组成，压力传感器安装在各电容器单元外壳的顶盖上，复合互感器安装在电容器单元的台架上，复合互感器由电压互感器、电流互感器、电阻、输入端子1、输入端子2、输出端子及树脂绝缘层封装构成，输出端子与继电保护单元相连；方法包括压力传感器进行调节，电流信号输出，复合互感器输出电流信号，电流信号使继电保护单元发出报警和跳闸信号，由断路器及时断开故障电容器组的电源，以避免事故的发生。本发明解决高压自愈式电容器内部故障继电保护问题，有效地避免事故的发生。本发明简单，安装使用方便，可以满足电容器在户内外环境条件下长期安全、稳定、可靠工作的要求。

Description

一种干式高压自愈式并联电容器的继电保护装置及其方法
技术领域
本发明属于电力电容器保护领域，具体涉及一种基于压力保护的干式高压自愈式并联电容器组的继电保护装置及其方法。
背景技术
到目前为止，成功应用于电力系统的高压并联电容器都是油浸的，其固体介质采用聚丙烯薄膜，极板为铝箔，简称“油浸箔式电容器”。其特点为：电容器单台容量大，有功损耗小，发热量低，运行稳定。缺点是箱壳内充满绝缘油，一旦内部发生严重故障引发箱壳爆裂，容易引起火灾，造成重大事故，这种事故并不鲜见，可见运行安全性一直是这种电容器存在的隐患。该缺陷限制了这类电容器在重要场合如城市地下变电站、大型建筑的户内变电站及重点防火场所的应用。
干式高压自愈式并联电容器箱壳内无油，凭借其自愈特性，可以防止介质弱点和局部放电带来的危害而可靠地运行，适合安装于城市地下变电站、大型建筑的户内变电站及重点防火场所。
这类电容器由于须顾及在高场强下介质击穿点的自愈性能，故作为极板的金属镀层极薄。当这类电容器由于运行环境温度偏高，或经常承受过电压和大电流，使得介质加速老化，在无法自愈时元件就可能被大面积击穿，击穿部位介质在电弧作用下，产生大量气体，使电容器内部压力急剧增大，往往造成外壳鼓肚，甚至引起爆裂，对其他设备可能造成危害。因此，干式高压自愈式并联电容器的内部故障保护对于保障设备安全运行有重要意义。
目前，高压油浸箔式电容器组常用故障保护有：内部熔丝或外部熔断器保护加继电保护。由于干式高压自愈式并联电容器内部有多个元件串并联，其特有的自愈性能使得元件击穿点的弧道电阻通常比较大，有数十欧姆或数百欧姆，所以故障时反映的电容和电流变化不显著，高压油浸箔式电容器组常用的保护方法都不适用于干式高压自愈式并联电容器组。
1kV或以下电压等级电力系统所用的低压自愈式电容器常使用压力保护的方法。其工作原理是电容器内部故障时产生气体，导致电容器内部气压增大，使得电容器外壳变形拉断内部电流连接片，从而切断电源，使电容器退出运行。但是高压并联电容器应用于6kV、10kV、35kV电压等级，如果内部采用拉断电流连接片的方式，断口的绝缘距离及其断口形状不能满足隔离高电压的要求, 断口间会复燃，产生的高倍过电压会危害系统中的电气设备。因此，这种拉断式保护装置在高压自愈式并联电容器中不适用。
综上所述，受制于干式高压自愈式并联电容器材料、结构和工作原理的特殊性，其内部故障的保护除了本身具有的自愈性能外，目前这类电容器的继电保护是安全运行需要解决的关键技术。
发明内容
针对电力系统并联电容器内部故障继电保护的要求，本发明提出基于压力保护的一种干式高压自愈式并联电容器（以下简称“电容器”）的继电保护装置及其方法。
本发明所采用的技术方案如下。
本发明提供一种电容器的继电保护装置，保护装置主要由压力传感器、复合互感器和继电保护单元组成，压力传感器安装在各电容器单元外壳的顶盖上，复合互感器安装在电容器单元的台架上，复合互感器由电压互感器(VT)、电流互感器(CT)、电阻(R)、输入端子1、输入端子2、输出端子及树脂绝缘层封装构成，输入端子1与电压互感器一次绕组相连，输入端子1与电容器单元组的首末端并联连接，输入端子2与各电容器单元的压力传感器并联连接，输入端子2、电阻、电压互感器二次绕组与电流互感器一次绕组相连，输出端子与电流互感器的二次绕组相连，输出端子与继电保护单元相连。
优先地，保护装置是基于压力保护的装置。
优先地，压力传感器由连接部分、压力动作机构、压力调节机构、输出开关触点、保护罩，输出开关触点为一对常开触点。
优先地，继电保护单元主要是电流保护继电器或者电容器综合保护仪。
优先地，压力传感器和复合互感器的绝缘满足电力系统和电容器组绝缘水平的要求。
本发明还提供了一种电容器的继电保护装置的应用方法，该方法包括以下步骤：
(1) 将压力传感器进行调节，设定压力动作值，然后装设在各电容器单元顶盖上，下端连接部分与电容器外壳密封连接；
(2) 将电容器单元和复合互感器按要求并列安装在同一绝缘台架上，电容器单元按运行要求进行接线，复合互感器的输入端子1与电容器单元组的首末端并联连接；
(3) 用2根绝缘导线将各传感器的输出触点并联，然后连接至复合互感器的输入端子2；
(4)复合互感器的输出端子连接至电容器组的继电保护单元，继电保护单元采用电流保护的器件；
(5) 当电容器发生故障时，复合互感器输出电流信号，电流信号使继电保护单元发出报警和跳闸信号，由断路器及时断开故障电容器组的电源，以避免事故的发生。
本发明的有益效果是：根据干式高压自愈式并联电容器的材料、结构和特性，采用压力传感器、复合互感器和继电保护单元组合的方法及其形成的装置，可解决自愈式电容器内部故障继电保护问题，有效地避免事故的发生。
本发明结构简单，安装使用方便，可以满足电容器在户内外环境条件下长期安全、稳定、可靠工作的要求。
附图说明
图1为本发明实施干式高压自愈式并联电容器组的示意图。
图2为本发明的压力传感器互感器结构示意图。
图3为本发明的复合互感器结构示意图。
图4为干式高压自愈式并联电容器的继电保护方法的流程图。
图中，1-电容器单元；2 -压力传感器；3- 复合互感器；4- 台架；5-支柱绝缘子；6-继电保护单元。
21–连接部分；22-压力动作机构；23 -压力调节机构；24-输出开关触点 ；25-保护罩；31 -输入端子1；32-输入端子2；33 -输出端子；34-电压互感器VT ； 35-电流互感器CT；36-电阻R； 37-树脂绝缘层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
在图1中可见：保护的对象为干式高压自愈式并联电容器单元 (1)，继电保护装置主体由压力传感器(2)、复合互感器 (3)和继电保护单元(6)组成。
压力传感器(2)安装在各电容器单元(1)外壳的顶盖上。
各电容器单元(1)和复合互感器(3)安装在台架(4)上，台架(4)由支柱绝缘子(5)支撑，构成绝缘台架。各电容器单元(1)按运行要求进行接线，复合互感器(3)的输入端子1(31)与电容器(1)组的两端并联连接，使其运行电压为电容器额定相电压。复合互感器(3)的输入端子2 (32)与压力开传感器(2)相连。
继电保护单元(6)与复合互感器(3)的输出端子(33)相连。继电保护单元(6)输出跳闸、报警信号。
在图2中可见，压力传感器(2)由连接部分(21)、压力动作机构(22)、压力调节机构(23)、输出开关触点(24)、保护罩(25)。输出开关触点(24)为一对常开触点，与复合互感器(3)的输入端子2 (32)相连。
在图3中可见，复合互感器(3)由输入端子1 (31)、输入端子2 (32)；输出端子(33)、电压互感器VT (34)、电流互感器CT (35) 和电阻R(36)及树脂绝缘层(37)封装构成。输入端子1(31)与电压互感器(34)一次绕组相连，输入端子2(32)、电阻(36)、电压互感器(34)二次绕组与电流互感器(35)一次绕组相连，输出端子(33)与电流互感器(35)的二次绕组相连。
如图4所示，本发明一种电容器的继电保护方法是应用在上述电容器的继电保护装置中，且该方法包括以下步骤：
(1) 将压力传感器进行调节，设定压力动作值，然后装设在各电容器单元顶盖上，下端连接部分与电容器外壳密封连接；
(2) 将电容器单元和复合互感器按要求并列安装在同一绝缘台架上，电容器单元按运行要求进行接线，复合互感器的输入端子1与电容器单元组的首末端并联连接；
(3) 用2根绝缘导线将各传感器的输出触点并联，然后连接至复合互感器的输入端子2；
(4)复合互感器的输出端子连接至电容器组的继电保护单元，继电保护单元采用电流保护的器件；
(5) 当电容器发生故障时，复合互感器输出电流信号，电流信号使继电保护单元发出报警和跳闸信号，由断路器及时断开故障电容器组的电源，以避免事故的发生。
具体而言，电容器内部故障时，压力达到某设定值后，压力传感器(2)动作使得其中输出开关触点(24)由常开变为闭合，同时复合互感器的电流互感器CT(35)感应有电流，同时输出端子(33)有电流信号输出，此时，说明电容器单元(1)内部发生故障，由继电保护单元(6)发出报警和跳闸信号，操作断路器及时断开故障电容器组的电源，避免事故的发生。然后检修、分析故障原因。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种干式高压自愈式并联电容器的继电保护装置，所述保护装置的特征在于：保护装置主要由压力传感器、复合互感器和继电保护单元组成，压力传感器安装在各电容器单元外壳的顶盖上，复合互感器安装在电容器单元的台架上，复合互感器由电压互感器、电流互感器、电阻、输入端子1、输入端子2、输出端子及树脂绝缘层封装构成，输入端子1与电压互感器一次绕组相连，输入端子1与电容器单元组的首末端并联连接，输入端子2与各电容器单元的压力传感器并联连接，输入端子2、电阻、电压互感器二次绕组与电流互感器一次绕组相连，输出端子与电流互感器的二次绕组相连，输出端子与继电保护单元相连。
2.根据权利要求1所述的干式高压自愈式并联电容器的继电保护装置，其特征在于：所述压力传感器由连接部分、压力动作机构、压力调节机构、输出开关触点、保护罩，所述输出开关触点为一对常开触点。
3.根据权利要求1所述的干式高压自愈式并联电容器的继电保护装置，其特征在于：所述继电保护单元为电流保护单元，主要构成为电流保护继电器和电容器综合保护仪。
4.一种权利要求1～3中任意一项所述的干式高压自愈式并联电容器的继电保护装置的保护方法，其特征包括以下步骤：
(1)将压力传感器进行调节，设定压力动作值，然后装设在各电容器单元顶盖上，下端连接部分与电容器外壳密封连接；
(2)将电容器单元和复合互感器按要求并列安装在同一绝缘台架上，电容器单元按运行要求进行接线，复合互感器的输入端子1与电容器单元组的首末端并联连接；
(3)将各传感器并联，然后连接至复合互感器的输入端子2；
(4)复合互感器的输出端子连接至电容器组的继电保护单元，继电保护单元采用电流保护的器件；
(5)当电容器发生故障时，复合互感器输出电流信号，电流信号使继电保护单元发出报警和跳闸信号，由断路器及时断开故障电容器组的电源，以避免事故的发生。
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